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[摘 要]在本文中，基于数字显示数字时钟系统的设计与实现。该系统具有时间设置和显示，闹钟，定时器功能，系统MSP430单片机为核心，主要是基于低功耗MSP430微控制器的数字时钟和系统的研究。用户界面系统，数字显示，具有按键提供友好，操作简单，数字时钟可以是长期的，持续的，可靠的，稳定的工作；还具有体积小，功耗低，便于携带，使用方便。系统的软件设计包括单片机编程。主要实现的关键MCU软件编程，数字显示，时钟，定时器，闹钟模块功能。
[关键词]数字时钟；MSP430单片机；数码管
中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0322-02
一、单片机简介
单片机技术的发展已经逐渐成熟。在一方面，不断提高单片机的性能，16位，32位微控制器已推出；另一方面，在目前的实践中，或一个8位微控制器的大多数。 8位微控制器被不断采用，以新技术，以获得更高的价格。目前，不会有太多的单片机集成构成一个中央处理单元CPU，存储器，输入/输出接口，定时器等传统功能单元，而且还集成了A/ D转换模块，D / A转换模块和支持多类型的通信。单片机技术正朝着在芯片上的系统的方向。此外，集成在系统中的一些单片机调试功能，用户可以节省昂贵的仿真器，只要计算机仿真软件的适当组合可以模拟调试。一些微控制器使用JTAG接口进行调试， SiliconLaboratories的的C8051系列单片机， TI的MSP430系列单片机等。德州仪器MSP430系列单片机是德州仪器（TI ）1996开始向市场推出了16位超低功耗单芯片在内的一系列设备，它通过MSP430微控制器的CPU ，并针对不同应用的外设模块提供的组件。 拥有强大的处理能力MSP430系列单片机是一个16位单片机，共有11种寻址模式：七种源操作数寻址四种目的操作数寻址。它采用了精简指令集架构，拥有27个内核指令，大量的模拟指令，可以使用大量的寄存器和片内数据存储器参加各种操作。此外，高效率的查表指令，通过下指令周期8 MHz晶体驱动是125纳秒，处理速度快，这些特点都保证MSP430单片机能够制备高效率的来源。
MSP430通过以下几个方面来维持其超低功耗的特点：①电源电压1.8 ？使用低电压3.6V，RAM数据保持模式下仅消耗0.1μA，工作模式下的功耗250μA/MIPS，I / O的最大漏电流输入端口是仅为50nA。②系统时钟的独特设计， MSP430系统具有主动模式和五种低功耗模式，在主动模式下，MSP430单片机也可以调整之间的时钟频率为100kHz ？ 8MHz的需要，有效地降低系统功耗。 ③ MSP430系列单片机采用中断向量，支持十多个中断源，并且可以任意嵌套。醒来后有一个CPU中断请求将只需要6μs的，通常允许微控制器处于低功耗状态，需要通过CPU中断唤醒时间来运行，这样既能降低系统功耗，并能迅速对外部的请求作出响应。 MSP430系列单片机的OTP型，闪存ROM类型和三种类型的设备，国内大多数采用的是基于Flash的，可多次编程。闪存类型也集成在片内JTAG调试接口，可以实现在线编程和调试。只需要一台电脑和一个JTAG调试器开发。
二、 时钟系统设计的意义
目前，正向CMOS微控制器，功耗低，体积小，容量大，高性能，多品种等方向发展。其意义在于应用，它从根本上改变了传统的控制系统的设计，大部分功能之前必须由模拟电路和数字电路正成为被执行，现在可以使用的微控制器软件的方法来实现软件代替硬件一种潮流和趋势。数字时钟模块是较常见的微控制器，它是一个数字电路技术，有0个、分、秒、计时装置，与传统的机械时计具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命比较。数字时钟广泛应用于个人家庭，办公室，车站等公共场所是必要的日常生活中，在数字集成电路和石英振荡器被广泛用于在后台的快速发展，其精度已经远远超过了老式的时钟，并基于原始扩展功能，如自动报警，按时自动钟，通断电源的电气设备和各种定时被自动使能等。因此，研究MSP430单片机的数字时钟系统具有重要的现实意义。
三、系统设计总流程图
系统设计总流程图如图1所示，接通电源之后，系统进行初始化，按下设置键，对当地时间进行读取，对时间进行需要的调整，这些数据通过数码管显示器显示出来，确认无误后才开始运行。
1、 DS1302时钟流程图
程序运行时要对DS1302进行设置，开始调整时间之前先对DS1302系统进行初始化，看当前系统时间是否为0，是的话给各个点校准当地的有效时间，并对时间进行上传，将有效的时间信息存储在EPROM中，然后上传给信息管理层，收到命令之后对相应的时间点进行修改，然后显示出具体的时间。具体的流程图如图2所示：
2、 LED数码管显示流程图
LED数码管在显示时间之前，首先要对其串口工作方式进行设置，然后设置对应的地址指针，然后选择其数码段，通过传送过来的脉冲来显示出这个段位的时间，然后再次选择段位，通过下一次传送过来的脉冲来显示这个段位的时间，其他的段位时间也通过这个方法依次显示出来，当所有段位时间都显示出来之后，取段结束，时间显示成功，流程图如图3所示.
