【TI首届低功耗设计大赛】太阳能电子时钟结题贴

传媒学子

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本帖最后由传媒学子于 2015-1-2 15:54 编辑

《结题贴》

导引：本帖子下有文献报告+视频展示+照片展示+主要程序设计四个部分。

本设计历经数月，从第一次接触msp430fr5969到现在基本能应用，收获很多。进步一点一滴，不管高端大气还是小儿科，对于自己来说这都是是一个成长的过程。

论坛管理员姐姐，多次提醒我更新设计进度，在这里也表示感谢。从各位高手分享的帖子中受益匪浅，感谢大家一路陪伴。

附件1：设计报告

TI首届低功耗设计大赛项目报告

项目名称：基于MSP430FR5969的太阳能电子时钟的设计
项目定位：一款智能综合清洁能源的电子显示装置解决方案，本设计以电子时钟为例。廉价、光伏示范性工程。

项目发展远景规划：我们大家都知道车站、学校、政府、医院、机场等场合都需要时钟以及显示屏。结合MSP430FR5969的特性，我开发的这款电子时钟，可以应用于以上场合。
尤其是作为学生参考时钟使用非常合适。一般学生上课都是白天，需要时钟参考。可以将这种电子时钟，应用在大学宿舍的出门处、教学楼的进口出，以及操场等地方。利用太阳能无污染以及MSP430FR5969低功耗和自带时钟模块的优势，可以为学生提供良好的时钟参考。

实现的功能：
1.在三种能源中进行自动切换，实现时钟的正常显示，这种切换无时间间隔，实现节能和稳定的统一。
2.利用开发板上的S1，S2实现对时钟的校准和设定时间。
3.使用12864液晶作为模拟显示屏进行显示，串口操作，节省MCU的I/O口。
4.低功耗转换。
创新点:
1.能源方面创新：在三种能源中进行自动切换，实现时钟的正常显示，这种切换无时间间隔，实现节能和稳定的统一。
这三种能源分别是太阳能、电网的电能、板载大电容。
2.策略方面创新：以往大家总是把蓄电池作为太阳能的储能器，本设计将大电容作为储能器，结合电网作为后备电源。实现了无缝切换。
3.显示方面创新：用时间来控制时钟显示，省去了光敏电阻等光照探测元件，节省单片机的AD资源，利用电网作为后备来保障时钟的正常运行，进而达到我们想要的时间段，时钟正常的显示。
4.其他创新之处：
1）程序写作中，一般来说我们所能用到的年份不会超过2200年，所以在年份的设定中，我们可以让年份不超过2200年，将其改变设定在1900到2200年之间。甚至可以根据需要设定在1900-2100年之间，来节省调节周期。
2)在时间调整子程序中，我发现每次从新写好时间，写入寄存器，会自动触发一个时钟中断，因此在调整之中，只需写入，不需要显示子程序。当运行官方给的写入子程序时，可直接进入中断，显示时钟。这样可大大减少代码的写作。
使用过程中遇到的问题及解决的过程：
1.软件环境搭建。
问题:不会熟练使用CCS和IAR；
解决方法：学习EEWORLD网上MSP430FR5969课程；
2.I/O口问题。
问题:开始无法使用I/O口；
解决方法：必须先使能I/O口；
3.时钟调节的问题。
BCD码和十六进制之间的转换问题。
解决方法：可以直接调用官方给出的例程，进行转换。
4.显示乱码问题。
解决方法：参照官方例程，去掉不相关的子函数，改用CASE语句来实现状态转换，和中断处理。
5.时钟电源调整不能做到无时差。
解决方法：增加电网，稳定后备电源，增强系统的稳定性，实现无时差供能切换。

