数字钟单片机报告.docx
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数字钟单片机报告
武汉大学电子信息学院
电子系统综合设计课程论文
数字钟
专业：
年级：
作者：
指导教师：
2012年6月28日
目录
1作品的背景与意义1
2功能指标设计1
3作品方案设计1
3.1总体方案的选择1
3.1.1方案一1
3.2控制方案比较1
3.3显示方案比较1
3.4...2
4硬件设计2
4.1显示模块电路图2
4.2...3
5软件设计4
5.1主程序流程图4
5.2显示模块流程图4
5.3...5
6系统测试5
6.1测试环境5
6.2测试步骤5
6.3测试数据5
6.4测试结论5
参考文献5
附录1系统电路图7
附录2系统软件代码7
附录3系统器件清单7
·1作品的背景与意义
20世纪末，电子技术获得飞速发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代产品的性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和复杂性容易使人们忘记当前的时间，忘记了要做的事！
当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。
但是，一旦重要的事情，一时的耽误可能酿成大祸。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方向发展。
单片机应用的根本意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机软件来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此广泛用于个人、家庭、车站、码头、办公室等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体震
荡器的广泛应用，使数字钟的精度远远超过老式仪表，钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便，而且大大的扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电器的自动启动等。
所有这些，都是以数字钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及其扩展应用有着非常现实的意义。
基于数字钟在人们生活中的重要性和广泛应用以及目前学的单片机、电力电子等技术，我们组决定做一个实用的数字钟！
2功能指标设计
准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间，小时计时要求为“24翻1”，分和秒的计时要求为60进位，要有校正时间电路，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间。
3作品方案设计
·3.1总体方案的选择
3.1.1方案一
本方案完全用软件仿真实现数字时钟。
原理为：
在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。
该方案具有硬件电路简单的特点。
但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。
而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。
系统由AT89C51、LED数码管、按键、发光二极管等部分构成，能实现时间的调整、定时时间的设定，输出等功能。
系统的功能选择由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4完成。
其中SB0为时间校对，定时器调整功能键，按SB0进入调整状态。
SB1为功能切换键。
第一轮按动SB1依次进入一路、二路、三路定时时间设置提示程序，按SB3进入各路定时调整状态。
定时时间到，二极管发亮。
到了关断时间后灭掉。
如果不进入继续按SB1键，依次进入时间¡年¡位校对、¡月¡位校对、¡日¡位校对、¡时¡位校对、¡分¡位校对、¡秒¡位校对状态。
不管是进入那种状态，按动SB2皆可以使被调整位进行不进位增量加1变化。
各预置量设置完成后，系统将所有的设置存入RAM中，按SB1退出调整状态。
上电后，系统自动进入计时状态，起始于¡00¡时¡00¡分。
SB4为年月日显示转换键，可使原来显示时分秒转换显示年月日。
·3.3.2方案二
本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。
该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。
当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。
基于硬件的考虑，本设计采用方案一完成数字时钟的功能。
3.2控制方案
先将执行设备开启的时间和关闭时间置入RAM某一单元，在计时主程序当中执行几条比较指令，如果当前计时时间与执行设备的设定开启时间相等，就执行一条CLR指令，将对应的那路P3置为高电位，开启；如果当前计时时间与执行设备设定的关闭时间相等，就执行SETB对应的P3置低电位，二极管截止，。
