单片机完整电子时钟设计报告.docx
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单片机完整电子时钟设计报告
一．作品简介……………………………………………………………………………………2
二．单片机系统原理图及工作原理描述………………………………………………………2
三．设计过程中碰到的问题及解决方法………………………………………………………4
四．测试数据及误差分析………………………………………………………………………4
五．总结…………………………………………………………………………………………5
六．程序模块框图………………………………………………………………………………5
七．程序清单……………………………………………………………………………………7
单片机的个性化电子钟设计报告
一．作品简介
该作品是个性化电子钟设计，技术上主要用单片机（AT89S52）主控，4位LED数码显示，分别显示“小时：
分钟”。
该作品主要用于24小时计时显示,能整时报时,能作为秒表使用,能定时闹铃1分钟。
使用方法:
开机后显示日期，学号，时钟在00:
00:
00起开始计时。
（1）长按进入调分状态:
分单元闪烁,按加1,按减1.再长按进入时调
整状态,时单元闪烁,加减调整同调分.按长按退出调整状态。
（2）按进入设定闹时状态:
12:
00:
可进行分设定,按分加1,再按为时调
整,按时加1,按调闹钟结束.在闹铃时可按停闹,不按闹铃1分钟。
（3）按下进入秒表状态:
再按秒表又启动,按暂停,再按秒表清零,按
退出秒表回到时钟状态。
二．单片机系统原理图及工作原理描述
（1）总原理图
如原理图所示，硬件系统主要由单片机最小应用系统、LED数码管显示模块组成。
（2）各个模块说明
1.单片机最小系统
AT89S52是一款非常适合单片机初学者学习的单片机，它完全兼容传统的8051，8031的指令系统，他的运行速度要比8051快最高支持达33MHz的晶体震荡器，在此系统中使用12MHz的晶振。
图正面图
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作
停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
2、显示模块
在实际应用中，用户很少直接设计LCD显示器驱动接口，一般是直接使用专用的LCD显示驱动器和LCD显示模块。
其中，LCD显示模块LCM（LiquidCrystalDisplayModule）是把LCD显示器、背景光源、线路板和驱动集成电路等部件构成一个整体，作为一个独立的部件使用，具有功能较强、易于控制、接口简单等优点，在单片机系统中应用较多。
其内部结构如图2-8所示。
LCD显示模块只留一个接口与外部通信。
显示模块通过这个接口接收显示命令和数据，并按指令和数据的要求进行显示。
外部电路通过这个接口读出显示模块的工作状态和显示数据。
LCD显示模块一般带有内部显示RAM和字符发生器，只要输入ASCII码就可以进行显示。
LCD显示模块按功能显示可分为：
LCD段式显示模块、LCD字符型显示模块、LCD图形显示块三类。
本系统利用4位LED数码管显示时间，共阳极结构。
LED数码管由7段发光二极管组成，当要显示某个数字时只要将数字所对应的引脚送入低电平。
3.按键模式
本设计中主要有三个控制按键，按键功能为：
为调时间模式，长按进入调分状态:
分单元闪烁,按加1,按减1.再长按进入时调整状态,时单元闪烁,加减调整同调分.按长按退出调整状态。
按进入设定闹时状态:
12:
00:
可进行分设定,按分加1,再按为时调整,按时加1,按调闹钟结束.在闹铃时可按停闹,不按闹铃1分钟。
图3.按键引脚图
（3）按下进入秒表状态:
再按秒表又启动,按暂停,再按秒表清零,按退出秒表回到时钟状态。
4.元件器材
元器件
型号/大小
单片机
AT89S52
译码器
74LS164
七段数码显示管
一位共阳极
LED发光二极管
蜂鸣器
二极管
1N4007、1N4148
电阻
1K、10K、排阻
电容
10uF、30pF、100uF、220uF
晶振
12M
开关
按键
USB口
其它
芯片底槽、导线
三．设计过程中碰到的问题及解决方法
硬件方面：
（1）焊接三极管时，由于三个引脚间的距离太近，自己过于急躁，弄了很多锡在上面，造成短路；最后用吸锡器弄干净，重新焊接，有些锡粘在板上，必须用小刀把两引脚间的锡削掉。
这里花费了大量时间。
（2）LED显示器有一排显示不出来，查明是接口虚焊问题。
重新补焊接显示器接口。
软件方面：
（1）程序编写开始有点混乱，最后重新构思，确定各个按键功能，再根据各个功能编写，这样一步步来，思路比较清晰。
（2）程序编写时感觉最难的是按键切换，开始感觉无法下手。
最后找了一些按键方面的程序，慢慢看，慢慢了解；然后根据自己设计的特点编写程序。
（3）调试时感觉按键声太吵，影响到宿舍其他人，觉得作用不大，就去掉。
四．测试数据及误差分析
（1）测试数据如下：
实际时间
显示时间
校准前
12：
17：
00
12：
17：
00
校准后
20：
52：
53
20：
52：
50
测试总时间长度是8：
