微机原理时钟实验报告

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1、专业：电气工程及其自动化姓名：海j费实验报告日期: 11.27,d地点：课程名称：微机原理及其应用指导老师:徐习东 成绩:实验名称：时钟控制实验实验类型:同组学生姓名：目录1实验内容与要求（2）2实验原理2.1数码管显示原理 （2）2.2键盘接口（3）3程序设计与分析 （5）3.1主程序设计流程图（5）3.2时间自增变化程序设计流程图（6）3.3调时程序设计流程图（6）3.4程序段设计与分析（7）4实验思考（17）一、实验内容与要求1、利用TMS3202812实验目标板上的八段数码管设计显示具有“时、分、秒” 功能的数字钟。2、用按键控制时、分、秒时间的增减。3、通过实验，掌握TMS2812通

2、用输入/输出管脚直接控制外围设备的方法。4、了解键盘、发光二极管的控制编程方法。二、实验原理1、数码管显示原理扫描式键盘数码管接口如图：AOAlDO DI D2 D3 D4 D5 D6 D7P4fl PAIPAJFA4 PAP FAft PA7PBB Plil FBI 冲FB4PK5 PRA PB7Pl Fff 1 PCi F pr4 p费prs PC 7lllllllllllllllllllll日日日CSRD-YA-WRR.ST图1 扫描式键盘数码管接口DSP的SPI控制串转并芯片如图&HD13LACK：*12EfcsfiTioSP；CLK+1 jSP!SIMD*UGKDgGJTD13LAC

3、粉12皿FT10SFECLK.11SD07uGFD 8SERJF2LR.5KCLEZOE R.CLK口 E ECLKVCC5 QB QCQE QF WREi QH-玷mu”弘TiSECLR 迥UtQS足QD5ER配wQGQHGiroQirVCCU22 4EC59J5Die st5OHTI5R33 f 3009CTT14 RS2找CTOTM)E3B _300WI.WE,丝g_=j兰&K卫OUT口宣1=茹4rT13祷=7=3qo rISOUTORll.MW?1DIHM叫联=第0主UTEMRlj=30043OBWfil=3OQi14 (MJT84 =300 i 5 gras 用23|=耳301 孚

4、矗 oirraa 豆123|=6io1 OTT87I旧 DFD12旧 DF图2 SPI串转并8个串转并芯片级联在一起，级联多口控制，由锁存信号控制暂态余辉；写 入一个字符会引起一串变化。为控制8个LED，建立8个元素的显示数组；如果要改显示内容，先改显 示数组，然后再调用循环传送程序。2、键盘接口键盘一端接地，一端上拉高电平；键盘的闭合，断开会产生电平变化；键盘 经三态隔离芯片接入DSP；三态芯片的导通由KEYA、KEYB两线控制；键盘信 号进入GPIOB（815）；KEYA 1?GND1CPIOBejCO2.c-iubzp-=DI3GFI如1虹4ernilLLP5=D467GfLOEKi-=

5、 DE53迥口町5 -=D79IDKEY 日 19GHD1DD 2DI3E4L；5D46D57DS D79QTD100EI7KAU0A1BlA2的A3B3A4B4A3E3A6B6A7B7GNDU24 74LVC24J20 D3JVIS KEVO17 LZT1IE EEVHTTKE 登14 EEY413IN KEY由IL皿曹丁OET虚TOCBDDIE2B3B4B5B6B7ONDU26 74LVC24i2D D3.3V18 LEVW17 KEYHIE KEE】D15 ELEYJL14 Kim13 口北310 1411 EEVL5图3键盘接口其中两个键盘控制芯片U24和U26分别对应键盘K1-K8和

6、K9-K16，片选控 制取决于键盘输入片选信号KEYA与KEYB，通过74LVC138译码器控制，具体定 义如下：功能/名称74LVC138译码器控制信号GPIOE2GPIOE1GPIOE0键盘输入片选信号KEYA000键盘输入片选信号KEYB001扩展的输入片选LEDA010扩展的输入片选LEDB011LCD CSA片选100LCD CSB片选101表1片选控制外部扩展片选电路如下:U25GPIOEO 1A H VCCBCYOOE1 H Y2OE2A Y3OE2B Y4GND H Y716 D3.3VGPIOE1 2GPIOE2 315 KEYAD33V 614 KEYB13 LEDA412