实现此控制功能用到的比较指令为CJNEA，#direct，rel，其转移条件是累加器A中的值与立即数不等则转移。
3.3显示方案
电原理图见附图1。
由6个共阴极的数码管组成时、分、秒的显示。
P0口的8条数据线P0.0至P0.7分别与两个CD4511译码的ABCD口相接，P2口的P2.0至P2.2分别通过电阻R10至R13与VT1至VT3的基极相连接。
这样通过P0口送出一个存储单元的高位、低位BCD显示代码，通过P2口送出扫描选通代码轮流点亮LED1至LED6，就会将要显示的数据在数码管中显示出来。
从P0口输出的代码是BCD码，从P2口输出的就是位选码。
这是扫描显示原理。
·3.4连击功能的实现
按下某键时，对应的功能键解释程序得到执行，如操作者没有释放按键，则对应的功能会反复执行，好象连续执行，在这里我们采用软件延时250ms,当按键没释放则执行下一条对应程序。
利用连击功能，能实现快速调时操作。
·3.5数据与代码转换
由前述可知，从P2口输出位选码，从P0口输出段选码，LED就会显示出数字来。
但P0口的输出的数据是要BCD码，各存储单元存储的是二进制数，也就是和要显示出的字符表达的含义是不一致的。
可见，将要显示的存储单元的数据直接送到P0口去驱动LED数码管显示是不能正确表达的，必须在系统内部将要显示的数据经过BCD码行转换后，将各个单元数据的段选代码送入P0口，给CD4511译码后去驱动数码管显示。
具体转换过程如下：
我们先将要显示的数据装入累加器A中，再将A中的数据转换成高低两位的BCD码，再放回A中，然后将A中的值输出。
如：
有一个单元存储了45这样一位数，则需转换成四位的BCD码：
（0100）（0101）然后放入A中。
A中BCD码，高位四位代表¡4¡低四位代表¡5¡同时送给两个译码器中，译码后¡45¡字就在两个LED中显示出来。
·3.6计时功能的实现与中断服务程序
时间的运行依靠定时中断子程序对时钟单元数值进位调整来实现的。
计数器T0打开后，进入计时，满100毫秒后，重装定时。
中断一次，满一秒后秒进位，满60秒后即为1分钟，分钟单元进位，60分到了后，时单元进位，24小时满后，天单元进位。
这样然后根
据进率，得到年、月、日、时、分、秒存储单元的值，并经译码后，通过扫描程序送LE
D中显示出来，实现时钟计时功能。
累加是用指令INC来实现的。
进入中断服务程序以后，执行PUSHPSW和PUSHA将程序状态寄存器PSW的内容和累加器A中的数据保存起来，这便是所谓的¡保护现场¡.以保护现场和恢复现场时存取关键数据的存储区叫做堆栈。
在软件的控制之下，堆栈可在片内RAM中的任一区间设定，而堆栈的数据存取与一般的RAM存取又有区别，对它的操作，要遵循¡后进先出¡的原则
4硬件设计
4.1显示模块电路图
5软件设计
5.1主程序流程图
5.2定时中断程序流程图
5．3调时功能流程图
附录1系统电路图
附录2系统软件代码
SECEQU32H;秒即时时间\伪指令
MINEQU31H;分
HOUREQU30H;时
DAYEQU35H;日
MONEQU34H;月
YEAREQU33H;年
MIN_1EQU41H;分定时器1路、开存储单元
HOUR_1EQU42H;时
DAY_1EQU43H;
MON_1EQU44H;
YEAR_1EQU45H;
MIN_11EQU40H;分定时器1路、关存储单元
HOUR_11EQU46H;时
DAY_11EQU47H;日
MON_11EQU48H;月
YEAR_11EQU49H;年
;***********************
ORG0000H
ljmpMAIN
ORG0003H;中断转换显示年月日、INT0（SB4键）
LJMPSHOW
ORG000BH;计数中断T0、方式1
LJMPTIME
ORG0013H
LJMPCHANGE;调整时间、定时、INT1（SB0键）
;------主程序
ORG0030H
MAIN:
;--------初始化付值
MOVYEAR,#02
MOVMON,#05
MOVDAY,#01
MOVHOUR,#00
MOVMIN,#00
MOVSEC,#00
CLR40H;定时单元1路清零
CLR41H
CLR42H
CLR43H
CLR44H
CLR45H
CLR46H
CLR47H
CLR48H
CLR49H
;-------开中断
MOVTMOD,#01H;计数、模式1、T0
MOVTL0,#0B0H;100SM计数定时
MOVTH0,#3CH;
clrp3.0
MOV20H,#0AH;10次*100SM
SETBPT0;T0为最高级
SETBTR0;允许计数
SETBET0;允许T0中断
SETBEX0;允许INT0中断
SETBEX1;允许INT1中断
SETBEA;开总中断
;------显示、定时器启动判断
LOOP:
MOVR1,#30H;存储单元
MOVR4,#01H;位选通
MOVR3,#03H;三组显示
NEXT:
MOVA,@R1;
MOVB,#10;将存储单元转换成两高低两组的BCD码
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A;输出
MOVP2,R4
INCR1;下一单元
MOVA,R4;
RLA;位移
MOVR4,A
LCALLDE5SM;延时0.5SM
DJNZR3,NEXT;全扫描显示一偏
;------判断定时输出（只编写了一路）
CJNER7,#88H,LOOP;是8则开，否则、定时已关、转
;---------开
MOVA,YEAR
