单片机课程动静态显示设计方案docx.docx
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单片机课程动静态显示设计方案
一、设计任务与要求
1.1设计背景
随着科学技术的发展和电子技术产业结构调整，单片机开始迅速发展，由
于家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。
单片机以
其芯片集成度高、处理功能强、可靠性高等优点，成功应用于工业自动化、智能
仪器仪表、家电产品等领域。
近些年，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的
需求。
多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、
数字闹钟等等。
单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟
的功能及工作顺序都非常熟悉。
但是却很少知道它的部结构以及工作原理。
由单
片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，
将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。
通过键盘可以进行定时、校
时功能。
输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。
单片机系统作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件设计和软件编程设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试。
1.2课程设计目的
通过《单片机原理与应用》课程设计，使学生掌握单片机及其扩展系统设计
的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。
进一步加深单片机及其扩展系统设
计和应用的理解
1.3设计要求
1、主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、
整点报时电路组成
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
体振荡器加分频器来实现。
将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用
60进制计
数器，每累计
60秒发出一个“分脉冲”信号，
该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分
计数器”也采用
60进制计数器，每累计
60分钟，发出一个“时脉冲”信号，
该信号将被送
到“时计数器”。
“时计数器”采用
24进制计时器，可实现对一天
24小时的累计
3、译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，
通过六位LED七段显示器显示出来
4、校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的
二、总体方案设计
2.1电路的总体原理框图
根据以上的电子时钟的设计要求可以分为以下的几个硬件电路模块：
单片机模块、数码
显示模块与按键模块，模块之间的关系图如下面得方框电路图1所示
晶振
单片机数码管显示
时间调整器
图1硬件电路方框图
2.2实现时钟计时的基本方法
利用STC系列单片机的可编程定时/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）从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。
2.3电子钟的时间显示
电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示，因此，在部RAM中设置显示缓冲区共8
个单元。
LED8LED7LED6LED5LED4LED3LED
2LED1
37H36H35H34H33H32H
31H30H
时十位时个位分隔分十位分个位分隔秒十
位秒个位
2.4电子钟的时间调整
电子钟设置3个按键通过程序控制来完成电子钟的时间调整。
A键按一次调整时，按第二次调整分钟，第三次推出时间调整；
B键对小时或分钟进行加一；
C键对小时或分钟进行减一；
2.5总体方案介绍
2.5.1计时方案
利用STC89C52单片机部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒的计
时。
该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻
炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一
定的作用。
2.5.2控制方案
STC89C52的P0口和P1口外接由八个LED数码管（LED8～LED1）构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P1口作八个LED数码管的位控输出线，P3口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。
STC89C52是一种低功耗，高性能的CMOS8位微型计算机。
它带有8KFlash可编程和
擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工
业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片Flash集成在一个芯片上，可用与
解决复杂的问题，且成本较低。
简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所
以本设计中采用此的设计方案。
三、数字钟的硬件设计
3.1最小系统
3.1.1芯片分析
STC89C52单片机引脚图如下：
图3-1STC89C52引脚图
MCS-51单片机是标准的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。
当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完
成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2：
外接晶体引线端。
当使用芯片部时钟时，此二引线端用于外接石英晶