3、 系统调试
首先要创建工作站，打开 IAR Embedded Workbench。单击“开始”、“程序”、“IAR Systems”、“IAR Embedded Workbench forMSP430 V3”，自动创建一个新的工作站。创建并保存工程，选择工程类型和保存路径，同时输入文件名，单击“保存”按钮。创建或加载源文件，创建源程序，首先单击“FILE”、“NEW”、“FILE”，之后按下快捷键出现所需要的源程序编辑界面，编程界面标点应为英文。加载源文件，单击菜单“Project”、“Add FileTest”出现需要的加载源文件界面，选择相应的界面类型，出现相应的文件，选中需要加载的文件，单击“打开”按钮，源文件加载完成后，在工程 Test 下出现 430P1.s43 和 Output 子目录。保存工作贴，单击“FILE”、“Save Workspace”，输入文件名 TestWorkspace，单击“保存”按钮，保存工作站工作完成。编译环境设置，选择需要调试的单片机型号，即目标芯片设置，再设置软件模拟仿真或 FET 在线仿真调试，这是仿真方式设置。仿真器接口类型设置，设置并口 FET，并连接到单片机的 JTAG 接口。接下来是工程的编译和调试，选中源文件后双击鼠标左键，进入源程序编辑状态，连接生成目标代码。最后是调试，在程序通过连接生成目标代码后，将连接生成的目标代码通过单击“Project-Debugger”进入调试集成环境。
系统调试与仿真用到的是 IAR Systems 公司开发的 IAREW430 软件，它是全球领先的嵌入式系统开发工具，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。本章介绍了该如何做系统调试。
参考文献
[1] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例.北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2] 涂时亮.单片机软件设计技术.重庆：科学文献出版社重庆分社，1987.
[关键词]数字时钟；MSP430单片机；数码管
中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0322-02
一、单片机简介
单片机技术的发展已经逐渐成熟。在一方面，不断提高单片机的性能，16位，32位微控制器已推出；另一方面，在目前的实践中，或一个8位微控制器的大多数。 8位微控制器被不断采用，以新技术，以获得更高的价格。目前，不会有太多的单片机集成构成一个中央处理单元CPU，存储器，输入/输出接口，定时器等传统功能单元，而且还集成了A/ D转换模块，D / A转换模块和支持多类型的通信。单片机技术正朝着在芯片上的系统的方向。此外，集成在系统中的一些单片机调试功能，用户可以节省昂贵的仿真器，只要计算机仿真软件的适当组合可以模拟调试。一些微控制器使用JTAG接口进行调试， SiliconLaboratories的的C8051系列单片机， TI的MSP430系列单片机等。德州仪器MSP430系列单片机是德州仪器（TI ）1996开始向市场推出了16位超低功耗单芯片在内的一系列设备，它通过MSP430微控制器的CPU ，并针对不同应用的外设模块提供的组件。 拥有强大的处理能力MSP430系列单片机是一个16位单片机，共有11种寻址模式：七种源操作数寻址四种目的操作数寻址。它采用了精简指令集架构，拥有27个内核指令，大量的模拟指令，可以使用大量的寄存器和片内数据存储器参加各种操作。此外，高效率的查表指令，通过下指令周期8 MHz晶体驱动是125纳秒，处理速度快，这些特点都保证MSP430单片机能够制备高效率的来源。
MSP430通过以下几个方面来维持其超低功耗的特点：①电源电压1.8 ？使用低电压3.6V，RAM数据保持模式下仅消耗0.1μA，工作模式下的功耗250μA/MIPS，I / O的最大漏电流输入端口是仅为50nA。②系统时钟的独特设计， MSP430系统具有主动模式和五种低功耗模式，在主动模式下，MSP430单片机也可以调整之间的时钟频率为100kHz ？ 8MHz的需要，有效地降低系统功耗。 ③ MSP430系列单片机采用中断向量，支持十多个中断源，并且可以任意嵌套。醒来后有一个CPU中断请求将只需要6μs的，通常允许微控制器处于低功耗状态，需要通过CPU中断唤醒时间来运行，这样既能降低系统功耗，并能迅速对外部的请求作出响应。 MSP430系列单片机的OTP型，闪存ROM类型和三种类型的设备，国内大多数采用的是基于Flash的，可多次编程。闪存类型也集成在片内JTAG调试接口，可以实现在线编程和调试。只需要一台电脑和一个JTAG调试器开发。
