电子时钟.docx

电子时钟.docx

《电子时钟.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子时钟.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子时钟

目录

摘要···························································2

一、概述························································2

1.1设计目的和要求············································2

二、系统总体方案及硬件设计·······································3

2.1系统总体方案及系统原理····································3

2.2硬件各部分设计············································4

三、软件设计·····················································9

3.1子程序模块················································9

四、Proteus软件仿真··············································11

五、结束语·····················································12

六、源程序·····················································12

七、参考文献····················································17

八、电路附图····················································18

电子时钟

摘要：

单片计算机即单片微型计算机。

由RAM,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。

而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。

本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。

并在数码管上显示相应的时间。

并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。

应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。

该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。

关键字：

单片机；子时钟；键盘控制

一、概述

1.1设计目的和要求

设计一个多功能智能电子时钟。

（1）主电路系统由秒信号发生器、需有“时、分、秒”三个计数器、驱动器及显示器、校时电路；

（2）秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加来实现，译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态在六位LED七段显示器显示出来；

（3）可以来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调数的；

（4）编写程序，用Proteus软件进行仿真。

二、系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案及系统原理

本设计选用STC89C51单片机，它是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，足够本设计之用,高性能CMOS8位微处理器该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

功能强大、使用方便的STC89C52单片机适用于许多较为复杂的应用场合。

定时闹钟的整体设计较简单，包括单片机、自动复位电路、键盘电路、显示电路、驱动与指示电路、闹钟报警电路。

在确定系统的大体形式之后，画出本系统的总体结构布局，电路原理如图2-1所示

显示电路用的是七段数码管，数码管段选通过锁存器74HC573接单片机的P2口，数码管由74LS138译码器控制位选，并且每位均接有一个或门，以增强驱动能力；本设计还有模式指示LED灯，由P1口控制，以此来识别不同的设置模式；系统的输入控制按键有P3口来实现，可以设置各个时间参数及闹钟使能。

2.2.硬件各部分设计

2.2.1单片机

单片机最小系统选用STC89C51，包含上电自动复位电路和手动复位电路，可对单片机进行复位操作。

89C51单片机介绍

图2.189C51单片机

VCC：

电源；GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

2.2.2显示部分

本设计显示用的是四位七段显示共阴数码管，用来显示时间及跑表参数，LED数码管显示器成本低，配置灵活，与单片机接口简单，在单片机应用系统中广泛应用。

6段LED由6个发光二极管按“日”字型排列，所有发光二极管的阳极连在一起称共阳极接法，阳极连在一起称为共阴极接法。

本文选用共阴极LED，所有发光二极管的阴极连在一起与或门74LS34相连，当某个发光二极管的阳极加入高电平时，对应的二极管点亮。

因此要显示某字形就应使此字形的相应段的二极管点亮，实际上就是送一个用不同电平组合代表的数据字显示码来控制LED的显示，此数据称为字符的段码或称为字型码。

LED显示器与单片机的接口一般有静态显示与动态显示接口两种方式，本设计采用动态显示方式。

在这种显示电路中，一个字位一个字位地轮流点亮各个LED,每一字位停留1ms左右，由于人的视觉暂留，好像6只LED是同时点亮的，并不察觉有闪烁现象。

这种动态LED显示接口由于所有数码管共用一个段码出口，分时轮流通电，从而大大简化课硬件线路，降低了成本。

2.2.3晶振电路部分

为是数码管有足够的亮度，本设计中增加了数码管驱动电路，用74HC573和或门89S51来驱动，其中锁存器利用其驱动能力，并未用其锁存数据的功能。

2.2.4按键部分

按键设定部分比较简单，因为本系统按键少，所以在设计上采用了独立按键方式，程序的编制上采用了简单按空格键修改时间的方式。

2.2.5锁存器电路

此电路用来锁定各个引脚：

三、软件设计

3.1子程序模块

程序总体流程图

主要控制子程序说明如下:

·delay:

延时子程序；

·Timer0Interrupt:

定时器T0计时中断程序,每隔0.2ms中断一次；

·disp1:

跑表显示子程序；

·disp:

时间显示子程序；

其中显示分六路，第一个和第二个数码管显示的是时，第三个和第四个数码管显示分，第五个和第六个数码管显示的是秒。

中断处理流程图如下：

中断处理流程图

四、Proteus软件仿真

本设计已在Proteus中仿真，程序运行正常，图4-1是仿真截图：

五、结束语

经过我们同组人的共同努力，我们顺利完成了这次单片机课程设计课题中的电子时钟设计，通过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间增大。

损耗了过多的内存资源。

本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。

在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。

六、源程序

ORG0000H;程序执行开始地址

LJMPSTART;跳到标号START执行

ORG0003H;外中断0中断程序入口

RETI;外中断0中断返回

ORG000BH;定时器T0中断程序入口

LJMPINTT0;跳至INTTO执行

ORG0013H;外中断1中断程序入口

RETI;外中断1中断返回

ORG001BH;定时器T1中断程序入口

LJMPINTT1;跳至INTT1执行

ORG0023H;串行中断程序入口地址

RETI;串行中断程序返回

START:

MOVR0,#70H;清70H-7AH共11个内存单元

MOVR7,#0BH

CLEARDISP:

MOV@R0,#00H

INCR0

DJNZR7,CLEARDISP

MOV20H,#00H;清20H（标志用）

MOV7AH,#0AH;放入"熄灭符"数据

MOVTMOD,#11H;设T0、T1为16位定时器

MOVTL0,#0B0H;50MS定时初值（T0计时用）

MOVTH0,#3CH;50MS定时初值

MOVTL1,#0B0H;50MS定时初值（T1闪烁定时用）

MOVTH1,#3CH;50MS定时初值

SETBEA;总中断开放

SETBET0;允许T0中断

SETBTR0;开启T0定时器

MOVR4,#14H;1秒定时用初值（50MS×20）

START1:

LCALLDISPLAY;调用显示子程序

JNBP3.7,SETMM1;P3.7口为0时转时间调整程序

SJMPSTART1;P3.7口为1时跳回START1

SETMM1:

LJMPSETMM;1秒计时程序转到时间调整程序SETMM

INTT0:

PUSHACC;累加器入栈保护

PUSHPSW;状态字入栈保护

CLRET0;关T0中断允许

CLRTR0;关闭定时器T0

MOVA,#0B7H;中断响应时间同步修正

ADDA,TL0;低8位初值修正

MOVTL0,A;重装初值（低8位修正值）

MOVA,#3CH;高8位初值修正

ADDCA,TH0

MOVTH0,A;重装初值（高8位修正值）

SETBTR0;开启定时器T0

DJNZR4,OUTT0;20次中断未到中断退出

ADDSS:

MOVR4,#14H;20次中断到（1秒）重赋初值

MOVR0,#71H;指向秒计时单元（71H-72H）

ACALLADD1;调用加1程序（加1秒操作）

MOVA,R3;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）

CLRC;清进位标志

CJNEA,#60H,ADDMM

ADDMM:

JCOUTT0;小于60秒时中断退出

ACALLCLR0;大于或等于60秒时对秒计时单元清0

MOVR0,#77H;指向分计时单元（76H-77H）

ACALLADD1;分计时单元加1分钟

MOVA,R3;分数据放入A

CLRC;清进位标志

CJNEA,#60H,ADDHH

ADDHH:

JCOUTT0;小于60分时中断退出

ACALLCLR0;大于或等于60分时分计时单元清0

MOVR0,#79H;指向小时计时单元（78H-79H）

ACALLADD1;小时计时单元加1小时

MOVA,R3;时数据放入A

CLRC;清进位标志

CJNEA,#24H,HOUR

HOUR:

JCOUTT0;小于24小时中断退出

ACALLCLR0;大于或等于24小时小时计时单元清0

OUTT0:

MOV72H,76H;中断退出时将分、时计时单元数据移

MOV73H,77H;入对应显示单元

MOV74H,78H

MOV75H,79H

POPPSW;恢复状态字（出栈）

POPACC;恢复累加器

SETBET0;开放T0中断

RETI;中断返回

INTT1:

PUSHACC;中断现场保护

PUSHPSW

MOVTL1,#0B0H;装定时器T1定时初值

MOVTH1,#3CH

DJNZR2,INTT1OUT;0.3秒未到退出中断（50MS中断6次）

MOVR2,#06H;重装0.3秒定时用初值

CPL02H;0.3秒定时到对闪烁标志取反

JB02H,FLASH1;02H位为1时显示单元"熄灭"

MOV72H,76H;02H位为0时正常显示

MOV73H,77H

MOV74H,78H

MOV75H,79H

INTT1OUT:

POPPSW;恢复现场

POPACC

RETI;中断退出

FLASH1:

JB01H,FLASH2;01H位为1时，转小时熄灭控制

MOV72H,7AH;01H位为0时，"熄灭符"数据放入分

MOV73H,7AH;显示单元（72H-73H），将不显示分数据

MOV74H,78H

MOV75H,79H

AJMPINTT1OUT;转中断退出

FLASH2:

MOV72H,76H;01H位为1时，"熄灭符"数据放入小时

MOV73H,77H;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示

MOV74H,7AH

MOV75H,7AH

AJMPINTT1OUT;转中断退出

ADD1:

MOVA,@R0;取当前计时单元数据到A

DECR0;指向前一地址

SWAPA;A中数据高四位与低四位交换

ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低四位

ADDA,#01H;A加1操作

DAA;十进制调整

MOVR3,A;移入R3寄存器

ANLA,#0FH;高四位变0

MOV@R0,A;放回前一地址单元

MOVA,R3;取回R3中暂存数据

INCR0;指向当前地址单元

SWAPA;A中数据高四位与低四位交换

ANLA,#0FH;高四位变0

MOV@R0,A;数据放入当削地址单元中

RET;子程序返回

CLR0:

CLRA;清累加器

MOV@R0,A;清当前地址单元

DECR0;指向前一地址

MOV@R0,A;前一地址单元清0

RET;子程序返回

SETMM:

CLRET0;关定时器T0中断

CLRTR0;关闭定时器T0

LCALLDL1S;调用1秒延时程序

JBP3.7,CLOSEDIS;键按下时间小于1秒，关闭显示（省电）

MOVR2,#06H;进入调时状态，赋闪烁定时初值

SETBET1;允许T1中断

SETBTR1;开启定时器T1

SET2:

JNBP3.7,SET1;P3.7口为0（键未释放），等待

SETB00H;键释放，分调整闪烁标志置1

SET4:

JBP3.7,SET3;等待键按下

LCALLDL05S;有键按下，延时0.5秒

JNBP3.7,SETHH;按下时间大于0.5秒转调小时状态

MOVR0,#77H;按下时间小于0.5秒加1分钟操作

LCALLADD1;调用加1子程序

MOVA,R3;取调整单元数据

CLRC;清进位标志

CJNEA,#60H,HHH;调整单元数据与60比较

HHH:

JCSET4;调整单元数据小于60转SET4循环

LCALLCLR0;调整单元数据大于或等于60时清0

CLRC;清进位标志

AJMPSET4;跳转到SET4循环

CLOSEDIS:

SETBET0;省电（LED不显示）状态,开T0中断

SETBTR0;开启T0定时器（开时钟）

CLOSE:

JBP3.7,CLOSE;无按键按下，等待。

LCALLDISPLAY;有键按下，调显示子程序延时削抖

JBP3.7,CLOSE;是干扰返回CLOSE等待

WAITH:

JNBP3.7,WAITH;等待键释放

LJMPSTART1;返回主程序（LED数据显示亮）

SETHH:

CLR00H;分闪烁标志清除（进入调小时状态）

SETHH1:

JNBP3.7,SET5;等待键释放

SETB01H;小时调整标志置1

SET6:

JBP3.7,SET7;等待按键按下

LCALLDL05S;有键按下延时0.5秒

JNBP3.7,SETOUT;按下时间大于0.5秒退出时间调整

MOVR0,#79H;按下时间小于0.5秒加1小时操作

LCALLADD1;调加1子程序

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#24H,HOUU;计时单元数据与24比较

HOUU:

JCSET6;小于24转SET6循环

LCALLCLR0;大于或等于24时清0操作

AJMPSET6;跳转到SET6循环

SETOUT:

JNBP3.7,SETOUT1;调时退出程序。

等待键释放

LCALLDISPLAY;延时削抖

JNBP3.7,SETOUT;是抖动，返回SETOUT再等待

CLR01H;清调小时标志

CLR00H;清调分标志

CLR02H;清闪烁标志

CLRTR1;关闭定时器T1

CLRET1;关定时器T1中断

SETBTR0;开启定时器T0

SETBET0;开定时器T0中断（计时开始）

LJMPSTART1;跳回主程序

SET1:

LCALLDISPLAY;键释放等待时调用显示程序（调分）

AJMPSET2;防止键按下时无时钟显示

SET3:

LCALLDISPLAY;等待调分按键时时钟显示用

AJMPSET4

SET5:

LCALLDISPLAY;键释放等待时调用显示程序（调小时）

AJMPSETHH1;防止键按下时无时钟显示

SET7:

LCALLDISPLAY;等待调小时按键时时钟显示用

AJMPSET6

SETOUT1:

LCALLDISPLAY;退出时钟调整时键释放等待

AJMPSETOUT;防止键按下时无时钟显示

DISPLAY:

MOVR1,#70H;指向显示数据首址

MOVR5,#03FH;扫描控制字初值

PLAY:

MOVA,R5;扫描字放入A

MOVP2,A;从P2口输出

MOVA,@R1;取显示数据到A

MOVDPTR,#TAB;取段码表地址

MOVCA,@A+DPTR;查显示数据对应段码

MOVP1,A;段码放入P1口

LCALLDL1MS;显示1MS

INCR1;指向下一地址

MOVA,R5;扫描控制字放入A

JNBACC.5,ENDOUT;ACC.5=0时一次显示结束

RLA;A中数据循环左移

MOVR5,A;放回R5内

AJMPPLAY;跳回PLAY循环

ENDOUT:

SETBP2.5;一次显示结束,P2口复位

MOVP1,#0FFH;P1口复位

RET;子程序返回

TAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H

DB92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH

DL1MS:

MOVR6,#14H

DL1:

MOVR7,#19H

DL2:

DJNZR7,DL2

DJNZR6,DL1

RET;20MS延时程序,调用显示子程序以改善LED的显示闪烁

DS20MS:

ACALLDISPLAY

ACALLDISPLAY

ACALLDISPLAY

RET

DL1S:

LCALLDL05S

LCALLDL05S

RET

DL05S:

MOVR3,#20H;8毫秒*32=0.196秒

DL05S1:

LCALLDISPLAY

DJNZR3,DL05S1

RET

END

七、参考文献

[1]谢自美．电子线路设计·实验·测试[M]．武汉：

华中理工大学出版社，1992.[2]何立民．单片机应用系统设计[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，1993.[3]楼然笛．单片机开发[M]．