时钟计时器的设计论文.docx
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时钟计时器的设计论文
单片机的时钟计时器论文
一．内容摘要
二．关键词和引言
三．时钟计时器设计
1方案设计
2原理分析
四．实验器材
五．利用protel99设计电路原理图
1原理图
2PCB图
六调试及性能分析
七．心得体会
八．参考文献
九．时钟计时器使用说明书
1.产品概述
2.技术参数
3.工作原理
4.结构特征
5.使用和维护
十.时钟计时器技术说明书
1.产品概述
2.技术参数
4.结构特征
十一、附录时钟计时器汇编程序清单
一．内容摘要：
时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。
怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？
这就要求人们不断设计出新型时钟。
现今，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，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，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。
本文利用单片机实现数字时钟计时功能的主要内容，其中AT89C52是核心元件同时采用数码管动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。
与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。
它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。
本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89C52芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟
二．关键词：
单片机、数码管、端口、时钟、动态显示。
引言:
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。
单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。
这次设计通过对它的学习、应用，以AT89S52芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由直流电源供电，通过数码管能够准确显
数字时钟是现代社会应用广泛的计时工具，在航天、电子等科研单位，工厂、医院、学校等企事业单位，各种体育赛事及至我们每个人的日常生活中都发挥着重要的作用。
本系统是基于AT89C52单片机设计的一个具有六位LED显示的数字时实时钟，采用独立式按键进行时间调整，同时引入一个内部充电电源在停止外部供电时，仍具有内部计时的功能。
该系统同时具有硬件设计简单、工作稳定性高、价格低廉等优点
三.时钟计时器设计
一、方案设计：
1．我们采用了动态显示的方法来实现LED显示器的数字显示即时钟的6位显示。
2．单片机采用了AT89C52系列，这种单片机具有足够的空余硬件资源，可以实现其他的扩充功能。
3、AT89C52提供以下标准功能：
8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。
同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C52的功能与C51的功能基本上是相同的。
（1）、中断源
MCS－51单片机是一个多中断源的单片机，有五个中断源：
外部
中断0、定时器0中断、外部中断1、定时器1中断和串行接收或发送中断。
各中断源的中断处理程序入口地址如下表1所示：
表1中断向量表
中断源
入口地址
外部中断0
0003H
定时器0
000BH
外部中断1
0013H
定时器1
001BH
串行口
0023H
（2）、中断控制
A、中断的开放或禁止是由中断允许寄存器IE控制的。
IE的格式如下：
EA
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
EA－中断总允许位。
EA＝1，开放总中断，而各个中断源的中断请求是允许还是禁止，分别由各自的中断允许位确定；EA=0，禁止一切中断。
ES－串行口中断允许位。
ET1和ET0分别是定时器T1和T0的中断允许位。
EX1和EX0分别是外部中断1（INT1）和外部中断0（INT0）的中断允许位。
以上五个中断允许位的意义是：
0为禁止中断,1为允许中断。
B、中断源优先级控制－中断优先级寄存器IP。
MCS－51单片机有高、低两个中断优先级，5个中断源可由程序设置为高优先级中断或低优先级中断，实现二级中断嵌套。
一个正在执行的低优先级中断源的中断服务程序，能被高优先级中断源所中断，但不能被同级别的另一个中断源所中断。
MCS－51单片机的5个中断源的优先级由中断优先级寄存器IP的相应位设定。
IP格式如下：
PS
PT1
PX1
PT0
PX0
3．时钟计时器电路系统的总体设计框图如图1所示。
图1
二、原理分析；
1．采用了AT89C52单片机最化应用设计；采用共阳7段LED显示器；P0口输出段码数据；P2.0----P2.5口作列扫描输出;P1.0、P1.1、P1.2、和P1.3口接4个按钮开关，用于调时及功能设置；为了提供共阳LED数码管的列扫描驱动电压，用三极管9012作电源驱动输出；采用12MHz晶振，来提高秒计时的精确性。
2．计时采用了定时器T0中断来实现。
秒表使用定时器T1中断来完成。
主程序循环调用显示子程序和查键子程序，当端口有开关按下时，转入相应功能程序。
程序的设计主程序执行流程如图3
图3；
3．显示子程序；
时间显示子程序每次显示6个连续内存单元的十进制BCD码数据，首地址在地址在调用显示程序先指定。
