基于低功耗、内置LCD驱动器的单片机R7F0C002的自行车码表解决方案
随着自行车运动的普及和发展，自行车越来越受到大众的欢迎。自行车码表作为一款测速装置，能合理的计算出速度和公里数，真实地反映骑行状况，使骑行者能够评估自己的运动量，以达到健康运动的最佳效果。自行车码表主要规格包括：低功耗功能，时间显示功能，总行程车时长显示功能，当前行车速度显示功能，当次行车里程显示功能，总行车里程显示功能，时间设定功能，车轮周长设定功能，-10℃~40℃工作温度，30% RH ~ 95% RH工作湿度等。为此，瑞萨公司提供了一种基于低功耗、内置LCD驱动器的单片机R7F0C002的自行车码表解决方案。
R7F0C002微控制器介绍：
R7F0C002微控制器采用了RL78 内核，在同类产品中实现了以最低功耗实现高处理性能，广泛应用于智能仪表、便携式家用电器、医疗保健等应用中。该MCU内部集成了高精度（±1%）片上振荡器，运行频率最高可达到 24MHz，内置的超低功耗LCD电路(内部升压方式下0.63uA)，与之前产品相比驱动LCD时可以减小 30%的工作电流。R7F0C002低功耗微控制器支持多达280 LCD段的多像素屏，有三种LCD驱动模式：电阻分压；电容分压；内部升压。除此之外，该产品支持遥控载波输出功能，适合用于带LCD的空调遥控装置。
R7F0C002微控制器关键特性：
1. 低功耗模式
· VDD=1.6～5.5V的单电源
· 待机功能：HALT、STOP、SNOOZE 模式
2. RL78 CPU 内核
· 最短指令执行时间：能更改高速（0.04167μs @ 24MHz 运行）到超低速（30.5μs @ 32.768kHz 副系统时钟运行）
· ROM：32KB，RAM：1.5KB，数据闪存：2KB
3. 内置±1%精度的高速振荡器
· 可选高速片上振荡器时钟：24/16/12/8/6/4/3/2/1MHz（典型值）
4. 内置看门狗定时器（能以低速内部振荡器时钟运行）
5. 宽工作环境温度范围
· TA=-40～+85°C
6. 电源管理和服务功能
· 内置上电复位（POR）电路和电压检测电路（LVD）
7. 功能模块：
· 9通道定时器：6个通道（有遥控输出功能）16 位定时器，1个通道看门狗定时器，1个通道实时时钟，1个通道12 位间隔定时器。
· 串行接口：2通道CSI 和 1通道UART
· 9通道8/10 位分辨率 A/D转换器
· 内置的超低功耗LCD控制器/驱动器
图1 R7F0C002微控制器引脚说明图
基于R7F0C002低功耗微控制器自行车码表系统框图如图2所示，自行车码表的系统功能主要有低功耗模式、显示模式和设定模式。当码表上电后，系统开始工作并处在显示模式。当300 秒内没有运动信号输入，系统自动进入低功耗（STOP）模式。在开始使用自行车码表前，需进入设定模式进行“时间，车轮周长”等设定。
图2 基于R7F0C002自行车码表系统框图
运动信号检测电路如图3所示，本系统使用A 型干簧管作为运动传感器。A 型干簧管属于经常开离型簧片开关，成本低廉安装简易。使用时把干簧管安装在自行车贴近车轮的支架上，磁铁安装在辐条上。在磁铁远离干簧管时，开关断开，干簧管输出高电平信号；当车轮转动，磁铁转过干簧管时，开关闭合，干簧管输出低电平信号。检测到的运动信号直接送入单片机外部中断INTP0 引脚，单片机根据此信号计算运动时间、速度、里程等数据。
图3运动信号检测电路
LCD 接口电路如图4所示，R7F0C002低功耗微控制器内置LCD 控制器/驱动器，MCU接口可以和LCD管脚直接相连，接口电路非常简单。
图4 LCD 接口电路
按键驱动电路如图5所示，本系统有2 个独立的按键，分别为“SET”和“MODE”。“SET”键用于设定模式，在设定模式时切换当前设定项。“MODE”键在显示模式时用于切换当前显示内容，在设定模式时用于修改当前设定值。通常情况下，按键输入为高电平，当有按键按下时，按键输入变为低电平。为了防抖，在按键驱动电路中并联了0.1 μF 的电容，同时使用软件去抖，大大提高了按键有效输入识别能力。
图5按键驱动电路
整个系统主要包含以下几个任务：复位/初始化任务、低功耗任务、显示任务、当前时间显示任务、总行车时长显示任务、当前行车速度显示任务、当次行车里程显示任务、总行车里程显示任务、设定任务、时间（小时）设定、时间（分钟）设定任务，车轮周长（千位）设定任务、车轮周长（百位）设定任务、车轮周长（十位）设定任务、车轮周长（个位）设定任务等。任务转移框图如图6所示，图中具体的软件设计流程请参考设计手册。
图6任务转移框图
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