基于单片机电子时钟方案设计书15491.docx

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基于单片机电子时钟方案设计书15491

设计题目：

电子时钟

设计目的：

应用单片机控制技术，以89c51单片机为核心的电子时钟

设计目标：

在数码管上显示相应的时间，并通过一个控制键来实现时间的调整和是否进入省电模式的转换

关键词：

单片机；电子时钟；键盘控制

引言：

1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。

现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。

从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。

现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。

1设计要求

功能：

电子时钟能够显示时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，而且其片选的灵活性强。

并且是以单片机为核心来设计的。

2方案论证与对比

2．1单片机的型号选择

通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择。

2．2数码管显示工作原理

数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。

有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。

共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。

共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。

阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。

通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。

而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。

即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。

数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。

静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。

动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。

利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。

3系统硬件电路的设计

总体硬件原理图如图1所示

图1系统电路原理图

AT89C51因为其含一个可擦除的ROM，以及其存储数据的时间长度可达10年之久所以选其作为该设计的核心控制部件。

3.1键盘电路设计

该设计只用了一个键盘，但实现的功能却是比较完善，减少了硬件资源的损耗，该键盘可以实现小时和分钟的调节以及控制是否进入省电模式。

当按键按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。

达到时间调节的目的。

选择的多功能按键如图2所示。

图2多功能控制键

3.2主控模块89C51

89C51是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASHROM技术，晶振时钟为12MHz。

89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。

第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。

4系统软件设计

4.1系统软件概述

在主程序的开始定义了一组固定单元用来存储计数的分、秒、时的存储单元。

在主程序中，对不同的按键进行扫描，实现秒表，时间调整。

系统总体流程图如图3所示。

图3总体流程图

系统子程序流程图如图4所示。

5系统测试

本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、延时程序四大模块。

在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下面对部分模块作介绍。

系统开始仿真的仿真图如图5系统仿真图所示。

图5系统仿真图

6总结

通过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间增大。

损耗了过多的内存资源。

本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。

在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。

我知道，今后我的路还是很长，我要学的东西也有很多。

通过这次实习，我深刻的认识到计算机专业的路的不平坦，但我会以一种良好的态度去迎接每一个挫折和挑战。

参考文献

[1]谢自美．电子线路设计·实验·测试[M]．武汉：

华中理工大学出版社，1992.

[2]何立民．单片机应用系统设计[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，1993.

[3]楼然笛．单片机开发[M]．北京：

人民邮电出版社，1994.

[4]付家才．单片机控制工程实践技术[M]．北京：

化学工业出版社2004.3.

[5]李光才．单片机课程设计实例指导[M]．北京：

北京航空航天大学出版社2004.

[6]朱定华．单片机原理及接口技术实验[M]．北京：

北方交通大学出版社2002.11.

[7]刘湘涛．江世明．单片机原理与应用[M].北京:

电子工业出版社,2006.

附录一部分程序清单

源程序

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

START:

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（标志用）

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秒定时用初值（50MS×20）

START1:

LCALLDISPLAY。

调用显示子程序

JNBP3.7,SETMM1。

P3.7口为0时转时间调整程序

SJMPSTART1。

P3.7口为1时跳回START1

SETMM1:

LJMPSETMM。

转到时间调整程序SETMM

。

。

1秒计时程序。

。

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

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0MOVR0,#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0MOVR0,#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。

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。

。

。

T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示

INTT1:

PUSHACC。

中断现场保护

PUSHPSW。

MOVTL1,#0B0H。

装定时器T1定时初值MOVTH1,#3CH。

DJNZR2,INTT1OUT。

0.3秒未到退出中断（50MS中断6次）

MOVR2,#06H。

重装0.3秒定时用初值

CPL02H。

0.3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

。

。

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

。

。

清零程序。

。

CLR0:

CLRA。

清累加器

MOV@R0,A。

清当前地址单元

DECR0。

指向前一地址

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1秒延时程序

JBP3.7,CLOSEDIS。

键按下时间小于1秒，关闭显示（省电）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:

JNBP3.7,SET1。

P3.7口为0（键未释放），等待

SETB00H。

键释放，分调整闪烁标志置1

SET4:

JBP3.7,SET3。

等待键按下

LCALLDL05S。

有键按下，延时0.5秒

JNBP3.7,SETHH。

按下时间大于0.5秒转调小时状态

MOVR0,#77H。

按下时间小于0.5秒加1分钟操作

LCALLADD1。

调用加1子程序

MOVA,R3。

取调整单元数据

CLRC。

清进位标志

CJNEA,#60H,HHH。

调整单元数据与60比较

HHH:

JCSET4。

调整单元数据小于60转SET4循环

LCALLCLR0。

调整单元数据大于或等于60时清0

CLRC。

清进位标志

AJMPSET4。

跳转到SET4循环

CLOSEDIS:

SETBET0。

省电（LED不显示）状态。

开T0中断

SETBTR0。

开启T0定时器（开时钟）

CLOSE:

JBP3.7,CLOSE。

无按键按下，等待。

LCALLDISPLAY。

有键按下，调显示子程序延时削抖

JBP3.7,CLOSE。

是干扰返回CLOSE等待

WAITH:

JNBP3.7,WAITH。

等待键释放

LJMPSTART1。

返回主程序（LED数据显示亮）

SETHH:

CLR00H。

分闪烁标志清除（进入调小时状态）

SETHH1:

JNBP3.7,SET5。

等待键释放

SETB01H。

小时调整标志置1

SET6:

JBP3.7,SET7。

等待按键按下

LCALLDL05S。

有键按下延时0.5秒

JNBP3.7,SETOUT。

按下时间大于0.5秒退出时间调整

MOVR0,#79H。

按下时间小于0.5秒加1小时操作

LCALLADD1。

调加1子程序

MOVA,R3。

CLRC。

CJNEA,#24H,HOUU。

计时单元数据与24比较

HOUU:

JCSET6。

小于24转SET6循环

LCALLCLR0。

大于或等于24时清0操作

AJMPSET6。

跳转到SET6循环

SETOUT:

JNBP3.7,SETOUT1。

调时退出程序。

等待键释放

LCALLDISPLAY。

延时削抖

JNBP3.7,SETOUT。

是抖动，返回SETOUT再等待

CLR01H。

清调小时标志

CLR00H。

清调分标志

CLR02H。

清闪烁标志

CLRTR1。

关闭定时器T1

CLRET1。

关定时器T1中断

SETBTR0。

开启定时器T0

SETBET0。

开定时器T0中断（计时开始）

LJMPSTART1。

跳回主程序

SET1:

LCALLDISPLAY。

键释放等待时调用显示程序（调分）

AJMPSET2。

防止键按下时无时钟显示

SET3:

LCALLDISPLAY。

等待调分按键时时钟显示用

AJMPSET4

SET5:

LCALLDISPLAY。

键释放等待时调用显示程序（调小时）

AJMPSETHH1。

防止键按下时无时钟显示

SET7:

LCALLDISPLAY。

等待调小时按键时时钟显示用

AJMPSET6

SETOUT1:

LCALLDISPLAY。

退出时钟调整时键释放等待

AJMPSETOUT。

防止键按下时无时钟显示

。

。

显示程序。

。

DISPLAY:

MOVR1,#70H。

指向显示数据首址

MOVR5,#0FEH。

扫描控制字初值

PLAY:

MOVA,R5。

扫描字放入A

MOVP3,A。

从P3口输出

MOVA,@R1。

取显示数据到A

MOVDPTR,#TAB。

取段码表地址

MOVCA,@A+DPTR。

查显示数据对应段码

MOVP1,A。

段码放入P1口

LCALLDL1MS。

显示1MS

INCR1。

指向下一地址

MOVA,R5。

扫描控制字放入A

JNBACC.5,ENDOUT。

ACC.5=0时一次显示结束

RLA。

A中数据循环左移

MOVR5,A。

放回R5内

AJMPPLAY。

跳回PLAY循环

ENDOUT:

SETBP3.5。

一次显示结束,P3口复位

MOVP1,#0FFH。

P1口复位

RET。

子程序返回

TAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H

DB92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH

。

共阳段码表

。

。

延时程序。

。

。

1MS延时程序，LED显示程序用

DL1MS:

MOVR6,#14H

DL1:

MOVR7,#19H

DL2:

DJNZR7,DL2

DJNZR6,DL1

RET

。

20MS延时程序，采用调用显示子程序以改善LED的显示闪烁现象

DS20MS:

ACALLDISPLAY

ACALLDISPLAY

ACALLDISPLAY

RET

20MS延时程序，用作按键时间的长短判断

DL1S:

LCALLDL05S

LCALLDL05S

RET

DL05S:

MOVR3,#20H。

8毫秒*32=0.196秒

DL05S1:

LCALLDISPLAY

DJNZR3,DL05S1

RET

END。

程序结束