我的单片机设计的数字钟实验报告.docx
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我的单片机设计的数字钟实验报告
目录
1前言3
2数字钟设计原理3
3流程图4
451单片机系统的硬件连接4
5程序设计6
5.1主程序
5.2中断服务子程序
5.3显示子程序
5.4总的程序清单
6系统调试及结果分析12
7注意事项12
8感想与体会13
9参考文献13
一．前言
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉的单片机在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。
现在生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号，对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确性带来不小的麻烦，所以说以数码管显示的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。
数码管显示的时间简明而且读数快，时间准确显示到秒。
数字钟是采用数字电路对时分秒数字显示的计时装置。
数字钟的精度，稳定性远远超过老式机械钟。
数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受到广大消费者的喜爱。
二．数字钟设计原理
数字钟实际是对标准频率计数的电路，由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡电路构成数字钟。
数字钟电子钟由以下几部分组成：
按键开关部分，振荡电路部分，89c51单片机控制器，4位数码管显示部分，7407数码管驱动部分。
89C51
单片机控制器
4位数码管显示
按键开关
振荡电路
7407
列驱动
三．流程图
主程序流程图如图2.3所示，定时器T0中断服务程序流程图如2.4所示。
图2.4中断服务程序流程图
四．51单片机系统的硬件连接
1．硬件电路的设计，硬件电路图如图2.2所示
图2.2硬件电路图
该电路采用AT89C51单片机最小化应用，采用共阴7段LED数码管显示器，P2.4~P2.7口作为列扫描输出，P0口输出段码数据，P1.2,P1.1口接2个按钮开关，用于调时及功能误差，采用12Mhz晶振，可提高秒计时的精确度。
采用动态扫描法实现LED数码管显示。
共阴7段LED显示器显示原理：
引脚
数字显示
.P0.7
h
P0.6
g
P0.5
f
P0.4
e
P0.3
d
P0.2
c
P0.1
b
P0.0
a
数码显示
0
0
0
1
1
1
1
1
1
3FH
1
0
0
0
0
0
1
1
0
06H
2
0
1
0
1
1
0
1
1
5BH
3
0
1
0
0
1
1
1
1
4FH
4
0
1
1
0
0
1
1
0
66H
5
0
1
1
0
1
1
0
1
6DH
6
0
1
1
1
1
1
0
1
7DH
7
0
0
0
0
0
1
1
1
07H
8
0
1
1
1
1
1
1
1
7FH
9
0
1
1
0
1
1
1
1
6FH
10μf电容作用：
上电复位；
7407作用：
同相缓冲器，驱动数码管；
12M晶振和两个电容组成晶体振荡器。
五．程序设计
1主程序
MAIN:
MOVHOUR,#00;时，分，秒，标记清零
MOVMIN,#00H
MOVSEC,#00H
MOVBUFF,#00H
MOVSP,#0EFH;设堆栈指针
MOVTH0,#0ECH;定时器赋初值
MOVTL0,#78H
MOV40H,#100;设循环次数
MOV41H,#2
MOVTMOD,#1;写TMOD
MOVIP,#2;写IP
MOVIE,#82H
MOVR5,#0；利用R5进行硬件延时
;开中断
SETBTR0;启动定时器
采用定时器T0中断完成一次主程序循环，调用显示子程序和查键子程序，当端口有开关按下时，输入相应的功能程序。
2中断服务子程序
PTF0:
MOVTH0,#0ECH
MOVTL0,#78H
INCR5
MOVR6,BUFF
CJNER6,#00H,BB
MOVDPTR,#TAB1
LJMPLOOP0
BB:
MOVDPTR,#TAB
LOOP0:
CJNER5,#1,LOOP1
ACALLLOP0
AJMPJK
LOOP1:
CJNER5,#2,LOOP2
ACALLLOP1
AJMPJK
LOOP2:
CJNER5,#3,LOOP3
ACALLLOP2
AJMPJK
LOOP3:
ACALLLOP3
MOVR5,#0
JK:
DJNZ40H,PTFOR
XRLBUFF,#0FFH
MOV40H,#100
JNBP1.1,JF
JNBP1.2,JS
MOVR7,41H
CJNER7,#1,AA
AA:
DJNZ41H,PTFOR
MOV41H,#2
MOVA,SEC;秒加1
ADDA,#1
DAA
MOVSEC,A
CJNEA,#60H,PTFOR
MOVSEC,#0;秒清零
JF:
MOVA,MIN;分加1
ADDA,#1
DAA
MOVMIN,A
CJNEA,#60H,PTFOR
MOVMIN,#0;分清零
ACALLLED
JS:
MOVA,HOUR
ADDA,#1
DAA
MOVHOUR,A;时加1
CJNEA,#24H,PTFOR;时加到24时否?
