电子钟.docx
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电子钟
单片机技术课程设计说明书
数字电子钟
系、部：
电气与信息工程系
学生姓名：
指导教师：
职称讲师
专业：
电子信息工程
班级：
完成时间：
学号：
摘要
数字电子钟广泛应用于生活生产中，对其深入了解很有必要，在此用单片机设计了一个简单的数字电子钟。
本设计为基于AT89S52单片机，辅以必要的外围电路，用自制单片机实验板设计了一个简单的数字电子时钟。
在硬件方面，除了单片机外，用数码管来进行显示，LED采用动态扫描显示。
通过LED能够比较准确显示时、分、秒，四个简单的按键实现对时间的调整。
软件方面采用A51汇编语言编程。
整个电子钟系统能完成时间的显示，调时，调分，调秒，复位功能。
本次设计的电子钟采用独立式键盘，用共阳数码管显示，因为LED亮度较高，显示醒目所以此电子钟在部分场所推广很大。
关键词数字电子钟、AT89S52、汇编语言
1课题设计任务、功能要求及总体方案
1.1课题设计任务
本课程设计选题目为：
数字电子钟。
设计一个具有特定功能的电子钟。
1.2功能要求
设计的数字电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入时钟准备状态；第一次按数字电子钟启动，数字电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按数字电子钟调整键，则数字电子钟进入时钟调整状态，并且时间停止不动（闪烁状态），此时可分别利用各调整键调整时、分、秒，调整结束后可按调整键再次进入时钟运行状态。
1.3设计总体方案介绍及工作原理说明
本课程设计采用AT89S52单片机设计一个数字电子钟，通过两个4位LED数码管显示时、分、秒，并设有9个按键。
其中一个用于单片机的复位；一个为启动键，一个为调整键；还有两个分别为加，减键；其他键本课题暂不用。
电路分为5部分，分别为复位电路、键盘电路、时钟电路、显示电路和控制电路。
复位电路采用按键复位方式。
键盘电路采用独立式键盘。
时钟电路用12MHz的晶振产生时钟信号。
显示电路采用8个三极管驱动两个4位LED显示。
控制电路采用8位的AT89S52单片机作为CPU；原理是：
时钟用T0为时钟秒加1中断，时间常数位10MS,每100次加1S，T0用为时间加1中断。
其设计框图如图1.1所示：
图1.1设计方案框图
2数字电子钟硬件系统的设计
2.1硬件系统各模块功能简要介绍
2.1.1复位电路
复位是单片机的硬件初始化操作。
经复位操作后，单片机系统才能开始正常工作。
单片机上有复位引脚RST，用于外接复位电路，这里复位电路采用按键电平复位。
2.1.2时钟电路
单片机工作所需的同步时钟信号由以下两种方法获得：
由单片机片内时钟电路结合外部晶振、电容产生和直接从单片机外部引入脉冲信号。
这里用第一种方法产生时钟信号。
电路用12MHz的石英晶体和二个微调电容（为33pF）连接起来接到单片机的XTAL1和XTAL2引脚上。
2.1.3键盘电路
由于按键较少，所以此处使用独立式键盘，键盘接到单片机的P1口上，当键按下时，在其相应的口线上产生低电平信号，键松开时仍为高电平信号。
2.1.4显示电路
本显示电路采用三极管驱动两个4位数码管段位控端；用单片机的P2口控制位控；用单片机的P0口线作段控口，位、段控线上都串入470Ω的限流电阻。
3数字电子钟软件系统的设计
3.1数字电子钟使用单片机资源情况
在电子钟的编程过程中，单片机资源使用情况如下：
⑴寄存器：
通用寄存器的R0~R7；
⑵位地址：
20H（用于保存启动/调整键盘当前的状态）；
⑶IO口线：
P0口（段控口），P2口（位控口），P1口（作键盘接口）；
⑷堆栈栈底单元地址：
60H；
⑸定时器：
定时器0，定时器1，定时器2；
⑹显示缓冲单元：
40H~47H；
⑺秒分时对应储存单元：
32H~33H
⑻生成键码出口地址：
20H。
3.2数字电子钟软件系统各模块功能简要介绍
3.2.1显示模块
此处将显示程序编成一个子程序，要显示时调用显示子程序即可，显示程序中显示的是缓冲区中的内容再调数据表格中显示代码，程序中只要将要显示的内容在数据表中的位置送往显示缓冲区即可，就可以显示你所需要显示的内容。
3.2.2中断服务程序模块
程序中用了个定时器中断，所以有中断服务程序，是为了使秒自加而使用定时器中断，定时10MS循环100次到一秒以后，向CPU申请中断，使秒自加1。
秒满60秒分加1，分满60分时加1，时满24则显示全为0
3.2.3键盘模块
运用直接判断IO口线的方法编成键盘扫描程序，来完成用键盘监控程序的功能，总共用了四个键，分别为P1.0,P1.1,P1.2，P1.3其具体的功能P1.0：
时间调整；P1.1：
时间加；P1.2为时间减；P1.3为启动键。
使用键盘能够很准确的、快速的监控系统。
3.3系统软件程序流程框图
3.3.1主程序流程框图
主程序流程框图如图3.1所示：
图3.1主程序流程图
3.3.2中断服务程序流程框图
中断服务程序流程图如图3.2所示：
图3.2中断服务程序流程图
3.3.3加1子程序流程框图
加1子程序流程框图如图3.3所示：
图3.3加1子程序流程图
3.3.4减1子程序流程框图
加1子程序流程框图如图3.4所示：
图3.4减1子程序流程图
