秒表时钟计时器的设计.docx
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秒表时钟计时器的设计
秒表/时钟计时器的设计
一．功能要求
秒表/始终计数器要求用六位LED数码显示时，分，秒，以24小时计时方式。
使用按键开关可实现时分调整，秒表/时钟功能转换，省电等功能。
二．方案论证
为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。
由于静态显示需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些。
考虑时钟显示只有六位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED的显示。
单片机采用8052，这样单片机可具有足够的空与硬件资源实现其他的扩展功能，如考虑到要用电池供电的话，则可采用LV系列单片机。
现今的计时器通常只能通过启/停按键实现断点计时的功能，即通过启/停按键来记录一段时间。
这种计时器查看的时间只能为计时结束时刻。
实际的应用中往往需要在不影响正常计时的基础上，能查看记录过程中的某些点的时间。
本课设即针对此问题，设计了一种能通过按键方式查看记录过程中任一时刻值的计时器。
这种计时器在查看中间值时不会影响整个记录过程，并且能把相应数据送入存储模块及显示模块，以便查看。
三．系统硬件电路的设计
本系统采用AT89C52单片机作控制器，LED数码管,实现显示时、分、秒，以24小时计时方式。
为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。
由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，结构较为复杂，考虑时钟显示只有六位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以采用动态扫描法实现LED的显示。
单片机采用AT89C52系列，有足够的空余硬件资源实现其它的扩充功能。
秒表/时钟计时器的总体设计框图如图1所示。
图1硬件系统的总体设计框架
具体实现电路
图1.1Sheet1.Sch
图1.2Sheet2.Sch
图1.3总的连接图
系统主要实现如下功能：
1．时钟功能
对于时钟功能，需要在数码管上显示小时、分钟和秒钟，因此，可以在内部存储空间分别定义它们的显示缓存空间，来存放小时、分钟和秒钟的BCD码，各2个字节。
由于时钟是不能停止的，因此需要采用内部定时器自动计时，并使用定时器中断处理程序来定时进行时间数值的刷新。
52单片机的2个定时器都具有16位定时器的工作模式。
当晶振为12MHz时，16位定时器的最大定时值为65.536mS；要达到1秒钟，可以采用两种方法：
采用一个定时器定时与软件计数相结合的方法；或者采用两个定时器级联的方法。
由于秒表在计时功能时也需要用到1个定时器，因此，我们采用第一个方法，只使用1个定时器，例如使用T0。
为了达到较为准确的计时，使T0的溢出时间为50ms，使用一个字节作为软件计数器ST，计数值为20。
定时器的中断处理程序对ST进行减1操作，当ST为0时，1秒到达，此时更新存放小时、分钟、秒钟的显示缓存区。
2．计时功能
当秒表用作计时功能时，也需要一个定时器进行10MS的定时，在本例中使用单片机的TIMER1。
在TIMER1的中断处理程序中对SS和ss的缓存空间进行更新，与上面类似。
3．功能按键
再看按键的处理。
这3个键可以采用中断的方法，也可以采用查询的方法来识别。
对于A、B键，主要功能在于功能切换和数值复位，对于时间的要求不是很严格，而C键主要用于时间的锁定，需要比较准确的控制。
因此可以考虑，对A、B键采用查询的方式，而对于C键采用外部中断
四．系统程序设计
1.主程序设计
本设计中，即使采用定时计数器T0中断完成，其余状态循环条用显示子程序，当端口开关按下时，转入相应的功能程序。
其主程序执行流程见图2
图2主程序流程图
2.显示子程序
数码管显示的数据放在内存单元70H-75H中。
其中70H-71H存放描述据，72H-73H存放分数据，74H-75H存放时数据，每一地址单元内均为十进制BCD码。
由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，先是采用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。
显示时，先取出70H-75H某一地址总的数据，然后查得对应的显示用段码，并从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。
为了显示小数点即“-”，“A”等特殊字符，在显示班级及计时时采用不同的显示子程序。
3.定时器T0中断服务程序
定时器T0用于时间计时。
定时溢出中断周期可分别设为50ms和10ms.中断进入后，先判断是时钟计时还是秒表计时，时钟计时累计中断20此，对秒计数单元进行加1操作，秒计时没10m进行加操作。
时钟计数单元地址分别在70H-71H（秒），76H-77H（分）和78H-79H（时），最大计时值为3
时59分59秒。
而秒表计数单元的地址也在70H-71H（0.01毫秒），76H-77H（秒），78H-79H（分），最大计数值为99分99，99秒。
7AH单元内存放“熄灭符”数据（#0AH）。
在计数单元中采用十进制BCD码计数，满60（秒表功能是有100）进位，T0中断服务程序执行流程见3
图3T0中断服务程序
4.T1中断服务程序用于指示调整单元数字的亮闪。
在时间调整状态下，每过0.3s，将对应单元的显示数据换成“熄灭符”数据（#0AH）。
这样在调整时间时，对应调整单元的显示数据会间隔闪亮。
5.调时功能程序