7、 LEDBGND .511 LCD CSA810 LCD CSB_9774LVC138图4外部扩展片选电路三、程序设计与分析1、主程序设计流程图2、时间自增变化程序设计流程图3、调时程序设计流程图4、程序段设计与分析程序段Q#define K1 0xFEFF#define K2 0xFDFF#define K16 0x7FFF该程序段运用简单宏定义的方式将一个较长的16位二进制常量用一个较短 的标识符Kn来代替（0xFFFE用K1代替、0xFFFD用K2代替等），Kn对应于键盘 的K1-K16，具有实际意义。这样在之后程序的编写中便于书写和表达，具体程 序见下面的分析。程序段。Uint16Ke

8、yRegl;Uint32i = 0;Uint16Ctrl;int16Sec=0;int16Min=0;int16Hor=0;Uint16Light8;int LEDCode30=0xC000,0xF900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200, 0xF800,0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xC600,0xA100,0x8600,0x8E00, 0x8c00,0xbf00,0xa700,0xff00,0x4000,0x7900,0x2400,0x3000, 0x1900,0x1200,0x0200,0x7800,0x0000,0x100

9、0;在F2812开发中，为了方便，将常用的数据类型重新定义如下：intint16longint32unsigned intUint16unsigned longUint32floatfloat32long doublefloat64表2 DSP数据类型定义定义unsigned int型变量KeyReg1用于读键值；定义unsigned long型变量i 作为后面循环程序中的循环变量；定义unsigned int型变量Ctrl，用于记录按下 的是哪个键，参与控制调时子程序；定义int型变量Sec、Min、Hor分别作为时 钟秒、分、时的在调整时的数值，参与调时和时钟显示；定义unsigned i

10、nt型数 组Light8，用于关联六位时钟和数码关显示屏上的两个一，同时作为时钟秒、 分、时新数值的十位与个位数据寄存器，参与调时，具体操作是在LEDCode30 中寻找到相应的字形码并通过下面叙述的display函数将结果信息传入到SPI数 据发送缓冲器SPITXBUF中，在数码管显示屏上进行显示。这些变量的具体作 用及其意义相见下面针对各个程序段的叙述。程序段Qvoid spi_intial()SpiaRegs.SPICCR.all = 0x0047;SpiaRegs.SPICTL.all = 0x0006;SpiaRegs.SPIBRR = 0x007F;SpiaRegs.SPICCR.

11、all = SpiaRegs.SPICCR.all | 0x0080;EALLOW;GpioMuxRegs.GPFMUX.all = 0X000F;EDIS;void spi_intial()函数用于初始化串行外设接口 SPI。设置SPI配置控制寄存器SPICCR的位3-0为0111，使在一个移位序列中每 个字符的字符长度为8位，即串行输入时对应每一个八段数码管的信息；设置SPI配置控制寄存器SPICCR的位6为1，使数据在始终下降沿输出、 上升沿输入，当SPI无数据发送时，SPICLK为高电平；设置SPI操作控制寄存器SPICTL的位0为0，禁止SPI的接收/发送中断；设置SPI操作控制寄存

12、器SPICTL的位1为1，使能发送且主控制器的SPISTE 引脚置为低电平；设置SPI操作控制寄存器SPICTL的位2为1，使SPI被配置为主模式；设置SPI操作控制寄存器SPICTL的位3为0，使SPI时钟相位为正常时钟 方式，且时钟边沿有效；设置SPI波特率设置寄存器SPIBRR的位6-0均为1，设定波特率，使SPICLK =LSPCLKSPIBRR +137.5MHz128=0.29 x 106W s设置SPI配置控制寄存器SPICCR的位7为1(与进行或逻辑操作)，使SPI退出复位状态，准备接收或发送新的字符。设置模式寄存器GPFMUX低四位为1，配置为对应SPI的专用外设功能。voi

