基于STM32的万年历设计

基于STM32的万年历设计 班 级： 姓 名： 学 号： 成 绩： 电子通信工程系 题目:基于STM32的万年历设计

前言：

随着科技的快速发展，时间的流逝,至从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS12C887。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS12C887的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心，采用数字式温度传感器DS18B20提取外界温度，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。

进入新世纪LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。伴随社会信息化进程的推进，LCD显示屏技术也在不断的推陈出新，应用领域愈加广阔。基于STM32的LCD显示可以更好的满足各种需求，也更便于操作和实现。现基于STM32在液晶显示屏幕上显示文本及图形。 目前，显示技术和显示工业的发展迅速。显示技术是传递视觉的信息技术。液晶显示器件LCD是当今最有发展前途的一种平板显示器件，它具有很多独到的优异特性。它具有显示信息多、易于多彩化、体积小、重量轻、功耗低、寿命长、价格低、无辐射、无污染、接口控制方便等优点。

截至目前，我国在液晶显示取得较大进步，我国LCD产业已经走过了近30年的历程.经历几次大的投资浪潮之后,我国内地已经成为世界最大的TN-LCD(扭曲液晶显示器)生产基地和主要的STN-LCD(超扭曲液晶显示器)生产基地,并且从2003年开始,涉足TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)领域.本课题设计采用STM32F103VE开发板，实现在LCD显示屏上显示由按键可操控的万年历功能。本实验用到的硬件部分主要有STM32开发板、USB线、LCD液晶模块，在LCD显示屏上显示相关内容。

综上所述万年历应具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。本课题利用 STM32 的 RTC 实现一个简易的电子时钟，在液晶显示屏中显示时间值。

显示时间格式为XX:XX:XX(时：分：秒)，当时间计数为： 23： 59： 59 时将刷新为： 00： 00： 00。

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1.功能描述

1.1设计要求

1.具有数字时钟功能。 2.具有简单日历功能。 3.具有手动校准时间功能。 4.具有闰年识别功能。

1.2 RTC（实时时钟）简介

实时时钟是一个独立的定时器。 RTC 模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

RTC 模块和时钟配置系统(RCC_BDCR 寄存器)是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后 RTC 的设置和时间维持不变。系统复位后，禁止访问后备寄存器和 RTC，防止对后备区域(BKP)的意外写操作。执行以下操作使能对后备寄存器和 RTC 的访问：

1.设置寄存器 RCC_APB1ENR 的 PWREN 和 BKPEN 位来使能电源和后备接口 时钟。

2.设置寄存器 PWR_CR 的 DBP 位使能对后备寄存器和 RTC 的访问。当我们需要在掉电之后，又需要 RTC 时钟正常运行的话，单片机的 VBAT脚需外接 3.3V 的锂电池。当我们重新上电的时候，主电源给 VBAT 供电，当系统掉电之后 VBAT 给 RTC 时钟工作， RTC 中的数据都会保持在后备寄存器当中。野火 STM32 开发板的 VBAT 引脚接了 3.3V 的锂电。

3.STM32自带了RTC时钟计数器，从0开始计数到232。每一个计数代表秒计数，每六十个计数代表分计数，以此类推。24（小时）*60（分钟）*60（秒钟）=86400代表一天的计数时间。假设当前计数为count，count/86400得到计数的天数，根据这个得到年月日。Count?400得到时分秒。

4.根据1中得到的年月日时分秒，进行计算的程序有：闰年判断，星期几计算，当前月有多少天等等。另外，秒表为RTC一秒钟定时计数

1.3设计方案的选择

1.3.1可选择的芯片方案

整个系统用STM32F103VE单片机作为中央控制器，由单片机执行采集内部

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RTC值，时钟信号通过单片机I/O口传给LCD12864，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出、LCD12864的显示及相关的控制功能。系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘。

方案一:采用89C51芯片

采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:采用AT89S52芯片

片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。不使用时钟芯片，而直接用AT89S52单片机来实现电子万年历设计。AT89S52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1000余次。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

若采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。这样就实现了直接用单片机来实现电子万年历设计。

方案三：采用STM32单片机

STM32是一个低功耗，高性能32位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。主要性能有：与MCS-51单片机产品兼容、全静态操作：0Hz～33Hz、 三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。

从单片机芯片主要性能角度出发，本数字电子钟单片机芯片选择设计采用方案采用STM32F103VE。

1.3.2 显示模块选择方案和论证：

方案一：采用ILI9341LED液晶显示屏

采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见，显示质量高，没有电磁辐射，可视面积大，应用范围广，

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画面效果好，数字式接口，匀称小巧，功耗小。

方案二：采用点阵式数码管显示

动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。

点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.