是，清零
MOVHOUR,#0
PTFOR:
RETI
定时器T0用于时间计时,定时溢出中断周期为5ms,中断进入后,先进行定时中断初值校正,当中断累计200次（即5ms*200=1S）时,对秒计数单元进行加1操作,计时单元中采用24进位。
晶振频率fosc=12MHZ，T0工作于方式0，产生5ms中断，则T0的初始值计算公式为：
T=
（216-a）μs
得：
a=216-
*T
=216-5000
=60536
化为16进制数：
a=0EC78H
3显示子程序
LOP0:
MOVA,MIN;显示分钟的个位
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.4
CLRP0.4
RET
LOP1:
MOVA,MIN;显示分钟的十位
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.5
CLRP0.4
RET
LOP2:
MOVA,HOUR;显示时钟的个位
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.6
RET
LOP3:
MOVA,HOUR;显示时钟的十位
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.7
CLRP0.4
RET
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;不带小数点的字型码
TAB1:
DB，0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH;带小数点的字型码
时间显示子程序每次显示4个连续单元的十进制BCD数码,首地址在调用显示子程序时需要先指定.由于采用7段共阴LED数码观动态扫描实现数据显示，所以显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM中。
显示时,先取出内存地址中的数据,然后查得对应的显示用段码从P0口输出,P2口将对应的数码管选中供电,就能显示该地址单元的数据值。
4．总的程序清单
HOUREQU3AH;赋值伪指令
MINEQU3BH
SECEQU3CH
BUFFEQU3DH
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH;主程序入口
AJMPPTF0
ORG0033H;跳转到标号PTF0执行
;**************************************************************
;主程序
MAIN:
MOVHOUR,#00H;时，分，秒，标记清零
MOVMIN,#00H
MOVSEC,#00H
MOVBUFF,#00H
MOVSP,#0EFH;设堆栈指针
MOVTH0,#0ECH;定时器赋初值
MOVTL0,#78H
MOV40H,#100;设循环次数
MOV41H,#2
MOVTMOD,#1;写TMOD
MOVIP,#2;写IP
MOVIE,#82H
MOVR5,#0
;开中断
SETBTR0;启动定时器
PTF0:
SETBP1.2
MOVTH0,#0ECH
MOVTL0,#78H
INCR5
MOVR6,BUFF
CJNER6,#00H,BB
MOVDPTR,#TAB1
LJMPLOOP0
BB:
MOVDPTR,#TAB
LOOP0:
CJNER5,#1,LOOP1
ACALLLOP0
AJMPJK
LOOP1:
CJNER5,#2,LOOP2
ACALLLOP1
AJMPJK
LOOP2:
CJNER5,#3,LOOP3
ACALLLOP2
AJMPJK
LOOP3:
ACALLLOP3
MOVR5,#0
JK:
DJNZ40H,PTFOR
XRLBUFF,#0FFH
MOV40H,#100
JNBP1.1,JF
JNBP1.2,JS
MOVR7,41H
CJNER7,#1,AA
AA:
DJNZ41H,PTFOR
MOV41H,#2
MOVA,SEC;秒加1
ADDA,#1
DAA
MOVSEC,A
CJNEA,#60H,PTFOR
MOVSEC,#0;秒清零
JF:
MOVA,MIN;分加1
ADDA,#1
DAA
MOVMIN,A
CJNEA,#60H,PTFOR
MOVMIN,#0;分清零
ACALLLED
JS:
MOVA,HOUR
ADDA,#1
DAA
MOVHOUR,A;时加1
CJNEA,#24H,PTFOR;时加到24时否?