调时功能程序的设计方法是：
按下P1.0口按键，若按下时间短于1s，则进入省电状态（数码管不亮，时钟不停）；否则进入调试分状态，等待操作，此时计时器停止走动。
当再按下按钮时，若按下时间短于0.5s，则时间加1分；若按下时间长于0.5s,则进入【小】时调整状态。
在【小】时调整状态下，当按下的时间长于0.5s时，退出调整状态，时钟继续走动。
平。
P1.1口按键在调时状态下可实现减1功能。
6.时钟/秒表功能程序
在正常计时状态下，若按下P1.1口按键，则进行时钟/秒表功能的转换，转换后计时从零开始。
当按下P1.2口的按键时，可实现清0,计时启动，暂停功能。
五．调试及性能分析
1.硬件调试
硬件调试时，可先检查印制板及焊接的质量情况，检查完无误后，可通电检查LED显示器的点亮状况。
若亮度不理想，可以调整P0口的电阻大小，一般情况下，取200欧电阻即可获得满意的亮度效果。
实验室制作时，可结合示波器测试晶振及P0,P2端口的波形情况，进行综合硬件测试分析
2.软件调试
软件调试在KeiluVision2环境下进行，源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位一个一个进行，最后可结合硬件实时调试。
3.性能分析
按照设计程序分析。
LED显示器动态扫描的频率约为167ＭＨｚ，实际使用观察时完全没有闪烁。
由于计时中断程序中加了中断延时误差处理，所以实际计时的走时精度非常高，可满足多种场合的应用需要；另外上电时的班级，学号，制作日期滚动显示可以方便学生设计作业的辨认区别。
六．源程序清单
以下是秒表／时钟计时器的控制源程序
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;89C52秒表/时钟程序；；
；
；定时器T0,T1溢出周期为50ms,T0为秒计数用，T1为调整时闪烁用?
；P1.0,P1.1,P1.2为调整按钮，P0口为输出口，采用共阳显示管。
；
；；；；；；；；；；；；；；；；；
；；；；；；；；；；；；；；；；；?
；；中断输入口程序；；
；；；；；；；；；；；；；；；；；
；
ORG0000H;程序执行开始地址
LJMPSTART;跳到标号START处执行
ORG0003H；外中断0中断程序入口
RETI；外中断0中断返回
ORG000BH;定时器T0中断程序入口
LJMPINTT0;调到INTT0执行
ORG0013H;外中断1中断程序入口
RETI;外中断1中断返回
ORG001BH;定时器T1中断程序入口
LJMPINTT1;跳至INTT1执行
ORG0023H;串行中断程序入口地址
RETI;串行中断返回
；
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
；；主程序；；
；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
；
START:
LCALLST;上电显示年月日及班级学号?
MOVR0,#70H;清70H-7AH共11个内存单元
MOVR7,#0BH?
CLEARDISP:
MOV@R0,#00H
INCR0
DJNZR7,CLEARDISP
MOV20H,#00H；清20H
MOV7AH,#0AH;放入"熄灭符"数据
MOVTMOD,#11H;设T0,T1为16位定时器
MOVTL0,#0B0H;50ms定时初值（T0计时用）
MOVTH0,#3CH;50ms定时初值
MOVTL1,#0B0H;50ms定时初值（T1闪烁定时用）
MOVTH1,#3CH;50ms定时初值
SETBEA；总中断开放
SETBET0；允许T0中断
SETBTR0;开启T0定时器
MOVR4,#14H;1s定时用初值
START1:
LCALLDISPLAY;调用显示子程序
JNBP1.0,SETMM1;P1.0口为0时，转时间调整程序
JNBP1.1,FUNSS;秒表功能，P1.1按键调时时作减1操作
JNBP1.2,FUNPT;STOP,PUSH,CLR
SJMPSTART1;P1.0口为1时跳回START1
SETMM1:
LJMPSETMM;转到时间调整程序SETMM
FUNSS:
LCALLDS20MS
JBP1.1,START1
WAIT11:
JNBP1.1,WAIT11
CPL03H
MOV70H,#00H
MOV71H,#00H
MOV76H,#00H
MOV77H,#00H
MOV78H,#00H
MOV79H,#00H
AJMPSTART1
FUNPT:
LCALLDS20MS
JBP1.2,START1
WAIT22:
JNBP1.2,WAIT21
CLRET0
CLRTR0
WAIT33:
JBP1.2,WAIT31
LCALLDS20MS
JBP1.2,WAIT33
WAIT66:
JNBP1.2,WAIT61
MOVR0,#70H;清70H-79H共10个内存单元
MOVR7,#0AH
CLEARP:
MOV@R0,#00H
INCR0
DJNZR7,CLEARP
WAIT44:
JBP1.2,WAIT41
LCALLDS20MS
JBP1.2,WAIT44
WAIT55:
JNBP1.2,WAIT51
SETBET0
SETBTR0
AJMPSTART1
WAIT21:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT22
WAIT31:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT33
WAIT41:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT44
WAIT51:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT55