二、 时钟系统设计的意义
目前，正向CMOS微控制器，功耗低，体积小，容量大，高性能，多品种等方向发展。其意义在于应用，它从根本上改变了传统的控制系统的设计，大部分功能之前必须由模拟电路和数字电路正成为被执行，现在可以使用的微控制器软件的方法来实现软件代替硬件一种潮流和趋势。数字时钟模块是较常见的微控制器，它是一个数字电路技术，有0个、分、秒、计时装置，与传统的机械时计具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命比较。数字时钟广泛应用于个人家庭，办公室，车站等公共场所是必要的日常生活中，在数字集成电路和石英振荡器被广泛用于在后台的快速发展，其精度已经远远超过了老式的时钟，并基于原始扩展功能，如自动报警，按时自动钟，通断电源的电气设备和各种定时被自动使能等。因此，研究MSP430单片机的数字时钟系统具有重要的现实意义。
三、系统设计总流程图
系统设计总流程图如图1所示，接通电源之后，系统进行初始化，按下设置键，对当地时间进行读取，对时间进行需要的调整，这些数据通过数码管显示器显示出来，确认无误后才开始运行。
1、 DS1302时钟流程图
程序运行时要对DS1302进行设置，开始调整时间之前先对DS1302系统进行初始化，看当前系统时间是否为0，是的话给各个点校准当地的有效时间，并对时间进行上传，将有效的时间信息存储在EPROM中，然后上传给信息管理层，收到命令之后对相应的时间点进行修改，然后显示出具体的时间。具体的流程图如图2所示：
2、 LED数码管显示流程图
LED数码管在显示时间之前，首先要对其串口工作方式进行设置，然后设置对应的地址指针，然后选择其数码段，通过传送过来的脉冲来显示出这个段位的时间，然后再次选择段位，通过下一次传送过来的脉冲来显示这个段位的时间，其他的段位时间也通过这个方法依次显示出来，当所有段位时间都显示出来之后，取段结束，时间显示成功，流程图如图3所示.
3、 系统调试
首先要创建工作站，打开 IAR Embedded Workbench。单击“开始”、“程序”、“IAR Systems”、“IAR Embedded Workbench forMSP430 V3”，自动创建一个新的工作站。创建并保存工程，选择工程类型和保存路径，同时输入文件名，单击“保存”按钮。创建或加载源文件，创建源程序，首先单击“FILE”、“NEW”、“FILE”，之后按下快捷键出现所需要的源程序编辑界面，编程界面标点应为英文。加载源文件，单击菜单“Project”、“Add FileTest”出现需要的加载源文件界面，选择相应的界面类型，出现相应的文件，选中需要加载的文件，单击“打开”按钮，源文件加载完成后，在工程 Test 下出现 430P1.s43 和 Output 子目录。保存工作贴，单击“FILE”、“Save Workspace”，输入文件名 TestWorkspace，单击“保存”按钮，保存工作站工作完成。编译环境设置，选择需要调试的单片机型号，即目标芯片设置，再设置软件模拟仿真或 FET 在线仿真调试，这是仿真方式设置。仿真器接口类型设置，设置并口 FET，并连接到单片机的 JTAG 接口。接下来是工程的编译和调试，选中源文件后双击鼠标左键，进入源程序编辑状态，连接生成目标代码。最后是调试，在程序通过连接生成目标代码后，将连接生成的目标代码通过单击“Project-Debugger”进入调试集成环境。
系统调试与仿真用到的是 IAR Systems 公司开发的 IAREW430 软件，它是全球领先的嵌入式系统开发工具，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。本章介绍了该如何做系统调试。
参考文献
[1] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例.北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2] 涂时亮.单片机软件设计技术.重庆：科学文献出版社重庆分社，1987.