3.3.5键扫描子程序流程图框图
键扫描子程序流程图框图如图3.5
图3.5键扫子程序流程图
3.3.6显示子程序流程图框图
显示子程序流程图框图如图3.6
图3.6显示子程序流程图
3.4数字电子钟软件系统程序清单
程序清单详见附录A
4仿真与误差分析
4.1数字电子钟的设计结论及使用说明
本课程设计的目的是设计一个电子钟，通过原理图的绘制，PCB板的制作，最终做出的实物是成功的，能够达到预期的目的，以下本次所作电子钟的具体的使用说明：
电子钟上电后，最高位显示P.,按下启动，电子钟从0时0分0秒开始自动运行，再次按下调整键，电子钟运行停止，处于调整状态，按下加减键，可以实现时、分、秒加键1，这样可以实现时、分、秒的累加调整，再次按下调整键，电子钟自动运行起来，处于运行状态，调整结束。
4.2设计课题的仿真结果
如图4.1、4.2所示：
图4.1显示P.仿真结果
图4.2运行仿真结果
4.3设计课题的误差分析
本课程设计存在一定误差，引起误差原因主要是程序中定时后很多指令引起的时间误差。
经过测试10小时，时钟慢25秒，则每秒钟慢2.5/3600=0.6944MS，
因此每次需要中断的时间要比标准的中断时间要慢0.6944/20=0.03472MS.TH0TL0=65536-[（50-0.03472）*1000]/1=15570=3CD2H，所以将原来的初值改为TH0TL0=3CB0H改为TH0TL0=3CD2H。
4.4设计体会
本次做课程设计，从硬件方面说，我认为本次设计的重点在于单片机的最小系统，若单片机的最小系统不能正常工作，那后面一切都免谈；从软件方面说，我编程的思路就是从简单到难，一步一步实现各个功能。
这个电子钟的程序重点在于调整键功能程序和中断服务程序的编写，这两个小模块编好了，就很容易了。
在做课程设计的过程中，学到很多东西，比如说做PCB板的技术有了很大的提高，再比如说，自己通过编电子钟的程序，使自己对汇编指令的应用越来越熟练，编程的能力也有了较大提高。
在制作电子钟的过程中，遇到的问题都能尝试去自己解决，比如说调试程序，检查线路等等，使自己发现问题、解决问题的能力大大提高。
4.5教学建议
通过一个学期的单片机课，使我对单片机有了基本的了解。
在这里我只是觉得我们的动手能力还很欠缺，还得增加实践、提高动手能力。
为以后实际工作打下基础。
参考文献
[1]李广第，朱月秀，冷祖祁.单片机基础［M］.第三版.北京：
航空航天大学出版社，2007.18-152
LiGuangdi,ZhuYuexiu,LengZuqi.Scmcbasis[M].Thethirdedition.Beijing:
Aerospaceuniversitypress,2007.18-152
[2]邱丽芳，彭志刚，胡汉辉.单片机原理与应用.第二版.北京：
人民邮电出版社，2009.7-259
QiuLifang,PengZhigang,HuHanhui.Single-chipmicrocomputerprincipleandapplication.Thesecondedition.Beijing:
Beijingpeople'stelephoneandpostalpress,2009.7-259
[3]夏宽理.程序设计［Ｍ］.上海：
复旦大学出版社，2000.7.26～44
XiaKuangli.Programming［Ｍ］.Shanghai:
FudanUniversityPress,2000.7.26~44
致谢
在本课程设计进行过程中得到吴老师的悉心指导，还有很多同学的帮助。
吴老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益。
在此，谨向老师和帮助我的同学致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
附录
附录A
程序清单：
*************************************************************
;项目名称:
数字电子钟
;设计者：
刘金伟
;设计日期：
2010年12月28日
;*************************************************************
;堆栈栈底60H;
;*************************************************************
;DATA_CHANGE：
时间数据转换子程序（时间刷新）
;KEY_SET:
键设定子程序（K1-加键K2-减键）
;TIME_SET:
时间设定子程序（K4-时间调整键）
;TIMER0:
定时器0中断服务程序（负责计时）
;TIMER1:
定时器1中断服务程序（负责时间调整时闪烁）
;TIMER2:
定时器2中断服务程序（负责数码管显示）
;BEEP_BL:
蜂鸣器驱动子程序
;DELAY:
延时R5*10MS子程序（负责消抖）
;TABLE（共阳数码管字型代码表）
;Tabl（位控代码表）
;*************************************************************
;*K4-选择键K1-加键K2-减键K3-开始键
;*K4:
P1.0K1:
P1.1K2:
P1.2K3:
P1.3