体和微调电容；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，必须先向电路中的锁存器写入“
1”，使
FET截止，
以避免锁存器为“
0”状态时对引脚读入的干扰。
P1口：
P1口是一个部提供上拉电阻的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”，使输出驱动电路的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
口可以作为通用的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的需要，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
出端数据输出通路的畅通。
当输出第二功能信号时，该位应应置“1”，使与非门对第二功
能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出，具体第二功能如表
3-1所示。
P3引脚
兼用功能
P3.0
串行通讯输入（RXD）
P3.1
串行通讯输出（TXD）
P3.2
外部中断0（INT0）
P3.3
外部中断
1（INT1）
P3.4
定时器0
输入（T0）
P3.5
定时器1
输入（T1）
P3.6
外部数据存储器写选通
WR
P3.7
外部数据存储器写选通
RD
表3-1
P3端口引脚兼用功能表
3.1.2晶振电路
右图所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片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。
而在芯片部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器
和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。
时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。
图3-2晶振电路
3.2数码显示模块设计
显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，
单片机应用系统中常用的显示器有：
发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示
器等。
LED显示器是现在最常用的显示器之一，如下图所示。
图3-4LED显示器的符号图
发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单
独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。
分段式
显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。
外
加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。
只要按规律控制各发光段亮、灭，
就可以显示各种字形或符号。
LED数码管有共阳、共阴之分。
图是共阳式、共阴
式LED数码管的原理图和符号。
图3-5共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图
系统采用动态显示方式，用P0口来控制LED数码管的段控线，而用P2口来控制其位控
线。
动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，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的感觉。
四、系统软件设计
4.1软件设计分析
在编程上，首先进行了初始化，定义程序的的入口地址以及中断的入口地址，在主程序开始
定义了一组固定单元用来储存计数的时.分.秒，在显示初值之后，进入主循环。
在主程序中，
对不同的按键进行扫描，实现秒表，时间调整，复位清零等功能。
4.2源程序清单
DISBEG
EQU30H
CALB
EQUP1.7
TIMCON
EQU2FH
ORG
0000H
;程序开始
LJMP
MAIN
ORG
0003H
;关外中断
0
RETI
ORG
000BH
;定时器T0中断程序入口
LJMP
INTT0
;跳至INTTO执行
ORG
0013H
;关中断1
RETI
ORG
001BH
;定时器
T1中断程序入口
LJMP
INTT1
;跳至INTT1执行
ORG
0023H
;关串行中断
RETI
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH
;共阳段码表
"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""
不亮""A""-"
I_TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0C6H,0BFH,88H
;
显示数"0
1
2
3
4
5
6
7
89
不亮C-A"
;
存数"01
2
3
4
5
6
7
8
90AH0BH0CH0DH"
;STAB表，启动时显示
2013年06月07日、A01-01-15（学号）用
STAB:
DB0AH,0AH,0AH,0AH,0AH,0AH,05H,01H,0CH,01H,00H,0CH,01H,00H,0DH,0AH,0AH
DB07H,00H,0CH,06H,00H,0CH,03H,01H,00H,02H,0AH,0AH,0AH,0AH,0AH,0AH
DLY1M:
MOV
R6,#14H
;1毫秒延时
DL_LOOP:
MOV
R7,#19H
DL_LOOP1:
DJNZ
R7,DL_LOOP1
DJNZ
R6,DL_LOOP
RET
DLY20M:
CLR
CALB
;20毫秒延时
LCALL
D_II_PLAY
LCALL
D_II_PLAY
LCALL
D_II_PLAY
SETB
CALB
RET
DL_LOOPS:
LCALL
DL05S
LCALL
DL05S
RET
DL05S:
MOV
R3,#20H
;8毫秒*32=0.196秒
DL05S1:
LCALL
D_II_PLAY
DJNZ
R3,DL05S1
RET
;程序开始;;
;整点报时用
CTIME:
MOVA,#10H
MOVB,79H
MULAB
ADDA,78H
MOVTIMCON,A
CLOOP:
LCALLDLY20M
LCALLDL_LOOPS
LCALLDL_LOOPS
LCALL
DJNZ
CLR
AJMP
DL_LOOPS
TIMCON,CLOOP
08H