WAIT61:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT66
；
；；；；；；；；；；；；；；
；；1s计时程序；；
；；；；；；；；；；；；；；
；T0中断服务程序
INTT0:
PUSHACC
PUSHPSW
CLRET0;关T0中断允许
CLRTR0;关闭定时器T0
JB03H,FSS;标志为1转秒表处理程序（10秒定时）
MOVA,#0B7H;中断响应时间同步修正
ADDA,TL0;低八位初值修正
MOVA,#3CH;高八位初值修正
ADDCA,TH0;
MOVTH0,A;重装初值（高8位修正值）
SETBTR0;开启定时器T0
DJNZR4,OUTT0;20次中断未到中断退出
ADDSS:
MOVR4,#14H;20次中断到（1s）重赋初值
MOVR0,#71H;指向秒表计时单元（71H-72H）
ACALLADD1;调用加1程序（加1s操作）
MOVA,R3;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,ADDMM;
ADDMM:
JCOUTT0;短于60s时中断退出
ACALLCLR0;长于或等于60s时对秒表计时单元清零
MOVR0,#77H;指向秒表计时单元（76H-77H）
ACALLADD1;分计时单元加1min
MOVA,R3;分数据放入A
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,ADDHH
ADDHH:
JCOUTT0;短于60min时中断退出
ACALLCLR0;长于或等于60s时对秒计时单元清0
MOVR0,#79H;指向小时计时单元（78H-79H）
ACALLADD1;分计时单元加1min
MOVA,R3;分数据放入A
CLRC;清进位标志
JB03H,OUTT0;秒表最大数为99
CJNEA,#24H,HOUR
HOUR:
JCOUTT0;短于24h中断退出
ACALLCLR0;长于或等与24【小】时计时单元清0
OUTT0:
MOV72H,76H;中断退出时将分，时，计时单元数据移入对应显示单元
MOV73H,77H
MOV74H,78H
MOV75H,79H
POPPSW;恢复状态字
POPACC;恢复累加器
SETBETR0；开放T0中断
RETI;中断返回
；秒表计时程序（10min加1），低2位为0.1s,0.01s,中间2位为秒，最高2位为分
；最大计数值为99分59.99秒
FSS:
MOVA,#F7H;重装初值（10ms）,中断响应时间同步修正
ADDA,TL0;低8位初值修正
MOVTL0,A;重装初值低8位修正
MOVA,#0D8H;高8位初值修正
ADDCTH0,A
MOVTH0,A;重装初值高8位修正
SETBTR0;开启定时器T0
MOVR0,#71H;指向秒表计时单元（71H-72H）
ACALLADD1;调用加1程序（加1s操作）
CLRC
MOVA,R3;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）
JZFSS1;加1后为00，C=0
SETBC
FSS1:
AJMPADDMM
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;闪动调时程序；；
；；；；；；；；；；；；；；；
；T1中断服务程序，用作时间调整单元闪烁指示
INTT1:
PUSHACC;中断现场保护
PUSHPSW
MOVTL1,#0B0H;装定时器T1定时初值
MOVTH1,#3CH
DJNZR2,INTT1OUT;0.3s未到，退出中断
MOVR2,#06H;重装0.3s定时初值
CPL02H;0.3s到闪烁标志取反
JB02H,FLASH1;02H位为1时，显示单元熄灭
MOV
CLRET0;关T0中断允许
CLRTR0;关闭定时器T0
JB03H,FSS;标志为1转秒表处理程序（10秒定时）
MOVA,#0B7H;中断响应时间同步修正
ADDA,TL0;低八位初值修正
MOVA,#3CH;高八位初值修正
ADDCA,TH0;
MOVTH0,A;重装初值（高8位修正值）
SETBTR0;开启定时器T0
DJNZR4,OUTT0;20次中断未到中断退出
MOV72H,76H;02H位为0时，正常显示
MOV73H,77H
MOV74H,78H
MOV75H,79H
INTT1OUT:
POPPSW;恢复现场
POPACC
RETI
FLASH1:
JB01H,FLASH2;01H为1时，转【小】时熄灭控制
MOV72H,7AH;01H为0时，"熄灭符"数据放入分
MOV73H,7AH
MOV74H,78H
MOV75H,79H
AJMPINTT1OUT;转中断退出
FLASH2:
MOV72H,76H;01H位为1时，"熄灭符"数据放入【小】时
MOV73H,77H
MOV74H,7AH
MOV75H,7AH
AJMPINTT1OUT;转中断退出
;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;加1子程序；
；；；；；；；；；；；；；
；
ADD1:
MOVA,@R0;取当前计时单元数据放到A
DECR0;指向前1地址
SWAPA;A中数据高4位与低4位交换
ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低4位
ADDA,#01H;A加1操作
DAA;十进制调整
MOVR3,A;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高4位变0
MOVA,R3;取回R3中寄存数据
INCR0;指向当前地址单元
SWAPA;A中数据高4位与低4位交换
RET;子程序返?
