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电子钟报告
C51单片机课程设计报告
——基于8255的8LED显示电子钟
一、设计目的
在我们现代日常生活中，电子时钟已得到极其广泛的应用，已成为我们日常生活中的不可或缺的一部分。
本次设计的主要目的即是利用C51单片机设计一个可实现24小时计时的电子时钟，计时从0时0分0秒开始，到23小时59分59秒后返回0时0分0秒自动重新开始计时。
本设计拥有时间调整功能和时间显示功能，无年、月计数和闹钟功能。
二、需求分析
本设计中的时钟要求使用8个8段数码管显示当前时间，其中秒单元与分单元中间以“-”符号隔开，分单元与时单元中间同样以“-”符号隔开。
计时范围为从00-00-00到23-59-59，当计时到23-59-59后自动返回00-00-00并重新开始计时。
设计中使用4X4键盘，当在计时功能工作时按下暂停键，计时暂停。
按下开始/恢复计时键即可恢复计时，按下重新计时键则清零重新计时。
按下时加1，分加1，秒加1可调整时间。
三、实验设备
（1）计算机一台
（2）Proteus软件平台
（3）Medwin软件平台
（4）KeiluVision2软件平台
四、器件介绍
a）89C51各引脚功能介绍：
Vss（20脚）:
接地
VCC（40脚）:
主电源+5V
XTAL1（19脚）:
接外部晶体的一端。
在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。
XTAL2（18脚）:
接外部晶体的另一端。
在片内它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。
RST（9脚）:
单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。
PSEN（29脚）:
在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。
CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。
不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现。
PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。
我们根据PSEN、ALE和XTAL2输出端是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。
ALE/PROG（30脚）：
同PSNT
EA/VPP（31脚）：
当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器地址0000H单元开始执行程序。
当地址超出4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序。
当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。
在对87C51EPROM编程时，此引脚用于施加编程电压VPP。
输入/输出引脚：
P0口为一个8位漏极开路双向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能够用于外部程序的数据存储器，它可以被定义为数据/地址第八位，在FIASH编程时P0作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0口输出原码，此时P0口外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1缓冲器能够接受输出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FIASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接受。
P2口：
P2口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P2缓冲器能够接受输出4TTL门电流，P2口管脚写入1后，被内部上拉为高可用作输入，P2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。
P2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，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FIASH编程和校验时，接受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，可接受输出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作输入，作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
b）扩展IO8255
8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如下:
D0--D7:
三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。
CS：
片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。
RD：
读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。
WR：
写入信号线，低电平有效，控制数据的写
Vcc：
+5V电源。
PA0--PA7：
A口输入/输出线。
PB0--PB7：
B口输入/输出线。
PC0--PC7：
C口输入/输出线。
RESET：
复位信号线。
A1、A0：
地址线，用来选择8255内部端口。
GND：
地线。
c）扩展IO74LS373
一般IO口扩展，单片机系统为了简化设计，在系统要求不高的情况下，常采用该方法扩展少量的并行输入/输出口，本实验系统设计的并行输出口用于LED数码管的显示输出。
d）8位LED动态显示
八位动态显示LED数码管，作为实验板的基本显示组件，可以由8255的PA、PB、PC口驱动，也可由一般IO（74LS373）驱动。
（通过般上跳线实现），组成灵活的显示输出方式。
其连接关系如图1，
图1LED显示模块连接关系图
从图1中可以看到，LED显示模块与8255芯片的PA、PC口有关，与简单IO口的输出有关。
组合方式为:
以8255芯片为主，PA口接数据端口，PA口设置为输出，PC口为选通端口，设置为输出。
e）4X4键盘
十六位动态扫描键盘，作为实验板的人机对话组件，可以和实验板的8255的PC0口连接（通过跳线实现）。
其连接关系如图11。
图2键盘连接关系图
4X4非编码矩阵键盘分为4根输出线状态线（列线）和4根输入检测线（行线），行线通过上拉电阻接VCC。
平时无按键动作时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。
列线如果为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平亦为高。
这一点是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键。
但由于行列线是多键共用，所以按键的识别需通过扫描的方法实现，这是矩阵键盘设计的关键。
五、总体设计
图4-1总体设计框图
六、实验过程及数据记录
1、实验连接图
2、运行
3、按下开始/恢复按钮，计时开始。
4、按下时加1，分加1，秒加1，调整时间
5、按下重新计时，时间清零。
七、实验程序
#include"reg51.h"
xdataunsignedcharP_8255_at_0x003;//8255的控制口
xdataunsignedcharPA_8255_at_0x000;//8255的PA口
xdataunsignedcharPB_8255_at_0x001;//8255的PB口
xdataunsignedcharPC_8255_at_0x002;//8255的PC口
codeunsignedcharTAB[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e,0x02,0x01,0x0};
dataunsignedcharLEDcash[8],sec,min,hour,hang,lie;
dataunsignedcharbuffer,key,flag;
bitbsec;
bitbkey;
//延时1ms
voidDelay1ms（）
{
unsignedchari;
i=0;
while（--i）;
}
//显示
Display（）
{
unsignedchari=0xfe;
unsignedcharj;
for（j=0;j<8;j++）
{
PA_8255=i;
PB_8255=TAB[LEDcash[j]];
i=（i<<1）|0x01;
Delay1ms（）;
}
}
voidDelay10ms（）
{
unsignedi,j,k;
for（i=0;i<0x0a;i++）
for（j=0;j<0x04;j++）
for（k=0;k<0xf9;k++）;
}
//外中断0服务函数
voidInt0（）interrupt0
{EX0=0;
if（（PC_8255&0x0f）!