13、d gpio_init()EALLOW;GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.TDIRA_GPIOA11=0;GpioMuxRegs.GPADIR.bit.GPIOA11=1;GpioMuxRegs.GPEMUX.all = GpioMuxRegs.GPEMUX.all & 0xfff8;GpioMuxRegs.GPEDIR.all = GpioMuxRegs.GPEDIR.all | 0x0007;GpioMuxRegs.GPBMUX.all = GpioMuxRegs.GPBMUX.all&0x00ff;EDIS;GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIOA11 =

14、0;void gpio_init()函数用于初始化GPIO 口。设置模式寄存器GPAMUX的相关位为0，是GPIOA11引脚配置为通用数字I/O模式；设置方向寄存器GPADIR的相关位为1，使GPIOA11引脚配置为输出；设置模式寄存器GPEMUX的低3位均为0，使GPIOE低3位引脚配置为通 用数字I/O模式;设置方向寄存器GPEDIR的低3位均为1,使GPIOE低3位引脚配置为输 出；设置模式寄存器GPBMUX的高8位均为0，使GPIOB的高8位引脚配置为 通用数字I/O模式；设置数据寄存器GPADAT的相关位为0，使GPIOA11引脚为低电平关闭锁 存，使74HC595的SPISIMO引

15、脚能够接收SPITXBUF中的信息。系统初始化、外设时钟初始化、看门狗初始化、PIE初始化等调用DSP281x_SysCtrl.c、DSP281x_PieCtrl.c 等文件。程序段。int Keyscan(void)EALLOW;GpioMuxRegs.GPBDIR.all = GpioMuxRegs.GPBDIR.all & 0x00ff;EDIS;GpioDataRegs.GPEDAT.all = 0xfff9;for (i=0; i100; i+)if (GpioDataRegs.GPBDAT.all | 0x00ff) != 0xffff)for (i=0; i30000; i+)i

16、f (GpioDataRegs.GPBDAT.all | 0x00ff) != 0xffff)KeyReg1 = GpioDataRegs.GPBDAT.all ;while (GpioDataRegs.GPBDAT.all|0x00ff)!=0xffff)GpioDataRegs.GPDDAT.bit.GPIOD1 =!GpioDataRegs.GPDDAT.bit.GPIOD1;for (i=0; i1000; i+)return (1);return (0);int Keyscan (void)函数用于扫描按键K9-K16。设置方向寄存器GPBDIR的高8位为0,使GPIOB8GPIOB

17、15被配置为输 入;设置数据寄存器GPEDAT的低3位为001,选通KEY高8位；if语段:if (GpioDataRegs.GPBDAT.all I 0x00ff) != 0xffff)for (i=0; i30000; i+)if (GpioDataRegs.GPBDAT.all | 0x00ff) != 0xffff)KeyReg1 = GpioDataRegs.GPBDAT.all ;while (GpioDataRegs.GPBDAT.all|0x00ff)!=0xffff)GpioDataRegs.GPDDAT.bit.GPIOD1 = !GpioDataRegs.GPDDAT.b

18、it.GPIOD1; for (i=0; i1000; i+) return (1);用于判断K9-K16是否有按键按下，没有按键按下时，GPBDAT高8位均为 高电平1，若有按键按下则GPBDAT高8位出现低电平0，与0x00ff进行或逻辑 运算后不等于 0xffff( GpioDataRegs.GPBDAT.all | 0x00ff) != 0xffff)，初步判断有 按键按下后，进行去抖动再确认，具体操作为延时一小段时间，再次检测是否有 按键按下，如果再次判断有按键按下，则确认有按键按下，记录键值(KeyReg1 =GpioDataRegs.GPBDAT.all)，否则视为按键抖动，不进

19、行进一步的操作。按键去抖动操作流程图如下：N程序段。void KeyFunction (unsigned int KeyRegl)switch(KeyReg1)caseK14:Ctrl=K14;break;caseK15:Ctrl=K15;break;caseK16:Ctrl=K16;break;caseK11:if(Ctrl=K14)Sec-;if(Sec=-1)Sec=59;Light7=LEDCodeSec%10;Light6=LEDCodeSec/10;if(Ctrl=K15)81 / M -oI，OHopoucmqo=q8n 二2段OHfogH)(寸 ZHJOH)七+JOH )(9Q