注:原理图、BOM、软硬件设计思路、照片（见附件）

附件2：设计主要程序代码

#include "driverlib.h" //TI自带的相关库
#include "LCD12864P.h"//12864的串行写入相关驱动函数
volatile Calendar newTime;
/**************************
延时子程序 for 按键扫描
***************************/
void delay(int t)
{
while(t--);
}
/**************************
主函数
***************************/
void main()
{
uint display=0;
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
Calendar currentTime;
//Set P1.0,P4.6 to output direction
//P4.6 为显示器电源的控制端口，
//在设定的时间关闭显示
GPIO_setAsOutputPin(
GPIO_PORT_P1,
GPIO_PIN0
);
GPIO_setAsOutputPin(
GPIO_PORT_P4,
GPIO_PIN6
);
//Set P1.1andP4.5to input direction withPullUpresistor
GPIO_setAsInputPinWithPullUpresistor(GPIO_PORT_P1,
GPIO_PIN1);
GPIO_setAsInputPinWithPullUpresistor(GPIO_PORT_P4,
GPIO_PIN5);
/*
* Select Port J
* Set Pin 4, 5 to input Primary Module Function, LFXT.
*/
GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionInputPin(
GPIO_PORT_PJ,
GPIO_PIN4 + GPIO_PIN5,
GPIO_PRIMARY_MODULE_FUNCTION
);
PMM_unlockLPM5(PMM_BASE);
//Initialize LFXT1
CS_LFXTStart( CS_BASE,
CS_LFXT_DRIVE3
);
//Setup Current Time for Calendar
currentTime.Seconds = 0x00;
currentTime.Minutes = 0x38;
currentTime.Hours = 0x12;
currentTime.DayOfWeek = 0x01;
currentTime.DayOfMonth = 0x22;
currentTime.Month = 0x12;
currentTime.Year = 0x2014;
//Initialize Calendar Mode of RTC
/*
* Base Address of the RTC_B
* Pass in current time, intialized above
* Use BCD as Calendar Register Format
*/
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
//Setup Calendar Alarm for 5:00pm on the 5th day of the week.
//Note: Does not specify day of the week.
RTC_B_setCalendarAlarm(RTC_B_BASE,
0x00,
0x17,
RTC_B_ALARMCONDITION_OFF,
0x05);
//Specify an interrupt to assert every minute
RTC_B_setCalendarEvent(RTC_B_BASE,
RTC_B_CALENDAREVENT_MINUTECHANGE);
RTC_B_clearInterrupt(RTC_B_BASE,
RTC_B_CLOCK_READ_READY_INTERRUPT +
RTC_B_TIME_EVENT_INTERRUPT +
RTC_B_CLOCK_ALARM_INTERRUPT
);
//Enable interrupt for RTC Ready Status, which asserts when the RTC
//Calendar registers are ready to read.
//Also, enable interrupts for the Calendar alarm and Calendar event.
RTC_B_enableInterrupt(RTC_B_BASE,
RTC_B_CLOCK_READ_READY_INTERRUPT +
RTC_B_TIME_EVENT_INTERRUPT +
RTC_B_CLOCK_ALARM_INTERRUPT
);
//Start RTC Clock
RTC_B_startClock(RTC_B_BASE);
//Enter LPM3 mode with interrupts enabled
// __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);
__bis_SR_register(GIE);
__no_operation();
Ini_Lcd();//12864 初始化串口写入，等待写入指示
while(1)
{
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN1))
{
delay(30000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN1))
{
GPIO_setOutputHighOnPin(GPIO_PORT_P1,GPIO_PIN0);
display+=1;
if(display==9)display=0;//0 显示，1调秒。2调分。。7、8调年，
lcd_pos(1,7);
Disp_SZ(display); //可增加调整界面
lcd_pos(2,6);
switch(display)
{
case 1: Disp_HZ("调秒",2);break;
case 2: Disp_HZ("调分",2);break;
case 3: Disp_HZ("调时",2);break;
case 4: Disp_HZ("调周",2);break;
case 5: Disp_HZ("调月",2);break;
case 6: Disp_HZ("调月",2);break;
case 7: Disp_HZ("调年",2);break;
case 8: Disp_HZ("调年",2);break;
case 0: Disp_HZ("显示",2);break;
default: break;
}
}
}
else
{
//if P1.4 set, set P1.0
GPIO_setOutputLowOnPin( GPIO_PORT_P1,GPIO_PIN0);
}
switch(display)//调整时间程序
{
case 0:break;
case 1:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.Seconds+=1;
if(currentTime.Seconds>=0x59)currentTime.Seconds=0;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
//currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
}
}
break;
case 2:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃
currentTime.Minutes+=1;
if(currentTime.Minutes>=0x59)currentTime.Minutes=0;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}break;
case 3:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.Hours+=1;
if(currentTime.Hours>=0x24)currentTime.Hours=0;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}
break;
case 4:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.DayOfWeek+=1;
if(currentTime.DayOfWeek>=0x07)currentTime.DayOfWeek=0;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}
break;
case 5:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.DayOfMonth+=1;
if(currentTime.DayOfMonth>=0x32)currentTime.DayOfMonth=0;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}break;
case 6:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.Month+=1;
if(currentTime.Month>=0x13)currentTime.Month=0;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}break;
case 7:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.Year+=1;
if((currentTime.Year&0x00ff)>=0xA0)currentTime.Year&=0xff00;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}break;
case 8:if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{ delay(20000);
if (!GPIO_getInputPinValue( GPIO_PORT_P4, GPIO_PIN5))
{
currentTime=newTime;//加上这句话，时钟就在走的地方开始调，不会出现跳跃。
currentTime.Year+=0x100;
if((currentTime.Year>>8)>=0x40) currentTime.Year&=0x00ff;
RTC_B_calendarInit(RTC_B_BASE,
currentTime,
RTC_B_FORMAT_BCD);
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
}
}break;
default: break;
}
}
}
#pragma vector=RTC_VECTOR
__interrupt void RTC_B_ISR(void) //时钟中断
{
switch (__even_in_range(RTCIV, 16)) {
case 0: break; //No interrupts
case 2: //RTCRDYIFG
//Toggle P1.0 every second
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
//RTC_B_convertBinaryToBCD(RTC_B_BASE,
// newTime.Seconds);
lcd_pos(1,1);
Disp_HZ("太阳能时钟",5);
lcd_pos(2,2);
Disp_SZ((newTime.Year>>8)/16);
Disp_SZ((newTime.Year>>8)%16);
Disp_SZ((newTime.Year&0x00ff)/16);
Disp_SZ((newTime.Year&0x00ff)%16);
Disp_HZ("年",1);//数字代表字的个数
lcd_pos(3,0);
Disp_SZ(newTime.Month/16);
Disp_SZ(newTime.Month%16);
Disp_HZ("月",1);
Disp_SZ(newTime.DayOfMonth/16);
Disp_SZ(newTime.DayOfMonth%16);
Disp_HZ("日",1);
Disp_HZ("周",1);
switch(newTime.DayOfWeek%16)//显示周几
{
case 1: Disp_HZ("一",1);break;
case 2: Disp_HZ("二",1);break;
case 3: Disp_HZ("三",1);break;
case 4: Disp_HZ("四",1);break;
case 5: Disp_HZ("五",1);break;
case 6: Disp_HZ("六",1);break;
case 0: Disp_HZ("日",1);break;
default: break;
}
lcd_pos(4,1);
Disp_SZ(newTime.Hours/16);
Disp_SZ(newTime.Hours%16);
Disp_HZ("时",1);
Disp_SZ(newTime.Minutes/16);
Disp_SZ(newTime.Minutes%16);
Disp_HZ("分",1);
Disp_SZ(newTime.Seconds/16);
Disp_SZ(newTime.Seconds%16);
Disp_HZ("秒",1);
if(newTime.Hours>=0x08&&newTime.Hours<0x18)//每天早上 8点启动显示
GPIO_setOutputHighOnPin(GPIO_PORT_P4,GPIO_PIN6);
else //每下午6点关闭显示
GPIO_setOutputLowOnPin(GPIO_PORT_P4,GPIO_PIN6);
break;
case 4: //RTCEVIFG
//Interrupts every minute
__no_operation();
//Read out New Time a Minute Later BREAKPOINT HERE
newTime = RTC_B_getCalendarTime(RTC_B_BASE);
break;
case 6: //RTCAIFG
//Interrupts 5:00pm on 5th day of week
//也可以在这里设置相关时间节点
__no_operation();
break;
case 8: break; //RT0PSIFG
case 10: break; //RT1PSIFG
case 12: break; //Reserved
case 14: break; //Reserved
case 16: break; //Reserved
default: break;
}
}