=0x0f）
{Delay10ms（）;//消抖
if（（PC_8255&0x0f）!
=0x0f）
{
bkey=1;
PC_8255=0xef;
while（PC_8255!
=0xff）
{if（（PC_8255&0x0f）!
=0x0f）
{lie=PC_8255&0xf0;
hang=PC_8255&0x0f;
buffer=hang|lie;
switch（buffer）
{
case0xee:
key=0;break;
case0xde:
key=1;break;
case0xbe:
key=2;break;
case0x7e:
key=3;break;
case0xed:
key=4;break;
case0xdd:
key=5;break;
case0xbd:
key=6;break;
case0x7d:
key=7;break;
case0xeb:
key=8;break;
case0xdb:
key=9;break;
case0xbb:
key=10;break;
case0x7b:
key=11;break;
case0xe7:
key=12;break;
case0xd7:
key=13;break;
case0xb7:
key=14;break;
case0x77:
key=15;break;
}
}
elsePC_8255=PC_8255<<1|0x01;
}
}
}
P_8255=0x81;
PC_8255=0x0f;
EX0=1;
}
//50ms中断服务函数
voidINT_Timer0（void）interrupt1
{
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
flag++;
if（flag==20）
{bsec=1;
flag=0;
sec++;
if（sec==60）
{sec=0;
min++;
if（min==60）
{min=0;
hour++;
if（hour==24）
{hour=0;
}
}
}
}
P_8255=0x81;
PC_8255=0x0f;
}
//更新显示缓冲区数据函数
voidRefreshdisplay（）
{if（key==0）
{TR0=0;
key=17;
}
if（key==1）
{TR0=1;
key=17;
}
if（key==2）
{TR0=0;
sec=0;
min=0;
hour=0;
key=17;
}
if（key==4）
{Delay10ms（）;
hour++;
if（hour==24）
{hour=0;}
key=17;
}
if（key==5）
{Delay10ms（）;
min++;
if（min==60）
{min=0;}
key=17;
}
if（key==6）
{Delay10ms（）;
sec++;
if（sec==60）
{sec=0;}
key=17;
}
LEDcash[0]=sec%10;
LEDcash[1]=sec/10;
LEDcash[2]=0x10;
LEDcash[3]=min%10;
LEDcash[4]=min/10;
LEDcash[5]=0x10;
LEDcash[6]=hour%10;
LEDcash[7]=hour/10;
}
voidmain（）
{unsignedchari;
bsec=1;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
TMOD=1;
ET0=1;
EA=1;
EX0=1;
EX1=1;
IT0=1;
IT1=1;
TR0=1;
for（i=0;i<8;i++）
{LEDcash[i]=0x00;
}
P_8255=0x81;
PC_8255=0x0f;
while
（1）
{if（bsec==1）
{bsec=0;
Refreshdisplay（）;
}
if（bkey==1）
{bkey=0;
Refreshdisplay（）;
}
Display（）;
}
}
八、实验小结
本次实验不仅学会了使用Proteus,Keil软件，并且还对51单片机的编程以及调测也有了更进一步的理解，虽然在开头时遇到了很多困难，但是到了最后，感受收获很大，真的学习到了很多的东西。
本次的课程设计，我们实现的功能还是比较完善的，基本要求都能达到。
由于使用的是C语言编程，使功能实现的更加方便。
当然我们还是遇到了很多的问题，例如如果8255端口设置错误的话，LED将不显示时间；还有就是本来记录间隔是用定时中断来做的，但是发现一开中断屏幕就会闪的很厉害，于是利用消抖程序，在程序的常规模式设计中定时，导致了定时的不准确。
另外比较遗憾的是，我们只完成了实验的电路设计仿真。
在将来的学习中，我希望能够更加完善的实现电路，功能也能更加强劲，同时硬件也能运行起来。
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