一种医用多功能数字时钟的硬件设计与实现

通过对多家三甲医院的调研发现 ，在大多数医院中存在对定时时钟的使用需求 ，包括手术时钟 ，麻醉时钟，护士站提醒时钟，化验室提醒时钟等。同时，通过对 目前时钟市场的调查发现，以上时钟都已有独立的产品存在，但是这些定时时钟产品存在功能单- ，不提供多点计时，不提供长时间计时，提示音过于单调且不能更改等缺陷。因而设计-款包含多点精确计时提醒，可选音乐提示等综合型多功能数字时钟具有很强的实用价值和市场前景。

1 总体设计本文介绍了-种以S3C2440A芯片为核心控制部件的医用多功能定时时钟 (以下简称医用时钟 )的设计方法。通过项 目的需求分析 ，医用时钟包括启动拈 、定时拈、背景报警音乐选择播放拈 、LCD显示拈 、时钟调教模块 。医用 时钟六个功能拈结构框 图如图1所示。医用时钟以$3C2440A为主控芯片，利用 了芯片内部的Timer、TRC、LCD、IO等功能实现各功能拈 ，音频输出利用WT588D音频存储播放芯片辅助实现。

$3C2440A是著名的半导体公司SAMSUNG推出的-款1 6/32位RISC微处理器，它为手持设备和-般类型的应用提供了低价格、低功耗 、高性能微控制器的解决方案。s3C2440A采用了作者简介：杨树fl(1976-)，男，江苏兴化人，工程师l定时控制1日历控制I LcD显示l- - 噩 --置 --千 -l Timer I TRC l LCD lIW T588DI j乙 叶tU VoiceChip GP10 Bep I KeyBoard且 L ----噎 - --I 音乐播放 l声音报警l按键控制l图1医用时钟系统结构框图ARM920T的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。其低功耗 ，简单，且全静态设计的特点特别适合于对成本和功率敏感型的应用。

它采用了新的总线架构Advanced Micro controlerBus Architecture(AMBA)。$3C2440A的最大特点是其核心处理器(CPU)是-个由Advanced RISCMachines有限公司设计的16/32位ARM920T的RISC处理器 。ARM920T实现了MMU，AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这-结构具有独立的16KB指令 Cache和16KB数据Cache，每个都是由具有8字长的行组成。通过提供-套完整的通用系统外设，$3C2440A减少整体系统成本和无需配置额外的组件。

WT588D拈是广州创科有限公司与台湾华邦公司共同研发的集单片机、语音电路、SPI-泰州职业技术学院学报 第2期Flash存储器于-体的可编程语音系统。该语音系统支持6kS/s-22 kS/s采样频率的音频 ，具有220个可控制的语音地址，且每个地址还可以分成128段管理。配合wT-APP上位机操作系统软件和专用的USB下载器，可以随意设置系统的控制方式、语音地址和分段信息，支持语音信息在线烧录。

WT588D拈支持MP3控制模式、按键控制模式、并口模式、-线串口模式及三线SPI模式。

2 系统功能设计2.1 启动设计接上电源或装上电池后，触动面板上电源按键 ，开机 ，屏幕显示”POST”，此时有音乐响起，自检结束后，随即进入标准时间状态。

2.2 定时设计通过触动控制面板上的0-9数字可以分别对十组倒计时进行计时，旋动左边旋钮 (分钟调整旋钮 )与右边旋钮 (秒调整旋钮 )或者通过控制面板数字键盘可输人倒计时时间。倒计时范围为0 100/ix时内任-秒的倒计时计时。输入倒计时时间时，旋钮仅适用于对分钟与秒的快速设定。

在通过数字键输入时 ，需要通过面板上 -”-”对小时，分钟，秒的进行选择，设定小时倒计时时，小时的数字显示将持续闪烁状态 ，分钟、秒的选择。

2.3 音乐选择设计输入好倒计时时间后 ，按压秒调整旋钮，此时进入音乐提示音选择状态，旋动右边旋钮，屏幕上会显示对应的音乐编号，扬声器同时会发出该编号下的音乐提示音，选择好合适音乐后，再按-次秒设定旋钮，表示此组倒计时开始，若需要取消，则继续按下秒调整旋钮，对应编号下的倒计时即可取消。倒计时设定完毕后，屏幕上将持续显示该组倒计时5S，随后自动进入显示标准时间状态。

2.4 显示设计计时过程中按任-数字健 ，即可显示该数字健对应的计时所剩余的时间。倒计时显示状态下 ，时间显示区域毫秒区内，会显示对应的数字编号。当计时结束时，显示屏上编号数字闪动，并发出约30S的提示。此时按下秒调整旋钮，表示确认倒计时结束。触动顶板面板上 TIME/DATA”模式切换按键 ，可在标准时间以及Et期之间进行切换显示。

2.5 时钟调校设计注意对标准时间，日期 ，闹钟的调整必须在标准时间显示模式下。在标准时间显示模式下 ，按压下左边旋钮 ，进入标准时间设定状态，旋动左侧旋钮配合 -” - ”按键可对小时、分钟、年、月、日、闹钟进行设定。闹钟提示时，按下右边旋钮，结束闹钟提示。

3 硬件设计医用时钟的硬件结构包含四部分 内容 ：即$3C2440A最小系统，WT588D控制拈 ，LCD液晶输出控制拈 ，键盘输入控制拈。

3.1 $3C2440A最小系统最小系统是保证-款芯片正常工作的最简外围硬件电路，包含电源电路、晶振电路和复位电路，为了便于芯片程序下载通倡flash擦写电路也设计到最小系统中，本设计中擦写接口为m G电路。

3.1.1电源 电路 S3C2440A最小 系统工作 电压为3.3 V，由外 接的U S B接 口的5 V电源通 过LM1 1 17-3.3芯片转化为3.3V(见图2)。电源电路中增加了滤波电容与电感，用以改善系统的电磁兼容性，确保系统工作更加稳定。

图2电源 电路3.1.2复位电路 复位电路由MAX811复位芯片控制。电源3.3V，MR通过R21上拉至3.3V，复位引脚 引脚与系统nRESET相连，常态下MR上拉输出高电平，复位按钮按下后 ，通过nRESET-IN输入低电平，此时通过引脚 向系统输入复位信号，系统复位 (见图3)。

vDD飘培 VDI/I图3复位电路3.1.3晶振电路 系统稳定工作需要晶振电路为芯