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基于单片机的多用途定时器的设计与实现的研究 　　摘要：单片机的微电子控制技术的应用已经深入到各行各业之中，人们的生产与生活中都离不开电子技术的帮助。本文主要从多用途定时器的设计需求、设计理论与原理以及硬件电路设计和软件程序设定角度，论述了利用单片机多用途定时器的设计与实现。 　　关键词：单片机 程序设计 定时器 多用途 　　中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0194-01 　　良好的设计需要有缜密的需求分析和设计原理的构思，多功能定时器的设计也要从以上两点加以把握后着手进行。 　　1 基于单片机的多用途定时器的设计需求 　　在人们的工作与生活中，很多时候需要定时。例如，生活中的早起闹钟定时、食物的烘焙定时，工作中的零件每隔几秒的打磨加工、铸造、工厂里机器设备的开启定时、体育等各项竞技比赛的定时等等，这些都需要有一种多功能的定时器来对时间进行提醒。考虑到使用的便捷性与应用性，基于单片机的多用途定时器还应该具有LED液晶显示功能，即可以在液晶屏幕上显示当前时间，与预设定时间还有多少时间等；时间设置可通过按键进行，报警功能对于多用途时钟也是必不可少的，例如，时钟到达设定时间进行的音乐提示，为更加醒目提醒而设置的LED屏幕闪烁提醒等。该产品设计对于提升人们工作效率与生活品质都有着重要的帮助。 　　2 单片机结构与定时器设计原理 　　单片机多用途定时器主要应用了MSP430系列单片机、键盘、电源以及时钟芯片DS1302等电子模块与设备进行实现，该时钟系统的设计理论基础如下： 　　2.1 Msp430单片机结构 　　MSP430系列单片机功耗可以达到微安级别，耗电极其低，结构上的设计也较为合理。主要有中央处理器、外围IO端口以及定时器与AD转换部分等。其中，CPU主要用来处理程序指令，存储单元用于存储数据与程序，比较器与定时器具有比较和定时作用，IO端口用来连接各种外围设备，ADC模块用来完成通道采样转换。 　　2.2 定时器设计原理 　　本设计主要是利用MSP430的IO端口与时钟芯片DS1307和外接键盘相连，通过软件程序设定与硬件电路的搭建，让定时器实现定时、报警、显示等多种功能。软件程序中中断程序的设计最为关键，要注意键盘输入定时信号后的各个端口的中断处理。而键盘的程序设计主要是采用扫描法，通过判断行与列的键盘输入信号来确定键入数字[1]。 　　3 基于单片机的多用途定时器的实现 　　3.1 硬件设计 　　多用途定时器的设计主要是通过MSP430单片机的各个端口与时钟电路、键盘电路、显示电路等进行连接，通过电压与电平的变化和转换来实现的硬件电路功能。在电路的设计中要考虑到各个器件引脚的功用、输入输出电平的匹配。不要忽略复位电路、比较电路、电源电路等部分。重要的电路部分要先画出电路原理图反复检查确认后再进行搭建。 　　其中较为复杂的时钟模块设计主要是通过DS1302时钟里面含有实时时钟和31字节的静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟电路提供年、月、日、星期、时、分、秒的信息，时钟操作可通过AM/PM指示采用12/24小时格式[2]。用RES（复位）、SCLK（串行时钟）、I/O（数据线）、三个口线与单片机之间进行同步串行通信[3]。时钟电路部分是整个系统设计的难点，电路搭建的正确与否直接关系着定时器时钟系统是否能够正常运行。时钟部分硬件电路如图1所示： 　　其次是键盘模块主要采用扫描方式进行。键盘的工作方式也是分为两种，编程控制方式和中断控制方式，一般是采用矩阵式键盘设计。首先设置各个口线为输入模式，通过中断的方式或者软件查询的方式，获取信息，从而知道各个口线是否有键按下，如果有键按下，则口线端口为高电平，否则为低电平[4]。在按下设置键对时间进行调整之前可以通过+、-按键进行调节。扫描键盘一般由行和列组成，在键盘上的某条行线上输入低电平，如果键盘中某个键被按下则某个列线变为低电平。键盘输入时需要通过查询方式扫描各条线。如果想调整的时间点为多个的话，在对其中的一个设置完成后，系统可以自动的跳到下一个时间点上，这样就能够对所有的时间的点进行调整了，调整结束之后返回到调整之后的时间并且显示出来。 　　3.2 软件设计 　　在软件程序设计中，调试与仿真要用到的是IARSystems公司开发的软件，它是全球领先的嵌入式开发工具，与服务的供应商，包含带有C/C++编译器和调试器的集成开发环境，实时操作系统等许多建模工具，我们本次设计使用的是IAREW430。软件程序写入前注意打开IAR Embedded Workbench，注意单击菜单Project、Add file test出现需要的加载源文件界面，选择相应的界面类型，