20、HBW f-01 g.swopouaaqHslqxnfoHUM)(09H.SW+UHAL)gqhbwf-01 gsopoucmqHElqxnfo&s)(09H&S)七+OOS)(izqhbwcnq 与。音？q f-oI，OHopoucmqo=q8n -01段。写寻富彳二M3=胃 hjoh)(=hjoh)七,lJOH)(9QHBWf -01 g.swopouaaqHslqxn =6g*w)?H.SW,lw印咨霍球更剧邱屋dSQbreak;default:break;void KeyFunction(unsigned int KeyRegl)函数用于控制调整时间。由按键扫描子程序 int Keys

21、can(void)得到按下的按键值，(KeyReg1 = GpioDataRegs.GPBDAT.alD,用switch语句给定每个特定按键所对应实现的调时 功能(如按下K14，则选定秒，键值寄存变量Ctrl=K14，接下来若按下K11，则 秒加1，若按下K12，则秒减1)，调整时间后，由Lightn与八段数码管关联， 在LEDCode30中找到对应的字形码，显示在数码管上。程序段。void display ()GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIOA11 = 0;for(i=0;i8;i+)SpiaRegs.SPITXBUF = Lighti;while(SpiaRegs.

22、SPISTS.bit.INT_FLAG != 1) SpiaRegs.SPIRXBUF = SpiaRegs.SPIRXBUF;GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIOA11 = 1;for(i=0;i10;i+)void display ()用于时钟的八段数码管显示。设置数据寄存器GPADAT的 GPIOA11位为0，给LACK信号一个低电平， 为后面的锁存做准备；SpiaRegs.SPITXBUF = Lighti用于给数码管送入数据，一旦把数据Lighti 送给SPITXBUF，SPITXBUF就把数据发送出去；设置数据寄存器GPADAT的 GPIOA11位为1，给LAC

23、K信号一个高电平， 为锁存74HC595。程序段Qinterrupt void cpu_timer0_isr(void)CpuTimer0.InterruptCount+;if(CpuTimer0.InterruptCount=10)Sec+;CpuTimer0.InterruptCount=0;if(Sec=60)Min+;Sec=0;if(Min=60)Hor+;Min=0;if(Hor=24)Hor=0;Light1=LEDCodeHor%10;Light0=LEDCodeHor/10;Light4=LEDCodeMin%10;Light3=LEDCodeMin/10;Light7=LE

24、DCodeSec%10;Light6=LEDCodeSec/10;display();PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;interrupt void cpu_timer0_isr（void）为中断函数，参与时钟无操作时的自加和 数码管显示。定时器开始计时后中断计数寄存器累加CpuTimer0.InterruptCount+；当中断计数寄存器 CpuTimer0.InterruptCount= 10，即 0.1s*10=1s，产生一个 中断，此时秒加1，若秒溢出（Sec=60）则分加1（Min+），若分溢出（Min=60） 则时加1（Hor+），若时溢出（

25、Hor=24 ）则时分秒清零。时间改变的同时在数 码管上显示。程序段Qvoid main(void) InitSysCtrl();DINT;spi_intial();gpio_init();DINT;IER = 0x0000;IFR = 0x0000;for(i=0;i8;i+)SpiaRegs.SPITXBUF =LEDCode0;while(SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG != 1)SpiaRegs.SPIRXBUF = SpiaRegs.SPIRXBUF;GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIOA11=1;for(i=0; i10; i+)for

26、(i=0;i8;i+)Lighti=LEDCode0;Light2=LEDCode17;Light5=LEDCode17;InitPieVectTable();EALLOW;PieVectTable.TINT0=&cpu_timer0_isr;EDIS;InitCpuTimers();ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,100000);StartCpuTimer0();IER |=M_INT1;PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;EINT;while(1)if (Keyscan2() = 1)KeyFunction2(KeyReg1);dis

