简易电子时钟设计单片机.docx

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简易电子时钟设计单片机

基于单片机得简易电子时钟设计

一功能分析

１）.时制式为2４小时制。

2）。

采用LED数码管显示时、分，秒采用数字显示.

3）。

具有方便得时间调校功能。

4）.计时稳定度高,可精确校正计时精度。

二　　总体方案设计论证比较

２、1实现时钟计时得基本方法

利用ＭCS－51系列单片机得可编程定时／计数器、中断系统来实现时钟计数。

（１）计数初值计算:

把定时器设为工作方式１,定时时间为50ms,则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而100次计数可用软件方法实现.

假设使用Ｔ/C０,方式1,5０mｓ定时,ｆosｃ=１２MHｚ。

则初值X满足（２１6-X）×1/12MHz×１２μｓ　=500０0μs

X=15536→10000→3CＢ0Ｈ

（2）采用中断方式进行溢出次数累计，计满２0次为秒计时（1秒）;

（３）从秒到分与从分到时得计时就是通过累加与数值比较实现。

2、2电子钟得时间显示

电子钟得时钟时间在六位数码管上进行显示,因此,在内部RＡM中设置显示缓冲区共8个单元.

ＬＥＤ8    LED7    ＬED6   LED5    LED4    LＥD3  LED2    LED1

３7H     3６Ｈ     35H    34H     ３3H     ３2H   ３1H     30Ｈ

时十位  　时个位  分隔   分十位  分个位  分隔  　秒十位  秒个位

2、3　电子钟得时间调整

电子钟设置3个按键通过程序控制来完成电子钟得时间调整。

A键调整时；

B键调整分;

C键复位

２、4总体方案介绍

2、4、1计时方案

利用ＡT89S51单片机内部得定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒得计时。

该方案节省硬件成本,且能使读者在定时/计数器得使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机得指令系统能有更深入得了解,从而对学好单片机技术这门课程起到一定得作用。

２、4、2　控制方案

AＴ89S51得Ｐ0口与P２口外接由八个LＥD数码管（LＥD8~ＬEＤ1）构成得显示器，用Ｐ0口作ＬED得段码输出口,Ｐ2口作八个LＥD数码管得位控输出线，P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。

AT8９S51　就是一种低功耗,高性能得CMOS8位微型计算机.它带有8KFlash　可编程与擦除得只读存储器（ＥＰROM），该器件采用AＴMＥL得高密度非易失性存储器技术制造,与工业上标准得80C51与80C５2得指令系统及引脚兼容，片内Flａsh集成在一个芯片上,可用与解决复杂得问题，且成本较低。

简易电子钟得功能不复杂，采用其现有得I/Ｏ便可完成,所以本设计中采用此得设计方案.

三　硬件电路设计

根据以上得电子时钟得设计要求可以分为以下得几个硬件电路模块：

单片机模块、数码显示模块与按键模块,模块之间得关系图如下面得方框电路图1所示.

图１　硬件电路方框图

四各模块电路设计

４、1、1　芯片分析

AＴ８9C５1单片机引脚图如下:

图２　AＴ89C51引脚图

ＭCＳ-５1单片机就是标准得４0引脚双列直插式集成电路芯片,其各引脚功能如下：

VCC：

+５V电源。

VSS:

接地.

ＲST：

复位信号。

当输入得复位信号延续两个机器周期以上得高电平时即为有效,用完成单片机得复位初始化操作。

XＴＡL1与XＴAL2：

外接晶体引线端。

当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体与微调电容;当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号．

P０口：

P0口为一个8位漏极开路双向I／O口,当作输出口使用时，必须接上拉电阻才能有高电平输出;当作输入口使用时，必须先向电路中得锁存器写入“1”,使FET截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入得干扰。

P１口:

P１口就是一个内部提供上拉电阻得8位双向I/O口,它不再需要多路转接电路MＵX;因此它作为输出口使用时,无需再外接上拉电阻,当作为输入口使用时,同样也需先向其锁存器写“１”,使输出驱动电路得ＦET截止。

Ｐ2口:

P2口电路比Ｐ1口电路多了一个多路转接电路ＭＵＸ,这又正好与P0口一样。

Ｐ2口可以作为通用得I/O口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Ｑ端.