35：
53，设计的时钟误差比实际时间慢3秒。
（2）误差分析
误差由元件的精确度和焊接导致的连接不稳定，以及软件算法上的缺陷而产生。
要消除这些误差，首先必须提高焊接电工技术，其次可以通过了解各元器件的特点，针对这些特点编写程序，用软件算法来克服这些误差。
本次设计时钟测试时比实际时间慢3秒，可以通过降低T0对机器周期计数时间来提高它的准确率。
五．总结
数字电子钟所有功能都以实现，可以通过按键进行模式切换，并对其数值进行调节。
在这基础上还添加了省电模式，开机显示时间和学号，还有秒表，闹铃功能。
存在不足是设计的电子钟存在一定的误差，不能在实际中运用。
通过本次课程设计，对单片机AT89S52有更深入的了解，同时在对单片机进行软件编程的过程中，学会了单片机编程的流程控制，熟悉了单片机显示按键系统的编程实现。
六．程序模块框图
硬件框图：
时钟调整模式：
秒表模式：
整点报时模式：
七．程序清单
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;AT89S52时钟程序;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;******************************************************************************
;定时器T0、T1溢出周期为50MS，T0为秒计数用，T1为调整时闪烁及秒表定时用，
;、、为调整按钮，P0口为字符输出口，P2为扫描口，为蜂呜器口，采
;用共阳显示管。
;50H-55H为闹钟定时单元，60H-65H为秒表计时单元，72H-75H为显示时间单元，76H-79H
;为分时计时单元。
;03H标志=0时钟闪烁，=1秒表，05H=0，不闹铃，=1要闹铃.07H每秒改变一次,
;用作间隔呜叫.
;******************************************************************************
DISPFIRSTEQU30H;显示首址存放单元
BELLEQU
CONBSEQU2FH;存放报时次数
CLOCKEQU2DH
;
;****************************************
;;中断入口程序;;
;****************************************
;
ORG0000H;程序执行开始地址
LJMPSTART;跳到标号START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;跳至INTTO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;串行中断程序返回
;
;****************************************
;;以下程序开始;;
;****************************************
;整点报时用
QQQQ:
MOVA,#10H
MOVB,79H
MULAB
ADDA,78H
MOVCONBS,A
BSLOOP:
LCALLDS21MS
LCALLDL1S
LCALLDL1S
LCALLDL1S
DJNZCONBS,BSLOOP
CLR08H;清整点报时标志
AJMPSTART1
;
;****************************************
;;主程序开始;;
;****************************************
;
START:
LCALLST;上电显示年月日及班级学号
MOVR0,#00H;清00H-7FH内存单元
MOVR7,#80H;
CLEARDISP:
MOV@R0,#00H;
INCR0;
DJNZR7,CLEARDISP;
MOV20H,#00H;清20H（标志用）
MOV55H,#1
MOV54H,#2
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;1秒定时用计数值（50MS×20）
MOVDISPFIRST,#72H;显示单元为72-75H
;以下主程序循环
START1:
LCALLDISPLAY;调用显示子程序
JNB,SETMM1;口为0时转时间调整程序
JNB,TSFUN;定时闹铃设定
JNB,FUNPT;秒表功能（STOP,RUN,CLR）
JB08H,QQQQ
AJMPSTART1;口为1时跳回START1
FUNPT:
LJMPFUNPTT
START12:
LJMPSTART1
;以下闹铃时间设定程序,按进入设定
TSFUN:
LCALLDS20MS
JB,START1;
WAIT113:
JNB,WAIT113;等待键释放
JB05H,CLOSESP;闹铃已开的话，关闹铃
MOVDISPFIRST,#52H;进入闹铃设定程序，显示52-55H闹钟定时单元
;
DSWAIT:
SETBEA
LCALLDISPLAY
JNB,DSFINC;分加1
JNB,DSDEC;分减1
JNB,DSSFU;进入时调整
AJMPDSWAIT
;