27、play();void main(void)为程序主函数。初始化函数 InitSysCtrl()、InitPieVectTable()、InitCpuTimers()、 StartCpuTimer0()、 ConfigCpuTimer()调用相关 C 文件，其中 ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,100000)为设置周期寄存器，150MHz，周期为 1*100000us=1s，IER = 0x0000; IFR = 0x0000;分别表示关闭外围中断和清除中断标志；开始给数码管送入数据SpiaRegs.SPITXBUF =LEDCode0，即使时钟时分秒 均从0开始显

28、示；设置数据寄存器GPADAT的 GPIOA11位为1，即给LACK信号一个高电平， 为锁存74HC595；启动定时器StartCpuTimer0()，当计数器减到0时产生一个定时器中断信号， (一个中断脉冲)。CPU定时器0中断流程图如下：四、实验思考这次实验是按键控制时钟实验，硬件上涉及了键盘和数码管，程序设计用到 了 CPU定时器、PIE中断、串行外设接口 SPI等知识，通过这次实验的练习， 我了解了 SPI串行外设接口在数据传输方面的知识和软件设置方法，进一步理解 了 CPU定时器和PIE的工作流程以及成功实现中断的必要步骤等，受益匪浅。那么要成功实现中断，需要做哪些事呢？要知道CPU

29、接到中断请求，并发 现可以去响应时，就得暂停正在执行的程序，转而去响应中断程序，但是此时， 它必须得做一些准备工作，以便于执行完中断程序后回过头来还能找到原来的地 方原来的状态，CPU会将相应的IFR位进行清除，EALLOW也被清除，INTM 被置位，即不能响应其他终中断，等于CPU向其他中断发出了通知，现在正在 忙，没有时间处理别的请求，得等到处理完手上的中断之后才能再来处理。然后 CPU会存储返回地址并自动保存相关信息，例如将正在处理的数据放入堆栈等。 做好这些准备工作之后，CPU会从PIE向量表中取出对应的中断向量ISR，从而 转去执行中断服务子程序。另外由于对SPITXBUF和SPIR

30、XBUF区分不清，在编写程序时，多处把 SPITXBUF写成SPIRXBUF，导致运行不正确。现将SPI工作在标准SPI模式下 （FIFO未使能）时，数据交换过程总结如下。串行发送缓冲寄存器SPITXBUF用于发送数据。首先，通过程序向发送缓 冲寄存器SPITXBUF中写入数据，如果此时SPIDAT寄存器为空，则SPITXBUF 将需要发送的完整数据传输给SPIDAT，数据在SPITXBUF寄存器和SPIDAT寄 存器中左对齐存放，即从高位开始存储。SPIDAT每经过一个时钟脉冲，完成一 位数据的发送或接收。假设在时钟上升沿时，SPIDAT将数据最高位发送出去， 然后将剩余数据左移一位，接下来

31、在时钟脉冲下降沿时,SPIDAT锁存一位数据， 并保存至其最低位，在发送完指定位数的数据后，SPIDAT寄存器将其内部的数 据发送给接收缓冲寄存器SPIRXBUF，等待CPU读取。数据在SPIRXBUF中存 放是右对齐的，即从低位开始存储。在标准SPI模式下，接收操作支持双缓冲， 也就是在新的接收操作启动时，CPU可以暂时不读取SPIRXBUF中接收到的数 据，但是在新的接收操作完成之前，必须读取SPIRXBUF，否则将会覆盖原来接 收到的数据。发送操作同样也支持双缓冲功能。这次程序相比于以前简单地点亮几个发光管的程序来说，无论从程序的大小 还是程序设计思想上，都更进了一步。尽管一些重要的程序段比如按键扫描程序、 键盘功能设计程序、数码管显示程序还包括一些必要的定义等等都在老师的指导 下帮助我们更好地理解，并且给了我们一些相关子程序的范例，但是再深刻理解 以及进一步熟悉DSP2812芯片内部结构和开发板结构的基础上，自己编写相关 模块功能，完成这个程序使其正确实现目标功能还是需要花费一些时间去思考 的。