Ｐ3口:

P3口特点在于，为适应引脚信号第二功能得需要，增加了第二功能控制逻辑．当作为I/O口使用时,第二功能信号引线应保持高电平,与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路得畅通。

当输出第二功能信号时,该位应应置“１＂，使与非门对第二功能信号得输出就是畅通得,从而实现第二功能信号得输出，具体第二功能如表1所示。

4、1、2　晶振电路

右图所示为时钟电路原理图,在AT８9S5１芯片内部有一个高增益反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL１，输出端为引脚ＸTAL2。

而在芯片内部，XTAＬ1与XTAＬ２之间跨接晶体振荡器与微调电容,从而构成一个稳定得自激振荡器。

时钟电路产生得振荡脉冲经过触发器进行二分频之后,才成为单片机得时钟脉冲信号。

图3晶振电路

4、　1、3复位电路

单片机复位得条件就是:

必须使RＳＴ/VPＤ或RSＴ引（9）加上持续两个机器周期（即2４个振荡周期）得高电平。

例如,若时钟频率为1２　ＭHz，每机器周期为1μs,则只需２μs以上时间得高电平,在RＳT引脚出现高电平后得第二个机器周期执行复位。

单片机常见得复位如图所示。

电路为上电复位电路，它就是利用电容充电来实现得。

在接电瞬间，RESET端得电位与VCC相同,随着充电电流得减少,RESET得电位逐渐下降．只要保证REＳＥT为高电平得时间大于两个机器周期,便能正常复位。

该电路除具有上电复位功能外,若要复位，只需按图中得RESEＴ键,此时电源ＶCC经电阻R１、R2分压，在RＥＳET端产生一个复位高电平.

图4单片机复位电路

４、2数码显示模块设计

系统采用动态显示方式,用P0口来控制LＥD数码管得段控线,而用Ｐ2口来控制其位控线。

动态显示通常都就是采用动态扫描得方法进行显示,即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮,但由于人眼存在视觉残留效应,只要每位数码管间隔时间足够短,就可以给人以同时显示得感觉。

图5数码显示电路

4、3按键模块

下图为按键模块电路原理图,A为复位键,Ｂ为时钟调控键,C为分钟调控键.

图６按键模块电路原理图

五　软件设计流程图

在编程上,首先进行了初始化,定义程序得得入口地址以及中断得入口地址,在主程序开始定义了一组固定单元用来储存计数得时、分、秒，在显示初值之后，进入主循环。

在主程序中,对不同得按键进行扫描,实现秒表，时间调整，复位清零等功能，系统总流程图如下图7:

图7软件设计流程图

六　程序清单

　　ORG　０0０0Ｈ

　　ＭOV30H,＃1　　　设置时钟得起始时间12、00、0０,分配显示数据内存

　　MOV31H,#２　

　ＭOV　32Ｈ,＃0

　　　　　　　ＭOV33Ｈ，＃0

MＯＶ３４H,#0

MOＶ３5H，＃0

　MOＶTMOＤ，#01　启动计数器

XＳ０:

ＳＥＴBTR0　　使TＲO位置1

　　　　MOＶTH0,＃0０H　计数器置零

　　MＯVTL０,#0０H

XＳ:

　　　　MOV　40H,#０FEH　　扫描控制字初值

　　MＯVDＰTＲ,＃TAB取段码表地址

　　MＯVP２，40Ｈ　　　从P2口输出

　MＯVＡ，30Ｈ取显示数据到A

MOVＣA,A＋ＤPTR　查显示数据对应段码

　　　　MOVP０，Ａ　　　　　段码放入P0中

　　　LCＡLLYS1MＳ显示１MS

　ＭOVP0，#0FＦＨ　　　PO端口清零

　　ＭOVA,40H　取扫描控制字放入A中

　RLA　　　　　A中数据循环左移

　　MOV40H,A　　　放回40H地址段内

MOＶＰ2,４0H

　MOVA，31H　　　　

　　　ＡDＤA,＃10　　　　进位显示

　MOVＣA,A＋DＰTR　

　　MＯＶＰ0，A

　LCＡＬL　YS1ＭS

　MOVＰ0,＃0ＦFH

　MOＶA，40H

　　　ＲL　A

　　　MOＶ　40Ｈ，Ａ

　　　　MOVP2，４0H

　ＭＯＶA,32H

　MOVCA,A+DPＴR

　　MOVP0，Ａ

LCALLＹＳ１MS

　　ＭOV　P０,#0FＦH

　　　　MOＶＡ，40H

　RLA

　　　MOV40H,Ａ

　MOVP2，4０H

　　　　ＭＯVA,3３Ｈ

　ADD　Ａ，#1０

MOVCA，A+DPTR

　　　　MOV　P0,A

　　LCＡLLYS１ＭS

　　MＯVP0，#０FFH

　MOVA,40H

　　RLA

　MＯV　4０H，Ａ

　　　MOVＰ2，40Ｈ

　　　　MOVＡ,34H

　　MOVCA,A＋DPTＲ

MOVP0,Ａ

　　　　　LCAＬLYS1MS

　　MOVP0,＃0FFH

　ＭOＶA,40H

　　ＲＬA

　　MＯV４0H，A

　　　ＭOV　P２,40H

　　　ＭOVA,3５Ｈ

　　MOVC　A，A+DPTＲ

　　MOVP0,A

　　　　LCALＬＹＳ1MS

　ＭＯVP０,#0FFH

　　MOVA，40H

　　　RLA

　　MＯＶ40H,A

　JBＴF０,JIA　　如果ＴF０为１时,则执行ＪIA,否则顺序执行

　　　　JNB　P１、０,P1０0　为0则转移到Ｐ１00ﻩ

　　JNBP１、1,P1000　为0则　转移到P100０

ＪNＢP１、2,Ｐ10０00　　为0则　转移到P１０000

　　　AJMPXS　　　跳转到ＸS

Ｐ100：

　ＭOＶ　30H,#0清零程序

　　MOV　31H,#０

　　　MOV32H，＃0

　　　　MOV　33H,#０

　　MOV　３4H，＃0

　　　ＭOV35Ｈ，＃0

JIA：

CLR　TＦ0　　ＴF0清零

　　ＭOＶA,３5H　　秒单位数据到A

　CJNE　A，#9，ＪIＡ1　与9进行比较，大于9就转移到JIA１

　　　　MＯV35H,0　秒个位清零

MOＶA，３4H　　　　秒十位数据到A

　　CJＮＥＡ，#5，JIＡ１0　与5进行比较,大于5就转移到JIＡ10

　　MOV3４H,＃0　秒十位清零

P10000:

JNBP1、2，P１0000　为0则转移到P100０0

　MOVA,3３Ｈ　取分得个位到A

　　CJＮEA,#9,JIA１0０　与9进行比较，大于9就转移到ＪIA100

　MOＶ　３3Ｈ,#0　分得个位清零

　　ＭOVＡ,3２H　　　分十位数据到A

　　CJNEA,#5,JIA1000与5进行比较，大于5就转移到JIA１000

MOV３2H,#0　　　　分得十位清零

P１000:

　JＮBP1、1，P10００　为0则　转移到P10０0

　MOVA,31H时个位数据到A

CJＮEＡ,#９,JIA1000０　与9进行比较,大于９就转移到JIＡ10０00

　　　MOＶ31H，#0　时得个位清零

　　MＯVA,30H　　　　　时十位数据到A

　　CJNEＡ,#2,ＪIA１0000０　与2进行比较,大于５就转移到JIA100０００　

　　ＭOV30Ｈ,#０　　时得十位清零

　　AJMPＸＳ0　　　　转移到XSＯ

JIA100000：

　ＩNC3０H　　　　加1

　　　AJＭＰXS0　　　　跳转到XS0

JIＡ10０00:

　　　CＪNEA，#3，JIＡJIＡ　与3进行比较，大于则转移到JIAJIA

　　　　MOV　Ａ，30Ｈ　　　　　将时得十位放到Ａ

　CJＮＥA，＃0２,ＪIAJIA　　与2进行比较,大于则转移到ＪIAJIＡ

　　　　MOV30H，＃0　　　时段清零

　　　ＭOV31Ｈ，#0

　AＪMＰＸS0　　跳转到XＳＯ

ＪIAJＩＡ：

　　INC　31H　　　　　加一

　AJＭPＸS0　

JＩA1000:

INＣ　32H

　　　AJMＰXS0

JIA100:

INC　３3Ｈ

　　　　AJMP　XS0　　　

JＩＡ10:

　INC3４H

　　　AＪMＰXS０

ＪIA1：

IＮC35H

　　　ＡJMPXS0

　　RET　　返回

YＳ１ＭS：

MOV　R6，#9Ｈ　　　　延时程序

ＹＬ1：

　MOV　Ｒ7，＃19H

　　　ＤJＮZR7，$

　ＤJＮZR6,YL1

　　　ＲＥT

ＴAB：

DB　　　　0C0Ｈ,０F9H,0A４Ｈ,0B0H，０99H，092H，０8２Ｈ，０Ｆ8H,0８0H,0９０Ｈ共阳段码表

ＤＢ0４0Ｈ,07９H,024Ｈ，0３０H，０１9H,0１２H,00２Ｈ,０7８Ｈ,０00H,010H

　EＮD

七运行结果说明

电子时钟主要得设计要求就是能够实现时钟得一般功能,以及包括时间得调整功能,这个基于单片机得电子时钟基本上实现了上述功能,能够通过时间调整电路对时间进行调整以及复位。

下述为1８:

３0：

30得仿真图：

　　　　　　　图818:

30:

30时刻得仿真效果图

附录

附录１硬件电路总图

附录2元器件清单

表２　电子钟元器件清单

序号

元件名称

规格型号/参数

数量（个）

备注

1

单片机

AT８9S52

1

2

显示驱动三极管

A101３

８

3

晶振

１1、059２MＨz

1

４

电容

3０pF

2

5

电容

２2μF

１

6

按键

ＢUＴＴON

３

7

排阻

RESPACK—8／10K

1