；；；；；；；；；；；；；；；；
；；分减1子程序；；
；；；；；；；；；；；；；；；；
；
SUB1:
MOVA,@R0;取当前计时单元数据放到A
DECR0;指向前1地址
SWAPA;A中数据高4位与低4位交换
ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低4位
JZSUB11
DECA;A减1操作
SUB11:
MOVR3,A;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高4位变0
CLRC
SUBBA,#0AH
SUB111:
JCSUB1110
MOV@R0,#09H;大于等于0AH为9
SUB110:
MOVA,R3;取回R3中寄存数据
INCR0;指向当前地址单元
SWAPA;A中数据高4位与低4位交换
ANLA,#0FH;高4位变0
MOV@R0,A;放回前一地址单元
RET;子程序返回
SUB11:
MOVA,#59H
AJMPSUB111
SUB1110:
MOVA,R3;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高4位变0
MOV@R0,A
AJMPSUB110
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;时减1子程序；；
；；；；；；；；；；；；；；
；?
SUBB1:
MOVA,@R0;取当前计时单元数据放到A
DECR0;指向前1地址
SWAPA;A中数据高4位与低4位交换
ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低4位
JZSUBB11
DECA;A减1操作,00减1操作为23h
DECA;A减1操作,
SUBB11:
MOVR3,A;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高4位变0
CLRC
SUBBA,#0AH;时个位大于9为9
SUBB111:
JCSUBB1110
MOV@R0,#09H;大于等于0AH为9
SUBB110:
MOVA,R3;取回R3中寄存数据
INCR0;指向当前地址单元
SWAPA;A中数据高4位与低4位交换
ANLA,#0FH;高4位变0
MOV@R0,A;时十位数据放入
RET;子程序返回
SUBB11:
MOVA,#23H
AJMPSUBB111
SUBB1110:
MOVA,R3;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高4位变0
MOV@R0,A个位移入
AJMPSUBB110
；；；；；；；；；；；；
；；清0程序；；
；；；；；；；；；；；；
；对计时单元复0用
CLR0:
CLRA;清累加器
MOV@R0,A；清当前地址单元
DECR0;指向前一地址单元
MOV@R0,A;前一地址单元清0
RET;子程序返回
；
；；；；；；；；；；；；；
；；时钟调整程序；；
；；；；；；；；；；；；；
；当调时按键按下时进入此程序
SETMM:
CLRET0;关定时器T0中断
CLRTR0;关闭定时器T0
LCALLDL1S;调用1s延时程序
JBP1.0,CLOSED1S;键按下时间短于1s，关闭显示
MOVR2,#06H;进入调时状态，赋闪烁定时初值
SETBET1;允许T1中断
SETBTR1;开启定时器T1
SET2:
JNBP1.0,SET1;P1.0口为0（键未释放），等待
SETB00H;键释放，分调整闪烁标志置1
SET4:
JBP1.0,SET3;等待键按下
LCALLDL05S;有键按下，延时0.5s
JNBP1.0,SETHH;按下时间长于0.5s，转调【小】时状态
MOVR0,#77H;按下时间短于0.5s，加1min操作
LCALLADD1
MOVA,R3
CLRC
CJNEA,#60H,HHH
HHH:
JCSET4
LCALLCLR0
CLRC
AJMPSET4
CLOSED1S:
SETBET0
SETBTR0
CLOSE:
JBP1.0,CLOSE
LCALLDISPLAY
JBP1.0,CLOSE
WAITH:
JNBP1.0,WAITH
LJMPSTART1
SETHH:
CLR00H
SETHH1:
JNBP1.0,SET5
SETB01H
SET6:
JBP1.0,SET7
LCALLDL05S
JNBP1.0,SETOUT
MOVR0,#79H
LCALLADD1
MOVA,R3
CLRC
CJNEA,#24H,HOUR
HOUR:
JCSET6
LCALLCLR0
AJMPSET6
SETOUT:
JNBP1.0,SETOUT1
LCALLDISPLAY
CLR01H
CLR00H
CLR02H
CLRTR1
CLRET1
SETBTR0
SETBET0
LJMPSTART1
SET1:
LCALLDISPLAY
AJMPSET2
SET3:
LCALLDISPLA
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