方案三： 采用LED数码管动态扫描

LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。

从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案一，既ILI9341LED显示。 1.3.3时钟芯片的选择方案和论证：

方案一：直接采用单片机定时计数器

直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。

方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟

采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.

方案三：采用STM32的RTC定时器

由于STM32自带了实现计时功能的RTC时钟计数器，可以直接使用。 1.3.4电路设计最终方案

综上各方案所述,对本课题方案选定: 采用STM32F103VE作为主控制芯片; STM32自带的RTC提供时钟;LCD液晶显示作为显示。

1.4电源电路

本设计所需电源电压为直流、电压值大小5V的电压源 。从硬件实物设计简易程度与经费方面考虑，用两节电压值大小2.5V干电池与电路电压源引脚相连接即可达到硬件设计要求。即本设计可采用两节电压值大小2.5V干电池做硬件电路电压源。为了方便改写程序，本次实验采用USB线连接电脑进行操作。

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3.2字模的创建

使用字模III-增强版v3.91软件来制作中文字库。打开软件，点击“自动批量生成字库”按钮选项，点击选择“二级汉字库”按钮。在“源字体”选项里面做如下设置，需要注意的是大小问题，因为我们本次的设计目标是实现16*16的汉字，所以在此选择小四字体。

设置好之后如下点击“开始转换进程”按钮.就会在安装目录下或者你设置好的目录下生成.c后缀的字库文件。对LCD显示来说，只要能够在指定的位置描写制定颜色的点，那么就能够很好地根据汉字字模信息来描写汉字。在此，为了能够更好的清楚字模的取向和高低位的排列顺序，可以现先在pc测试刚才制作好的库文件。

回到“字模III-增强版v3.91”软件，采用与之前同样的方式生成bin格式的字库文件(即“生成格式”选项设置为“bin文件格式”)。在软件安装目录下会生成Font.dat文件,我们用“WinHex”软件查看他的具体内容，与刚才制作的.c字库的文件内容是一致的。

最后将生成的汉字字库拷贝到SD卡根目录下并重命名为“HZLIB.bin”。

3.3程序的设计

一共三个任务：主处理任务、触摸屏任务、秒更新任务。 void App_UCGUI_TaskCreate (void) {

CPU_INT08U os_err;

os_err = os_err; Clock_SEM=OSSemCreate(1); //硬件平台初始化 //

主

处

理

任

务

//建立秒更新中断的信号量

BSP_Init(); ---------------------------------------------------------

os_err = OSTaskCreateExt(AppTaskUserIF,

(void *)0,

APP_TASK_USER_IF_PRIO, APP_TASK_USER_IF_PRIO,

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(OS_STK*)&AppTaskUserIFStk[APP_TASK_USER_IF_STK_SIZE-1],

触

(OS_STK *)&AppTaskUserIFStk[0], APP_TASK_USER_IF_STK_SIZE, (void *)0,

OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);摸

屏

任

务

//

--------------------------------------------------------- os_err = OSTaskCreateExt(AppTaskKbd,

//秒更新任务

(void *)0, (OS_STK

Clock_Updata_PRIO, Clock_Updata_PRIO,

(OS_STK *)&Clock_Updata_Stk[0], Clock_Updata_STK_SIZE, (void *)0,

OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);

(void *)0, (OS_STK

APP_TASK_KBD_PRIO, APP_TASK_KBD_PRIO,

(OS_STK *)&AppTaskKbdStk[0], APP_TASK_KBD_STK_SIZE, (void *)0,

OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);

*)&AppTaskKbdStk[APP_TASK_KBD_STK_SIZE-1],

os_err = OSTaskCreateExt(Clock_Updata,

*)&Clock_Updata_Stk[Clock_Updata_STK_SIZE-1],

}

万年历中的时间用的是STM32自带的RTC实时时钟。

3.4程序设计

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3.4.1界面背景初始化。

static void AppTaskUserIF (void *p_arg) {

(void)p_arg;

INT8U err;

//界面初始化 GUI_Init();

//ucgui 初始化 _ExecCalibration();