CJNEA,YEAR_1,LOOP_1;年比较，不等转关
MOVA,MON
CJNEA,MON_1,LOOP_1
MOVA,DAY
CJNEA,DAY_1,LOOP_1
MOVA,HOUR
CJNEA,HOUR_1,LOOP_1
MOVA,MIN
CJNEA,MIN_1,LOOP_1
CPLP3.0
;---------关
LOOP_1:
MOVA,YEAR
CJNEA,YEAR_11,LOOP;年比较
MOVA,MON
CJNEA,MON_11,LOOP
MOVA,DAY
CJNEA,DAY_11,LOOP
MOVA,HOUR
CJNEA,HOUR_11,LOOP
MOVA,MIN
CJNEA,MIN_11,LOOP
CPLP3.0
LJMPLOOP
;-----年月日显示中断子程序
SHOW:
PUSHPSW
pushACC
PUSHB
PUSH01H
PUSH02H
PUSH03H
PUSH04H
MOVR2,#0FFH;中断扫描次数
TURN:
MOVR1,#33H
MOVR4,#01H
MOVR3,#03H
NEXT_1:
MOVA,@R1
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,R4
INCR1
RLA
MOVR4,A
LCALLDE5SM
DJNZR3,NEXT_1
DJNZR2,TURN;反复显示一定时间后返回
POP04H
POP03H
POP02H
POP01H
POPB
POPACC
POPPSW
RETI
;-----计数中断服务子程序
TIME:
PUSHPSW
PUSHACC
PUSHB
PUSH06H
MOVTH0,#3CH;重装计数
MOVTL0,#0BH;
DJNZ20H,OUT;转到中断跳出pop程序
MOV20H,#0AH;重装：
100*10=1000
;-----进位程序
INCSEC
MOVR6,SEC;
CJNER6,#60,OUT;比较
MOVSEC,#00;
INCMIN
MOVR6,MIN
CJNER6,#60,OUT
MOVMIN,#00
INCHOUR
MOVR6,HOUR
CJNER6,#25,OUT
MOVHOUR,#00
INCDAY
MOVR5,MON
CJNER5,#1,MON_22;是否1月、不是转2月
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,OUT;本月是否益出
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
OUT:
POP06H
POPB
POPACC
POPPSW
RETI
MON_22:
MOVR5,MON
CJNER5,#2,MON_33;是否2月、不是转3月
MOVA,YEAR;判断是否瑞年
MOVB,#4
DIVAB
MOVA,B
JNZOUT_1;不是则转（A不为零则转）
MOVR5,DAY
CJNER5,#30,OUT;如是瑞年、判断是否到29天
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
OUT_1:
MOVR5,DAY
CJNER5,#29,OUT;平年二月判断
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
MON_33:
MOVR5,MON
CJNER5,#3,MON_44
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,OUT
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
MON_44:
MOVR5,MON
CJNER5,#4,MON_55
MOVR5,DAY
CJNER5,#31,OUT
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
MON_55:
MOVR5,MON
CJNER5,#5,MON_66
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,OUT
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
MON_66:
MOVR5,MON
CJNER5,#6,MON_77
MOVR5,DAY
CJNER5,#31,OUT
INCMON
MOVDAY,#1
LJMPOUT
MON_77:
MOVR5,MON
CJNER5,#7,MON_88
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,L1
INCMON
MOVDAY,#1
L1:
LJMPOUT
MON_88:
MOVR5,MON
CJNER5,#8,MON_99
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,L2
INCMON
MOVDAY,#1
L2:
LJMPOUT
MON_99:
MOVR5,MON
CJNER5,#9,MON_00
MOVR5,DAY
CJNER5,#31,L3
INCMON
MOVDAY,#1
L3:
LJMPOUT
MON_00:
MOVR5,MON
CJNER5,#10,MON_AA
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,L4
INCMON
