(四川大学

(四川大学 电子信息学院) 李玉丽 徐家品 张俊霞

摘要：首先介绍时钟所需各模块的基本原理和PSoC（可编程片上系统）。本时钟是以PSoC CY8C29466-24PVXI为核心器件，有时钟显示器、定时控制器等电路组成，用PSoC系统软件编程完成时钟显示，定时控制模块配合相应的程序可以实现时间的设置调整、闹铃等功能。 关键词：PSoC、时钟、定时

中图分类号：TP319 文献标识码：A

Design of Clock Based on PSoC YU Li-li JIA Pin-xu JUN Xia-zhang

School Of Electronic And Information Engineering,Sichuan University

Abstract:

First introduce the basic principles of the clock’s each module and PSoC (programmable system-on-chip). The clock is PSoC CY8C29466-24PVXI as the core device, a clock display, timing controller, and other circuit components, and system software programming PSoC completed clock, timing control module with the corresponding procedures can be time to adjust the settings, trouble Ling, and other functions. Key words: PSoC, Clock, time 一、 引言

本文介绍的PSoC是美国赛普拉斯公司于最近推出的新一代功能强大的8位可配置的嵌入式控制器，该系列单片机与传统单片机的根本区别在于其内部集成的数字模块和模拟模块，工程师可以根据不同设计要求调用不同的数字模块和模拟模块，完成芯片内部的功能设计；实现使用一块芯片就可以配置成具有多种不同外围元器件的微控制器，建立一种可配置嵌入式微控制器；用以实现从确定系统功能开始，到软件/硬件划分，并完成设计的整个过程。因此，PSoC能够适应非常复杂的实时控制需求，使用它进行产品开发可以大大提高开发效率，降低系统开发的复杂性和费用，同时增强系统的可靠性和抗干扰能力；因此，它特别适用于各种控制和自动化领域。 二、 硬件系统设计

智能时钟控制系统是以PSoC CY8C29466-24PVXI为核心器件，有时钟显示器模块、定时控制模块、电源模块等电路组成。 1. PSoC CY8C29466-24PVXI

PSoC是美国Cypress MicroSystems公司推出的功能强大的8位可配置的嵌入式单片机。 PSoC CY8C29XXX系列可编程片上系统具有一个高速内核、Flash快速闪存和SRAM数据内存，以及设计者可配置的数字模块和模拟模块。 PSoC的主要特点有：

*功能强大的8位哈佛结构的处理器：M8C处理器的时钟频率可以从93.7kHz～24 MHz，如此大的频率范围可以使M8C适应于不同的应用需求，它支持的指令集也非常丰富。

*先进的外围电路：4列模拟模块最多可以有12个模拟模块提供多至14位ADC、多至14位DAC、可编程放大器、可编程滤波器和比较器，每个的模块列包含一个B类型的连续时钟模块、一个C类型的开关电容模块（SC）和一个D类型的开关电容模块（SC）；16个数字模块提供8-32位定时器、计数器和PWM、可连至所有GPID引脚，可组合成复杂的外围电路。

*灵活的片上存储器：4K字节Flash程序存储，50，000次擦写；256字节SRAM数据存储。

*可编程的引脚配置：所有的GPIO 25mA驱动；上拉、下拉、高阻、强力及开路驱动模式。 *其它系统资源：看门狗和睡眠定时器等。

*完善的开发工具:免费的开放软件PSoC Designer;利用ICE_Cube(在线仿真器)实现在线仿真和调试。

PSoC 将传统的单片机系统集成在一颗芯片上，模拟模块和数字模块的可配置性编程是其最大特点，可供开发者随需配置。 2. 时钟显示模块

PSoC Designer环境内有LED、LED7SEG、LCD等显示器件。 采用LCD可以显示数字也可以显示字符，可以以图表形式显示，它还可以把数字在一行或两行甚至四行显示，但是显示亮度和字体大小在演示时不尽人意，价格也比较高。采用LED七段数码管，采用经典电路译码和驱动，显示效果直观，明亮，调试容易。故采用LED数码管显示。 3. 定时控制模块

PSoC器件嵌入了强大的定时器功能模块定时器有捕获功能和比较功能，硬件捕获事件发生在数据输入的正边缘，捕获事件将会导致数据寄存器0中的当前定时值被传输到数据寄存器2中，这样就可以直接从数据寄存器2中直接读出捕获值。软件捕获机制和硬件捕获机制可实现一样的功能，在捕获电路里是一个或的关系。定时器的比较功能是把数据寄存器0和数据寄存器2之间数据的比较，比较信号将会作为定时器辅功能输出。