/* 触摸屏校准 GUI_SetBkColor(GUI_WHITE);

//设置背景色

GUI_SetColor(GUI_GRAY);

//设置前景色 GUI_Clear();

//清屏

Lcd_show_bmp(0, 0,\

//显示万年历背景 GUI_SetFont(&GUI_FontHZ_SimSun_16); GUI_DispStringAt(\一\ //显示星期一 GUI_DispStringAt(\二\ //显示星期二 GUI_DispStringAt(\三\ //显示星期三 GUI_DispStringAt(\四\ //显示星期四 GUI_DispStringAt(\五\ //显示星期五 GUI_SetColor(GUI_RED);

//用红字显示周末

GUI_DispStringAt(\六\ //显示星期六

GUI_DispStringAt(\日\

//显示星期日

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*/ to_tm(RTC_GetCounter(), &s_time);

//根据RTC时钟得到万年历时间的初值，注意，这个值是根据用户查询万年历变化

GUI_SetFont(&GUI_Font16_1 );

//设置英文字体

GUI_DispDecAt(s_time.tm_year,4,13,4); GUI_SetFont(&GUI_FontHZ_SimSun_16); GUI_DispString(\年\

//显示万年历的年份 //设置中文字体 //显示年

GUI_SetFont(&GUI_Font16_1 ); //设置英文字体

GUI_DispDec(s_time.tm_mon,2); //显示万年历的月份

GUI_SetFont(&GUI_FontHZ_SimSun_16); GUI_DispString(\月\

//设置中文字体 //显示月

GUI_SetFont(&GUI_Font16_1 ); //设置英文字体

GUI_DispDec(s_time.tm_mday,2); //显示万年历的日子

GUI_SetFont(&GUI_FontHZ_SimSun_16); GUI_DispString(\日\

//设置中文字体 //显示日

k=getWeekDay(s_time.tm_year,s_time.tm_mon,1); //得到某年某月的第一天的星期数 GUI_GotoXY(18,69); //位置设定

GUI_SetFont(&GUI_Font6x8);

//主任务执行程序

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.

void RTC_Show(uint32_t TimeVar) {

u8 str[15]; // 字符串暂存 u8 i,k;

static flag=0; GUI_CURSOR_Show(); //鼠标显示 #endif

WM_SetCreateFlags(WM_CF_MEMDEV); /* Automatically use memory

//初始化按键，只执行一次。

devices on all windows */ if(flag==0) {

//建立按键F1-F5

_ahButton[0] =BUTTON_Create(5, 0, 32,13, GUI_KEY_F1 , WM_CF_SHOW | WM_CF_STAYONTOP | WM_CF_MEMDEV);

_ahButton[1]=BUTTON_Create(5, 29, 32,13, GUI_KEY_F2 , WM_CF_SHOW | WM_CF_STAYONTOP | WM_CF_MEMDEV);

_ahButton[2]=BUTTON_Create(53, 0, 16,13, GUI_KEY_F3 , WM_CF_SHOW | WM_CF_STAYONTOP | WM_CF_MEMDEV);

_ahButton[3]=BUTTON_Create(53,29,16,13, GUI_KEY_F4 , WM_CF_SHOW | WM_CF_STAYONTOP | WM_CF_MEMDEV);

_ahButton[4]=BUTTON_Create(85, 0, 16,13, GUI_KEY_F5, WM_CF_SHOW | WM_CF_STAYONTOP | WM_CF_MEMDEV);

_ahButton[5]=BUTTON_Create(85,29, 16,13, GUI_KEY_F6, WM_CF_SHOW | WM_CF_STAYONTOP | WM_CF_MEMDEV); //按键字体设置

BUTTON_SetFont(_ahButton[0],&GUI_Font6x8);//GUI_Font16_ASCII BUTTON_SetFont(_ahButton[1],&GUI_Font6x8);//GUI_Font16_ASCII BUTTON_SetFont(_ahButton[2],&GUI_Font6x8);//GUI_Font16_ASCII BUTTON_SetFont(_ahButton[3],&GUI_Font6x8);//GUI_Font16_ASCII BUTTON_SetFont(_ahButton[4],&GUI_Font6x8);//GUI_Font16_ASCII BUTTON_SetFont(_ahButton[5],&GUI_Font6x8);//GUI_Font16_ASCII //按键背景色设置

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#if (GUI_SUPPORT_CURSOR|GUI_SUPPORT_TOUCH)

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