CLOSESP:
CLR05H;关闹铃标志
CLRBELL
AJMPSTART1
DSSFU:
LCALLDS20MS;消抖
JB,DSWAIT
LJMPDSSFUNN;进入时调整
;
SETMM1:
LJMPSETMM;转到时间调整程序SETMM
;
DSFINC:
LCALLDS20MS;消抖
JB,DSWAIT
DSWAIT12:
LCALLDISPLAY;等键释放
JNB,DSWAIT12
CLREA
MOVR0,#53H;
LCALLADD1;闹铃设定分加1
MOVA,R3;分数据放入A
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,ADDHH22;
ADDHH22:
JCDSWAIT;小于60分时返回
ACALLCLR0;大于或等于60分时分计时单元清0
AJMPDSWAIT
DSDEC:
LCALLDS20MS;消抖
JB,DSWAIT
DSWAITEE:
LCALLDISPLAY;等键释放
JNB,DSWAITEE
CLREA
MOVR0,#53H;
LCALLsub1;闹铃设定分减1
LJMPDSWAIT
;以下秒表暂停\清零功能程序
;按下切换秒表功能，再按开始计时，暂停或清0,最后按退出秒表回到时钟计时
FUNPTT:
LCALLDS20MS
JB,START12
WAIT22:
JNB,WAIT21
CPL03H
JNB03H,TIMFUN
MOVDISPFIRST,#60H;显示秒表数据单元
MOV60H,#00H
MOV61H,#00H
MOV62H,#00H
MOV63H,#00H
MOV64H,#00H
MOV65H,#00H
MOVTL1,#0F0H;10MS定时初值
MOVTH1,#0D8H;10MS定时初值
WAIT88:
LCALLDS20MS
JB,WAIT81
WAIT99:
JNB,WAIT99
SETBTR1;T1运行控制软件
SETBET1;T1溢出中断允许
WAIT33:
LCALLDS20MS
JB,WAIT31
WAIT44:
JNB,WAIT41
CLRET1
CLRTR1
WAIT55:
LCALLDS20MS
JB,WAIT51
WAIT66:
JNB,WAIT61
MOV60H,#00H
MOV61H,#00H
MOV62H,#00H
MOV63H,#00H
MOV64H,#00H
MOV65H,#00H
TIMFUN:
MOVDISPFIRST,#72H;显示时钟数据单元
CLRET1
CLRTR1
AJMPFUNSS11
FUNSS11:
AJMPSTART1
;以下键等待释放时显示不会熄灭用
WAIT21:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT22
WAIT31:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT33
WAIT41:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT44
WAIT51:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT55
WAIT61:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT66
WAIT81:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT88
WAIT91:
LCALLDISPLAY
AJMPWAIT99
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;1秒计时程序;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;T0中断服务程序
INTT0:
PUSHACC;累加器入栈保护
PUSHPSW;状态字入栈保护
CLRET0;关T0中断允许
CLRTR0;关闭定时器T0
MOVA,#0B7H;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位修正值）
MOVA,#3CH;高8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（1秒）重赋初值
CPL07H;闹铃时间隔呜叫用
MOVR0,#71H;指向秒计时单元（71H-72H）
ACALLADD1;调用加1程序（加1秒操作）
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;小于60秒时中断退出
ACALLCLR0;大于或等于60秒时对秒计时单元清0
MOVR0,#77H;指向分计时单元（76H-77H）
ACALLADD1;分计时单元加1分钟
MOVA,R3;分数据放入A
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,ADDHH;
ADDHH:
JCOUTT0;小于60分时中断退出
ACALLCLR0;大于或等于60分时分计时单元清0
LCALLDS20MS;正点报时