MOVDAY,#1
L4:
LJMPOUT
MON_AA:
MOVR5,MON
CJNER5,#11,MON_BB
MOVR5,DAY
CJNER5,#31,L5
INCMON
MOVDAY,#1
L5:
LJMPOUT
MON_BB:
MOVR5,DAY
CJNER5,#32,L6
INCYEAR
MOVMON,#1
MOVDAY,#1
L6:
LJMPOUT
;-------按SB2\定时器年单元加1子程序
SB3_2:
LJMPSHOW_2;二路没编返回
SB3_3:
LJMPSHOW_3;三路没编返回
SB3_1:
MOVA,YEAR_1;调时年单元
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#01H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJNEA,01H,SB3_1
CJNEA,#0FBH,KEY2_7;按SB2转年调整
LJMPMON_111;按SB1往下调月单元
KEY2_7:
CJNEA,#0FDH,SB3_1
INCYEAR_1;1路年单元加1
MOVR5,YEAR_1
CJNER5,#09,SB3_1;益出
MOVYEAR_1,#00H
AJMPSB3_1;
;-------月单元加1子程序
MON_111:
MOVA,MON_1;调时月单元显示
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#02H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJNEA,01H,MON_111
CJNEA,#0FBH,KEY2_8;按SB2转月调整
LJMPDAY_111
KEY2_8:
CJNEA,#0FDH,MON_111
INCMON_1;1路月单元加1
MOVR5,MON_1
CJNER5,#13,MON_111;益出
MOVMON_1,#01H
AJMPMON_111;转到月显
;_------日单元加1子程序
DAY_111:
MOVA,DAY_1;调时日单元显示提示
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#04H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJNEA,01H,DAY_111
CJNEA,#0FBH,KEY2_9;按SB2转日调整
LJMPHOUR_111
KEY2_9:
CJNEA,#0FDH,DAY_111
INCDAY_1;1组日单元加1
MOVR5,DAY_1
CJNER5,#32,DAY_111;益出
MOVDAY_1,#01H
AJMPDAY_111;转到日显
;-------按SB2时单元加1子程序
HOUR_111:
MOVA,HOUR_1;调时时单元显示提示
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#01H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJNEA,01H,HOUR_111
CJNEA,#0FBH,KEY2_10;按SB2转时调整
LJMPMIN_111
KEY2_10:
CJNEA,#0FDH,HOUR_111
INCHOUR_1
MOVR5,HOUR_1
CJNER5,#24,HOUR_111;益出
MOVHOUR_1,#00H
AJMPHOUR_111;转到时显
;-------分单元加1子程序
MIN_111:
MOVA,MIN_1;调时分单元、并显示提示
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#02H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJNEA,01H,MIN_111
CJNEA,#0FBH,KEY2_11;按SB2转分调整
AJMPOFF_CH;按SB3往下调定时：
关单元
KEY2_11:
CJNEA,#0FDH,MIN_111
INCMIN_1;1路分单元加1
MOVR5,MIN_1
CJNER5,#60,MIN_111;益处
MOVMIN_1,#00H
AJMPMIN_111;转到分显
年单元调整
OFF_CH:
MOVA,YEAR_11;调时年单元
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#01H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJNEA,01H,OFF_CH
CJNEA,#0FBH,KEY2_F7;按SB2转年调整
LJMPMON_OFF;按SB1往下调月单元
KEY2_F7:
CJNEA,#0FDH,OFF_CH
INCYEAR_11;1路年单元加1
MOVR5,YEAR_11
CJNER5,#09,OFF_CH;益出
MOVYEAR_11,#00H
AJMPOFF_CH;
;-------月单元加1子程序
MON_OFF:
MOVA,MON_11;调时月单元显示
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOVP0,A
MOVP2,#02H
LCALLREAD
LCALLDE250SM
CJN
升级会员 