简易电子时钟设计单片机样本.docx

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简易电子时钟设计单片机样本

基于单片机简易电子时钟设计

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）．具备以便时间调校功能。

4）．计时稳定度高，可精准校正计时精度。

二总体方案设计论证比较

2.1实现时钟计时基本办法

运用MCS-51系列单片机可编程定期/计数器、中断系统来实现时钟计数。

（1）计数初值计算:

把定期器设为工作方式1，定期时间为50ms，则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而100次计数可用软件办法实现。

假设使用T/C0，方式1，50ms定期，fosc=12MHz。

则初值X满足（216-X）×1/12MHz×12μs=50000μs

X=15536→0000→3CB0H

（2）采用中断方式进行溢出次数合计,计满20次为秒计时（1秒）；

（3）从秒到分和从分届时计时是通过累加和数值比较实现。

2.2电子钟时间显示

电子钟时钟时间在六位数码管上进行显示，因而，在内部RAM中设立显示缓冲区共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电子钟时间调节

电子钟设立3个按键通过程序控制来完毕电子钟时间调节。

A键调节时；

B键调节分；

C键复位

2.4总体方案简介

2.4.1计时方案

运用AT89S51单片机内部定期/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒计时。

该方案节约硬件成本，且能使读者在定期/计数器使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机指令系统能有更进一步理解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定作用。

2.4.2控制方案

AT89S51P0口和P2口外接由八个LED数码管（LED8～LED1）构成显示屏，用P0口作LED段码输出口，P2口作八个LED数码管位控输出线，P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。

AT89S51是一种低功耗，高性能CMOS8位微型计算机。

它带有8KFlash可编程和擦除只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器技术制造，与工业上原则80C51和80C52指令系统及引脚兼容，片内Flash集成在一种芯片上，可用与解决复杂问题，且成本较低。

简易电子钟功能不复杂，采用其既有I/O便可完毕，因此本设计中采用此设计方案。

三硬件电路设计

依照以上电子时钟设计规定可以分为如下几种硬件电路模块：

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2AT89C51引脚图

MCS-51单片机是原则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。

当输入复位信号延续两个机器周期以上高电平时即为有效，用完毕单片机复位初始化操作。

XTAL1和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口为一种8位漏极开路双向I/O口，当作输出口使用时，必要接上拉电阻才干有高电平输出；当作输入口使用时，必要先向电路中锁存器写入“1”，使FET截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入干扰。

P1口：

P1口是一种内部提供上拉电阻8位双向I/O口，它不再需要多路转接电路MUX；因而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FET截止。

P2口：

P2口电路比P1口电路多了一种多路转接电路MUX，这又正好与P0口同样。

P2口可以作为通用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需要，增长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输出是畅通，从而实现第二功能信号输出，详细第二功能如表1所示。

4.1.2晶振电路

右图所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片内部有一种高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。

而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一种稳定自激振荡器。

时钟电路产生振荡脉冲通过触发器进行二分频之后，才成为单片机时钟脉冲信号。

图3晶振电路

4.1.3复位电路

单片机复位条件是：

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

例如，若时钟频率为12MHz，每机器周期为1μs，则只需2μs以上时间高电平，在RST引脚浮现高电平后第二个机器周期执行复位。

单片机常用复位如图所示。

电路为上电复位电路，它是运用电容充电来实现。

在接电瞬间，RESET端电位与VCC相似，随着充电电流减少，RESET电位逐渐下降。

只要保证RESET为高电平时间不不大于两个机器周期，便能正常复位。

该电路除具备上电复位功能外，若要复位，只需按图中RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一种复位高电平。

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数码管段控线，而用P2口来控制其位控线。

动态显示普通都是采用动态扫描办法进行显示，即循环点亮每一种数码管，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，就可以给人以同步显示感觉。

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，一方面进行了初始化，定义程序入口地址以及中断入口地址，在主程序开始定义了一组固定单元用来储存计数时.分.秒，在显示初值之后，进入主循环。

在主程序中，对不同按键进行扫描，实现秒表，时间调节，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

ORG0000H

MOV30H,#1设立时钟起始时间12.00.00，分派显示数据内存

MOV31H,#2

MOV32H,#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:

MOV40H,#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查显示数据相应段码

MOVP0,A段码放入P0中

LCALLYS1MS显示1MS

MOVP0,#0FFHPO端口清零

MOVA,40H取扫描控制字放入A中

RLAA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

LCALLYS1MS

MOVP0,#0FFH

MOVA,40H

RLA

MOV40H,A

MOVP2,40H

MOVA,32H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYS1MS

MOVP0,#0FFH

MOVA,40H

RLA

MOV40H,A

MOVP2,40H

MOVA,33H

ADDA,#10

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYS1MS

MOVP0,#0FFH

MOVA,40H

RLA

MOV40H,A

MOVP2,40H

MOVA,34H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYS1MS

MOVP0,#0FFH

MOVA,40H

RLA

MOV40H,A

MOVP2,40H

MOVA,35H

MOVCA,@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

JNBP1.0,P100为0则转移到P100

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：

MOV30H,#0清零程序

MOV31H,#0

MOV32H,#0

MOV33H,#0

MOV34H,#0

MOV35H,#0

JIA：

CLRTF0TF0清零

MOVA,35H秒单位数据到A

CJNEA,#9,JIA1与9进行比较，不不大于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，不不大于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取分个位到A

CJNEA,#9,JIA100与9进行比较，不不大于9就转移到JIA100

MOV33H,#0分个位清零

MOVA,32H分十位数据到A

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

MOV32H,#0分十位清零

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，不不大于9就转移到JIA10000

MOV31H,#0时个位清零

MOVA,30H时十位数据到A

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

MOV30H,#0时十位清零

AJMPXS0转移到XSO

JIA100000：

INC30H加1

AJMPXS0跳转到XS0

JIA10000:

CJNEA,#3,JIAJIA与3进行比较，不不大于则转移到JIAJIA

MOVA,30H将时十位放到A

CJNEA,#02,JIAJIA与2进行比较，不不大于则转移到JIAJIA

MOV30H,#0时段清零

MOV31H,#0

AJMPXS0跳转到XSO

JIAJIA:

INC31H加一

AJMPXS0

JIA1000:

INC32H

AJMPXS0

JIA100：

INC33H

AJMPXS0

JIA10：

INC34H

AJMPXS0

JIA1：

INC35H

AJMPXS0

RET返回

YS1MS：

MOVR6,#9H延时程序

YL1：

MOVR7,#19H

DJNZR7,$

DJNZR6,YL1

RET

TAB:

DB0C0H,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

七运营成果阐明

电子时钟重要设计规定是可以实现时钟普通功能，以及涉及时间调节功能，这个基于单片机电子时钟基本上实现了上述功能，可以通过时间调节电路对时间进行调节以及复位。

下述为18：

30：

30仿真图：

图818：

30：

30时刻仿真效果图

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