MLOOP1
;主程序开始
MAIN:
LCALLST
;上电显示年月日及班级学号
MOV
R0,#00H
;清00H-7FH存单元
MOV
R7,#80H
;
MLOOP:
MOV
R0,#00H
;
INC
R0
;
DJNZ
R7,MLOOP
;
MOV
20H,#00H
;清20H（标志用）
MOV
7AH,#0AH;放入"熄灭符"数据
MOV
TMOD,#11H
;
设T0、T1为16位定时器
MOV
TL0,#0B0H
;50MS定时初值（
T0计时用）
MOV
TH0,#3CH
;50MS定时初值
MOV
TL1,#0B0H
;50MS定时初值（
T1闪烁定时用）
MOV
TH1,#3CH
;50MS定时初值
SETB
EA
;
总中断开放
SETB
ET0
;
允许T0中断
SETB
TR0
;
开启T0定时器
MOV
R4,#14H
;1
秒定时用计数值（50MS×20）
MOV
DISBEG,#70H
;显示单元为70-75H
;以下主程序循环
MLOOP1:
LCALL
D_II_PLAY
;调用显示子程序
JNB
P1.0,T_SETSC
;P1.0口为0时转时间调整程序
JNB
P1.1,DLY5
;秒表功能，
P1.1按键调时时作减
1加能
JNB
P1.2,FUNBT
;
秒表STOP,PUSE,CLR
JNB
P1.3,TSET
JB
08H,CTIME
AJMP
MLOOP1;P1.0
口为1时跳回MLOOP1
FUNBT:
LJMP
DLY6
TSET:
LCALL
DLY20M
JB
P1.3,MLOOP1
;
TS_LOOP:
JNB
P1.3,TS_LOOP
;等待键释放
JB
05H,CLRBELL
MOV
DISBEG,#50H
MOV
50H,#0CH
;"-"-
MOV
51H,#0AH
;"黑"
MINCHG:
SETB
EA
LCALL
D_II_PLAY
JNB
P1.2,DLY1
;
分加1
JNB
P1.0,DLY3
;
分减1
JNB
P1.3,DLY
;进入时调整
AJMP
MINCHG
CLRBELL:
CLR
05H
CLR
CALB
AJMP
MLOOP1
DLY:
LCALL
DLY20M
;消抖
JB
P1.3,MINCHG
LJMP
DLY8
;进入时调整
T_SETSC:
LJMP
R_SETTIM
;转到时间调整程序
R_SETTIM
DLY1:
LCALL
DLY20M
;消抖
JB
P1.2,MINCHG
DLY2:
LCALL
D_II_PLAY
;等键释放
JNB
P1.2,DLY2
CLR
EA
MOV
R0,#53H
;
LCALL
ADD_1
MOV
A,R3
;分数据放入A
CLR
C
;清进位标志
CJNE
A,#60H,ADD_M;
ADD_M:
JC
MINCHG
;小于60分时返回
ACALL
CLR_H
;大于或等于
60分时分计时单元清
0
AJMP
MINCHG
DLY3:
LCALL
DLY20M
;消抖
JB
P1.0,MINCHG
DLY4:
LCALL
D_II_PLAY;
等键释放
JNB
P1.0,DLY4
CLR
EA
MOV
R0,#53H
;
LCALL
SUB_M
LJMP
MINCHG
;以下秒表功能/时钟转换程序
;按下P1.1可进行功能转换
DLY5:
LCALL
DLY20M
JB
P1.1,T_MLOOP1
JNB
P1.1,$
CPL
03H
JNB
03H,DIS_SET
MOV
DISBEG,#60H
;显示秒表数据单元
MOV
60H,#00H
MOV
61H,#00H
MOV
62H,#00H
MOV
63H,#00H
MOV
64H,#00H
MOV
65H,#00H
MOV
TL1,#0F0H
;10MS定时初值（）
MOV
TH1,#0D8H
;10MS定时初值
SETB
TR1
SETB
ET1
T_MLOOP1:
LJMP
MLOOP1
DIS_SET:
MOV
DISBEG,#70H;显示时钟数据单元
CLR
ET1
CLR
TR1
T_MLOOP11:
LJMP
MLOOP1
;以下秒表暂停清零功能程序
;按下P1.2暂停或清0,按下P1.1退出秒表回到时钟计时
DLY6:
LCALL
DLY20M
JB
P1.2,T_MLOOP11
T_EST11:
JNB
P1.2,T_EST11
CLR
ET1
CLR
TR1
T_EST22:
JNB
P1.1,DLY5
JB
P1.2,T_EST21
LCALL
DLY20M
JB
P1.2,T_EST22
T_EST55:
JNB
P1.2,T_EST51
MOV
60H,#00H
MOV
61H,#00H
MOV
62H,#00H
MOV
63H,#00H
MOV
64H,#00H
MOV
65H,#00H
T_EST33:
JNB
P1.1,DLY5
JB
P1.2,T_EST31
LCALL
DLY20M
JB
P1.2,T_EST33
T_EST44:
JNB
P1.2,T_EST41
SETB
ET1
SETB
TR1
AJMP
MLOOP1
;以下键等待释放时显示不会熄灭用
T_EST411:
LCALL
D_II_PLAY
AJMP
T_EST11
T_EST21:
LCALL
D_II_PLAY
AJMP
T_EST22
T_EST31:
LCALL
D_II_PLAY
AJMP
T_EST33
T_EST41:
LCALL
D_II_PLAY
AJMP
T_EST44
T_EST51:
LCALL
D_II_PLAY
AJMPT_EST55
;1秒计时程序
;T0中断服务程序
INTT0:
PUSH
ACC
;累加器入栈保护
PUSH
PSW
;状态字入栈保护
CLR
ET0
;关T0中断允许
CLR
TR0
;关闭定时器
T0
MOV
A,#0B7H
;中断响应时间同步修正
ADD
A,TL0
;低8位初值修正
MOV
TL0,A
;重装初值（低8位修正值）
MOV
A,#3CH
;高8位初值修正
ADDC
A,TH0
MOV
TH0,A
;重装初值（高8位修正值）
SETB
TR0
;开启定时器
T0
DJNZ
R4,I_INT0
;20次中断未到中断退出
A_DDS:
MOV
R4,#14H
;20
次中断到（1秒）重赋初值
CPL
07H
MOV
R0,#71H
;指向秒计时单元（
71H-72H）
ACALL
ADD_1
;调用加
1程序（加
1秒操作）
MOV
A,R3
;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）
CLR
C
;清进位标志
CJNE
A,#60H,A_DDM
A_DDM:
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