是，清零
MOVHOUR,#0
PTFOR:
RETI
LOP0:
MOVA,MIN;显示分钟的个位
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.4
CLRP0.4
RET
LOP1:
MOVA,MIN;显示分钟的十位
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.5
CLRP0.4
RET
LOP2:
MOVA,HOUR;显示时钟的个位
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.6
RET
LOP3:
MOVA,HOUR;显示时钟的十位
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.7
CLRP0.4
RET
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;不带小数点的字型码
TAB1：
DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH;带小数点的字型码
END
六系统调试及结果分析
6．1硬件调试
硬件电路板中器件连接好后，先用万用表测试电路中有无虚焊短接之处，测试无误后，将板子通电，进行静态调试。
取好两跟短的导线，一根导线的其中一端接地，另一端接P2.4~P2.7口中的一个口，若数码管亮，再用另一根导线，其中异端接地，另一端与P0.0~P0.7依次接触，看数码管各段的亮灭情况，从而判断每个数码管各段的好坏及电路的是否正确。
6.2软件调试
在LCA51编译器下进行汇编程序的编写，以子程序为单位调试，一段一段的编译与访真，最后结合电路板，进行整机联调。
6.3结果分析
由于中断中对堆栈的处理需要花费时间，所以为了减小误差，实现数字钟的走时精度，应当在编程时尽量使中断次数比较少。
七.注意事项
1.在焊接电路板之前，应事先画好硬件原理图，把每一根精确排布，合理布局好各类元器件。
2.焊接时要注意焊接工艺，由于是通用板，质量不是太高，如果不注意，上面的小铜片很容易损坏，容易导致虚焊。
3.电路板及访真机接电源操作时，要注意正负极，并且严格的操作要求进行操作，以免造成元器件和仿真机的损坏。
4.在进行程序的编写时，应该熟悉所使用的每一条指令和程序的各项要求。
5焊接器件时，应该先焊接小器件，再焊接大器件，先焊接低器件，再焊接高器件。
6安装芯片时，应该注意1号脚的位置，如果安装错误，会造成芯片的损坏。
7焊接完一个模块都要用万用表检测电源和地是否出现短接，如果出现短路，需要检测出现短路的地方。
8在保证焊接准确度的前提下，应该尽可能考虑美观程度。
八.心得体会
基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数。
从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生周期电路和定时器T0硬件电路的精确度；另外，程序较为简洁，具有可靠性较好的可读性和较好的可读性。
如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。
我在这次的数字钟设计过程中很是受益匪浅。
通过对自己大学三年时间所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对设计内容思考和书面表达能力，最终顺利完成了。
这为自己今后进一步深化学习，积累了一点的宝贵经验。
撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或者实际问题，把知识转化为能力的实际训练。
培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。
通过这次的课程设计我发现，只有理论水平提高了，才能够把理论和实际内容相结合，我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题。
九.参考文献：
清华大学出版社田丰单片机原理及应用
哈尔滨工业大学张毅刚新编单片机应用设计
中国电力出版社窦振中基于单片机的嵌入式系统工程设计
复旦大学张友德单片微型机原理应用与实验
满足上面要求的程序：
ORG0000H
LJMPSTART
ORG000BH
LJMPPTF0
ORG0033H
START:
MOVSP,#0EFH
MOV36H,#2
MOV37H,#90
MOV3CH,#00H
MOV22H,#00H
MOV23H,#00H
MOVIP,#02H
MOVIE,#82H
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#0EBH
MOVTL0,#0DFH
SETBTR0
MAIN:
LCALLLOP0;调用显示子程序；
LCALLLOP1
LCALLLOP2
LCALLLOP3
JNBP1.1,JF;判断调时，调分按键是否按下；
JNBP1.2,JS
AJMPMAIN
JF:
CLRTR0;调分按键
MOVA,22H
ADDA,#1
DAA
MOV22H,A
LCALLDELAY1
SETBTR0
CJNEA,#60H,FS
MOV22H,#0
MOV3CH,#0
FS:
LJMPMAIN
JS:
CLRTR0;调时按键
MOVA,23H
ADDA,#1
DAA
MOV23H,A
LCALLDELAY1
SETBTR0
CJNEA,#12H,SS
MOV23H,#0
MOV22H,#0
MOV3CH,#0
SS:
LJMPMAIN
PTF0:
MOVTH0,#0EBH
MOVTL0,#0DFH
DJNZ37H,PTFOR
MOVDPTR,#TAB1
MOV37H,#90
DJNZ36H,PTFOR
MOVDPTR,#TAB
MOV36H,#2
MOVA,3CH;秒自加一，判断是否等于60秒
ADDA,#1
DAA
MOV3CH,A
CJNEA,#60H,PTFOR
MOV3CH,#00H
MOVA,22H;分自加一，判断是否等于60分
ADDA,#1
DAA
MOV22H,A
CJNEA,#60H,PTFOR
MOV22H,#00H
MOVA,23H;时自加一，判断是否等于12时
ADDA,#1
DAA
MOV23H,A
CJNEA,#12H,PTFOR
MOV22H,#00H
MOV23H,#00H
PTFOR:
RETI
LOP0:
MOVA,22H;显示分的个位
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.4
CLRP0.7
LCALLDELAY
RET
LOP1:
MOVA,22H;显示分的十位
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.5
CLRP0.7
LCALLDELAY
RET
LOP2:
MOVA,23H;显示时的个位
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.6
LCALLDELAY
RET
LOP3:
MOVA,23H;显示时的十位
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVP2,#0F0H
CLRP2.7
CLRP0.7
LCALLDELAY
RET
DELAY:
MOVR6,#20;显示延时
DEL0:
MOVR5,#5
DEL1:
MOVR4,#2
DJNZR4,$
DJNZR5,DEL1
DJNZR6,DEL0
RET
DELAY1:
MOVR6,#100;按键延时
DE0:
MOVR5,#20
DE1:
MOVR4,#50
DJNZR4,$
DJNZR5,DE1
DJNZR6,DE0
RET
TAB:
DB7EH,48H,3DH,6DH,4BH,67H,77H,4CH,7FH,6FH
TAB1:
DB0FEH,0C8H,0BDH,0EDH,0CBH,0E7H,0F7H,0CCH,0FFH,0EFH;带小数点的
END
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