;*************************************************************
HOUREQU31H;时存放单元
MINEQU32H;分存放单元
SECEQU33H;秒存放单元
MSECEQU34H;10MS计数值存放单元
NUMBERSEQU36H;TIMER1中断计数单元
COUNTEQU37H;设定值临时存放单元
MAX_NUMEQU38H;时间最大值存放单元
DISPLAYEQU40H;时间显示缓存单元
FLASHBIT20H.1;闪烁标志位
SEC_SBIT20H.2;设定秒标志位
MIN_SBIT20H.3;设定分标志位
HOUR_SBIT20H.4;设定时标志位
K1BITP1.1;健定义端口
K2BITP1.2
K3BITP1.3
K4BITP1.0
BEEPBITP3.1;蜂鸣器
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH;定时器0的中断向量地址
LJMPTIMER0
ORG001BH;定时器1的中断向量地址
LJMPTIMER1
ORG002BH;定时器1的中断向量地址
LJMPTIMER2
ORG0050H
;**********************************************************
MAIN:
MOVSP,#60H;设置堆栈指针
MOVP0,#0FFH;端口初始化
MOVP2,#0FFH
MOVSEC,#00;预置时间
MOVMIN,#00
MOVHOUR,#00
CLRHOUR_S
CLRMIN_S
CLRSEC_S
CLRFLASH
MOVR0,#DISPLAY;获得显示单元首地址
MOVR1,#0FEH;位码初值
MOVR2,#00H;计数单元清零
MOVTMOD,#11H;工作于方式1
MOVTH0,#0DCH;10ms定时常数
MOVTL0,#00H
MOVTH1,#4CH;50ms定时常数
MOVTL1,#00H
MOVT2CON,#00H;设置T2CON寄存器
MOVTH2,#0FCH;1ms定时常数
MOVTL2,#66H
SETBET0;允许定时/计数器0中断
SETBET1;允许定时/计数器1中断
SETBET2;允许定时/计数器2中断
SETBEA;开总中断
SETBTR2
;*********************************************************
;P.显示设定程序
;*********************************************************
LOOP0:
MOV40H,#0BH
MOV41H,#0BH
MOV42H,#0BH
MOV43H,#0BH
MOV44H,#0BH
MOV45H,#0BH
MOV46H,#0BH
MOV47H,#0CH
JNBP1.3,LOOP1
LJMPLOOP0
LOOP1:
MOV40H,#00H
MOV41H,#00H
MOV42H,#00H
MOV43H,#00H
MOV44H,#00H
MOV45H,#00H
MOV46H,#00H
MOV47H,#00H
SETBTR0
CLRTR1
LOOP:
ACALLDATA_CHANGE;时间数据转换
ACALLTIME_SET
AJMPLOOP
;*********************************************************
;时间数据转换子程序
;*********************************************************
DATA_CHANGE:
MOVC,SEC_S
ANLC,FLASH
JCS_BLANK;C=1，转移
MOVA,SEC;秒单元数据处理
MOVB,#10
DIVAB
MOVDISPLAY+1,A;秒十位
MOVDISPLAY,B;秒个位
AJMPD_CH1
S_BLANK:
MOVDISPLAY+1,#0BH;秒熄灭
MOVDISPLAY,#0BH
D_CH1:
MOVDISPLAY+2,#0AH;显示“－”
MOVC,MIN_S
ANLC,FLASH
JCM_BLANK;C=1，转移
MOVA,MIN;分单元数据处理
MOVB,#10
DIVAB
MOVDISPLAY+4,A;分十位
MOVDISPLAY+3,B;分个位
AJMPD_CH2
M_BLANK:
MOVDISPLAY+4,#0BH;分熄灭
MOVDISPLAY+3,#0BH
D_CH2:
MOVDISPLAY+5,#0AH;显示“－”
MOVC,HOUR_S
ANLC,FLASH
JCH_BLANK;C=1，转移
MOVA,HOUR;时单元数据处理
MOVB,#10
DIVAB
MOVDISPLAY+7,A;时十位
MOVDISPLAY+6,B;时个位
AJMPD_END
H_BLANK:
MOVDISPLAY+7,#0BH;时熄灭
MOVDISPLAY+6,#0BH
D_END:
RET
;**********************************************************
;键设定子函数
;K1-加键K2-减键
;**********************************************************
KEY_SET:
JBK1,K2_SET;加键