复制代码

附件3 : 各个部分演示视频

视频1：时钟功能演示（注：请将视频格式设置为超清即可看清楚显示器上的内容，如果标清的话看不清12864的内容）

视频2：能量转换演示

视频3：系统联调演示

传媒学子

大神莫拍板。。

IC爬虫

还有真人声音的，支持一下

littleshrimp

好帖好帖

随风暗影

我觉得，楼主这个有一个小bug，那就是调节的时候时钟是会动的，这个不太好

传媒学子

随风暗影发表于 2015-1-3 12:50
我觉得，楼主这个有一个小bug，那就是调节的时候时钟是会动的，这个不太好

我故意让它动的。。。你设想啊当你调好秒后，再去调时的时候，如果秒不走，是不是意味着你的秒不对了。。我这样设计，可以随时调整当前位而不用担心秒位。当然也会存在进位的问题，但比起秒不动来说，还可以容忍的。

传媒学子

littleshrimp 发表于 2015-1-3 12:44
好帖好帖

谢谢鼓励

传媒学子

IC爬虫发表于 2015-1-3 12:01
还有真人声音的，支持一下

大神来捧场了，多谢多谢

littleshrimp

传媒学子发表于 2015-1-3 13:47
谢谢鼓励

太阳能电池好大好大

传媒学子

littleshrimp 发表于 2015-1-3 13:55
太阳能电池好大好大

手上没小的，10W的。。

ljj3166

这个电池板，真够大的
能充电不？

传媒学子

ljj3166 发表于 2015-1-3 15:07
这个电池板，真够大的
能充电不？

必须能，中午还能给你手机充电呢。有7W左右的有效输出功率

ljj3166

传媒学子发表于 2015-1-3 15:21
必须能，中午还能给你手机充电呢。有7W左右的有效输出功率

试着自己做了个锂电池充电板，结果没成功，搁浅了。楼主的充电板抛出来大家学习一下呀

传媒学子

ljj3166 发表于 2015-1-3 15:24
试着自己做了个锂电池充电板，结果没成功，搁浅了。楼主的充电板抛出来大家学习一下呀

额。文档里面有原理图的，但是我这是对着太阳能电池板的，其最大输出电流也就不大，所以不用加什么保护电路，只需一个DC——DC转换即可。。楼主是不是想的麻烦了

ljj3166

传媒学子发表于 2015-1-4 15:25
额。文档里面有原理图的，但是我这是对着太阳能电池板的，其最大输出电流也就不大，所以不用加什么保护电路，只需一个DC——DC转换即可。。楼主是不是想的麻烦了

感觉太阳能应该属于功率连续但是比较微弱一类的能量，ti、凌力尔特都有类似微能量搜集的IC，最近很想折腾一下

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