SETB08H
MOVR0,#79H;指向小时计时单元（78H-79H）
ACALLADD1;小时计时单元加1小时
MOVA,R3;时数据放入A
CLRC;清进位标志
CJNEA,#24H,HOUR;
HOUR:
JCOUTT0;小于24小时中断退出
ACALLCLR0;大于或等于24小时小时计时单元清0
OUTT0:
MOV72H,76H;中断退出时将分、时计时单元数据移
MOV73H,77H;入对应显示单元
MOV74H,78H;
MOV75H,79H;
LCALLBAOJ
POPPSW;恢复状态字（出栈）
POPACC;恢复累加器
SETBET0;开放T0中断
RETI;中断返回
;****************************************
;;闪动调时程序\秒表功能程序;;
;****************************************
;T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示或秒表计时
INTT1:
PUSHACC;中断现场保护
PUSHPSW;
JB03H,MMFUN;=1时秒表
MOVTL1,#0B0H;装定时器T1定时初值
MOVTH1,#3CH;
DJNZR2,INTT1OUT;秒未到退出中断（50MS中断6次）
MOVR2,#06H;重装秒定时用初值
CPL02H;秒定时到对闪烁标志取反
JB02H,FLASH1;02H位为1时显示单元"熄灭"
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;中断退出
FLASH1:
JB01H,FLASH2;01H位为1时，转小时熄灭控制
MOV72H,7AH;01H位为0时，"熄灭符"数据放入分
MOV73H,7AH;显示单元（72H-73H），将不显示分数据
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;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示
MOV74H,7AH;
MOV75H,7AH;
AJMPINTT1OUT;转中断退出
;
MMFUN:
CLRTR1
MOVA,#0F7H;中断响应时间同步修正,重装初值（10ms）
ADDA,TL1;低8位初值修正
MOVTL1,A;重装初值（低8位修正值）
MOVA,#0D8H;高8位初值修正
ADDCA,TH1;
MOVTH1,A;重装初值（高8位修正值）
SETBTR1;开启定时器T1
MOVR0,#61H;指向秒计时单元（71H-72H）
ACALLADD1;调用加1程序（加1秒操作）
CLRC;
MOVA,R3;
JZFSS1;加1后为00，C=0
AJMPOUTT01;加1后不为00，C=1
FSS1:
ACALLCLR0;大于或等于60秒时对秒计时单元清0
MOVR0,#63H;指向分计时单元（76H-77H）
ACALLADD1;分计时单元加1分钟
MOVA,R3;分数据放入A
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,ADDHH1;
ADDHH1:
JCOUTT01;小于60分时中断退出
LCALLCLR0;大于或等于60分时分计时单元清0
MOVR0,#65H;指向小时计时单元（78H-79H）
ACALLADD1;小时计时单元加1小时
OUTT01:
POPPSW;恢复状态字（出栈）
POPACC;恢复累加器
RETI;中断返回;
;****************************************
;;加1子程序;;
;****************************************
ADD1:
MOVA,@R0;取当前计时单元数据到A
DECR0;指向前一地址
SWAPA;A中数据高四位与低四位交换
ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低四位
ADDA,#01H;A加1操作
DAA;十进制调整
MOVR3,A;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高四位变0
MOV@R0,A;放回前一地址单元
MOVA,R3;取回R3中暂存数据
INCR0;指向当前地址单元
SWAPA;A中数据高四位与低四位交换
ANLA,#0FH;高四位变0
MOV@R0,A;数据放入当削地址单元中
RET;子程序返回
;****************************************
;;分减1子程序;;
;****************************************
;
SUB1:
MOVA,@R0;取当前计时单元数据到A
DECR0;指向前一地址
SWAPA;A中数据高四位与低四位交换
ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低四位
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