定时器模块用一块至四块PSoC数字模块，每块提供8 位，分别可以组成8位、16位、24位和32位可编程递减定时器，定时器可以提供比单片集成电路的8位同步定时器更大的应用范围。通过对定时器编程，可以实现时钟的定时功能，设定好定时的时刻，通过循环程序来比较当前时刻和所定时刻，不是所定时刻时不做响应，是所定时刻时启动铃声。

4. 电源模块

开发板上自带3v～5v电源。 三、 硬件实现

模块连接图如下：

图1.硬件模块图

四、PSoC时钟的软件设计

本设计过程首先用到定时器通过中断方式产生准确时间，而后调用计时子程序计时，从秒钟开始。然后产生时间后，调用显示器将时间显示出来。

该时钟设置有电子钟上电启动/调整键，启动电子钟后，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入运行状态，再次按键进入时钟调整状态，调整后再次按键进入时钟运行状态。 其包含的程序大体为：系统监控程序、按键扫描子程序、显示子程序、功能子程序、中断服务子程序及其他服务子程序。

PSoC的软件编程可以采用汇编也可以采用C，还可以在C编程中嵌入汇编，编程比较灵活，基本的规范及流程和单片机非常相似，因时钟程序已是大家很熟悉的了，很多具体的代码就不在此列出了。其中很大不同的一点是单片机中计数器是递增计数的，而PSoC中的计数器是递减计数的。

下面列举几个主要程序的控制框图： 中断服务子程序保护现场1/100秒值+1=100Y秒单元清0，分值加1NN分值=60？Y分单元清0，时值加1时值=24？Y时单元清0N恢复现场，开中断中断返回

图2：中断服务子程序图

主程序初始化置：中断向量控制字，通用控制字，时间控制字（10ms申请一次中断）CPU置终端模式2，开中断按键查询子程序N有按键吗？Y是第1次按？时间值送显示缓冲区显示输出子程序显示输出子程序执行响铃程序按键查询子程序NY是所定时间否？N有按键吗？定时比较子程序YN是第2次按？Y时钟调整状有按键吗？Y是第3次按？N按键查询子程序 图3 ：主程序流程

五、结束语

该时钟是以PSoC CY8C29466-24PVXI为核心器件，外围电路简单，该系统具有集成度高、

性能稳定、抗干扰能力强、性价比高等优点。软件仿真和实际功能验证，证明设计可靠、设计方案可行，在实际应用中有较大的实际价值。

创新之处：从实用的角度出发，设计的时钟控制系统充分利用了PSoC内部集成的功能模块资源，实现了以较少的器件，简单的设计完成功能。另外，可以利用PSoC 内部剩余的丰富资源，扩展为更复杂更智能的控制系统，而且成本低廉。 参考文献：

[1]CYPRESS MICROSYSTEMS,PSOC Mixed Signal Array Final Data Sheet,2003年11月 [2] CYPRESS MICROSYSTEMS,PSOC Designer IDE User Guide,2003年8月

[3]黄长工.实时日历时钟集成电路MSM5832及其应用.电子技术应用.1990年，第7期 [4]徐志军，大规模可编程逻辑器件及其应用，四川成都：电子科技大学出版社,2000

[5]周清雷，对时间自动机中时钟约束的处理 [J］．微计算机信息，2008，3-1：219-220。

作者简介：

李玉丽（1981- ），女（汉），山东临邑县人，四川大学电子信息学院通信与信息系统硕士研究生，研究方向：多媒体通信。 徐家品（1957- ），男，四川成都人，四川大学电子信息学院硕士生导师，主要从事多媒体通信信息系统方面研究 张俊霞（1983- ），女（汉），山东德州市人，四川大学电子信息学院通信与信息系统硕士研究生，研究方向：多媒体通信。

Biography: YuLi Li(1981- ), Female（Han）,born in Linyi County, Shandong Province. M.E. in School Of Electronic And Information Engineering,Sichuan University, major in Multimedia Communication.

JiaPin Xu (1957 -), Male, Chengdu, Sichuan, master trainers of the electronic information of

Sichuan University, primarily engaged in multimedia communications

JunXia Zhang(1983- ), Female（Han）,born in Dezhou, Shandong Province. M.E. in School Of

Electronic And Information Engineering,Sichuan University, major in Multimedia Communication.

该项目属于Cypress的校园推广计划，无具体经济效益