MOVR5,#2;延时20ms
ACALLDELAY
JBK1,K2_SET;第二次判断
ACALLBEEP_BL
MOVA,COUNT
CJNEA,MAX_NUM,SET_U;是否达到最大值
MOVCOUNT,#00H
AJMPKEY_SET_END
SET_U:
INCCOUNT;设定值加1
K2_SET:
JBK2,KEY_SET_END;减键
MOVR5,#2;延时20ms
ACALLDELAY
JBK2,KEY_SET_END;第二次判断
ACALLBEEP_BL
MOVA,COUNT
CJNEA,#00H,SET_D;是否达到最小值
MOVCOUNT,MAX_NUM
AJMPKEY_SET_END
SET_D:
DECCOUNT;设定值减1
KEY_SET_END:
RET
;**********************************************************
;时间设定子函数
;**********************************************************
TIME_SET:
JBK4,T_SET_END
MOVR5,#2
ACALLDELAY
JBK4,T_SET_END
CLRTR0
SETBTR1
MOVCOUNT,HOUR;读取现行时数据
MOVMAX_NUM,#23;时的最大值
SETBHOUR_S;置设定时标志位
ACALLBEEP_BL
H_SET1:
ACALLKEY_SET
MOVHOUR,COUNT;保存时设定值
ACALLDATA_CHANGE
JNBK4,M_SET1
JBHOUR,H_SET1
M_SET1:
MOVCOUNT,MIN;读取现行分数据
MOVMAX_NUM,#59;分的最大值
CLRHOUR_S;清设定时标志位
SETBMIN_S;置设定分标志位
ACALLBEEP_BL
M_SET2:
ACALLKEY_SET
MOVMIN,COUNT;保存分设定值
ACALLDATA_CHANGE
JNBK4,S_SET1
JBMIN_S,M_SET2
S_SET1:
MOVCOUNT,SEC;读取现行秒数据
MOVMAX_NUM,#59;秒的最大值
CLRMIN_S;清设定分标志位
SETBSEC_S;置设定秒标志位
ACALLBEEP_BL
S_SET2:
ACALLKEY_SET
MOVSEC,COUNT;保存秒设定值
ACALLDATA_CHANGE
JNBK4,S_SET3
JBSEC_S,S_SET2
S_SET3:
CLRSEC_S;清设定秒标志位
CLRFLASH;清闪烁标志位
SETBTR0
CLRTR1
ACALLBEEP_BL
T_SET_END:
RET
;*********************************************************
;定时器0的中断服务程序（负责计时）
;*********************************************************
TIMER0:
PUSHACC;入堆栈保护
PUSHPSW
MOVTH0,#0DCH;10ms定时常数
MOVTL0,#00H
INCMSEC;10ms计数值加1
MOVA,MSEC
CJNEA,#100,T_END;10ms×100＝1秒
MOVMSEC,#00H;清计数器
INCSEC;秒加1
MOVA,SEC
CJNEA,#60,T_END
MOVSEC,#00H;秒单元清零
INCMIN;分加1
MOVA,MIN
CJNEA,#60,T_END
MOVMIN,#00H;分单元清零
INCHOUR;时加1
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,T_END
MOVHOUR,#00H;时单元清零
T_END:
POPPSW;出堆栈
POPACC
RETI
;**********************************************************
;定时器1计时中断子程序
;每隔50MS中断一次
;**********************************************************
TIMER1:
PUSHACC;入堆栈保护
PUSHPSW
MOVTH1,#4CH;50ms定时常数
MOVTL1,#00H
INCNUMBERS
MOVA,NUMBERS
CJNEA,#8,T1_END;400ms
MOVNUMBERS,#0
CPLFLASH;闪烁标志取反
T1_END:
POPPSW;出堆栈
POPACC
RETI
;**********************************************************
;定时器2中断子程序（负责数码管显示）
;**********************************************************
TIMER2:
PUSHACC;入堆栈保护
PUSHPSW
CLRTF2;清中断标志
MOVTH2,#0FCH;1ms定时常数
MOVTL2,#66H
MOVA,R2
CJNEA,#08H,T2_CH1;判扫描次数
T2_CH1:
J
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