内存中50H-----55H为闹钟定时单元，60H---65H为秒表计时单元，70H---75H为时钟显示单元。
由于采用7段共阳LED数码管动态扫描实现数据显示，所以显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在在ROM表中。
显示时，先取出内存地址中的数据，然后查得对应的显示用段码从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。
为了显示小数点及“---”、“A”等特殊字符，在显示班级和计时时应采用不同的显示子程序。
4．定时器T0中断服务程序；
定时器T0用于时间计时，定时溢出中断周期为50ms，中断进入先进行定时中断初值校正，当中断累计20次时，对秒计数单元进行加1操作。
时钟计数单元地址分别在70H——71H（秒），76H---77H（分），78H---79（时）中，最大计时值为23时59分59秒。
7AH单元内存放“熄灯符”数据（#0AH），用于时间调整时的闪烁功能。
在计数单元中，采用十进制BCD码计数，满10进位。
T0中断计时程序流程如图4；
图4；
5．定时器T0中断服务程序；
T1中断程序用于批示时间调整单元的闪亮或秒表计数，在时间时间状态下，每过0。
3S左右，将对应应单元的显示数据换成“熄灭符”数据（#AH）。
这样，在调整时间时，对应调整单元的显示数据会间隔闪亮。
在作秒表计时时，每10MS中断1次，计数单元加1，每100次为1S。
秒表计计数单元地址在60H———61H（10毫秒）、62H——63H（秒）、64H-———65H（分）中，最大计数值为99分59.99秒。
T1中断服务程序如图5；
图5
6．调时功能程序；
1.按下P1.0口按键，若按下时间小于1S则进入省电状态；否则进入调分状态，等待操作，此时计时器停止走动。
当再按下P1.0口按键时，若按下时间小于0.5S，则时间加1分钟；若按下时间大于0.5要，则进入小时调整状态。
按下P1.1按键时，可进行减1调整。
在小时调整状态下，当按键按下的时间大于0.5S时，退出时间调整状态，时钟从0S开始计时。
2.秒表功能程序；在正常时钟状态下，若按下P1.1口按键，则进行时钟/秒表显示功能的转换，秒表中断计时程序启动，显示首地址改为60H，LED将显示秒表计时单元60H----65H中的数据。
按下P1.2口的按键开关，可实现秒表清0，秒表启动，秒表计时暂停功能；当再按下P1.1口按键时，关闭T1秒表中断计时，显示首地址又改为70H，恢复正常时间的显示功能。
四.实验器材
器件名称
规格型号
数量
电阻
510
8
电阻
4.7k
6
电阻
10k
5
电解电容
47uF\25V
1
电解电容
10u\16V
1
电解电容
2200uf|25v
1
电解电容
33uf/25V
1
陶瓷电容
103
1
陶瓷电容
30
2
芯片
AT89C52
1
芯片插座
40脚
3
芯片插座
20脚
1
三极管
9012
6
二极管
IN4007
4
数码管
共阳型
6
晶振
12MHz
1
单面覆铜板
16cm*12cm
1
五.利用protel99设计电路原理图
1．原理图
2.PCB图
六．调试及性能分析
1硬件调试
1.硬件调试时可先检查印制板及焊接的质量情况，在检查无误后可通电检查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欧姆电阻即可获得满意的亮度效果。
2.软件调试
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167Hz,实际使用观察时完全没有闪烁。
上电时具有一个滚动显示子程序，可以方便的显示制作日期等信息。
七、心得体会
在这次的课程设计中我遇到了些问题，如：
数码管一直显示00而不跳动，原因就是少了返回指令SJMP；电路焊接短路时会导致数码管全亮，而不显示数字。
在解决这些问题时也是一个再次学习的过程。
从开始接到论文要求到时钟的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。
在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。
这次论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。
通过设计，我在老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。
在此，忠心感谢老师以及许多同学的指导和支持。
八、参考文献；
1、《单片机课程设计指导》楼然苗、李光飞，北京：
北京航空航天大学出版社，2007.7
2．《单片机原理及应用》何桥，北京：
中国铁道出版社，2007.12
3、《单片机教程习题与解答》张俊谟，张迎新北京：
北京航空航天大学出版社
2003.3
4．《单片机控制工程实践技术》付家才北京化学工业出版社2004.3
九．时钟计时器使用说明书
一、概述
由芯片AT89C52构成的时钟计时器，具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。
它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。
目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。
本仪器还具有实时时钟、手动计时的功能。
（正常工作电压5V）
二、技术参数
1．兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写（>1000次）FlashROM
2．32个双向I/O口·256x8bit内部RAM
3．3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-12MHz
4．2个串行中断·可编程UART串行通道
5．2个外部中断源·共6个中断源
6．2个读写中断口线·3级加密位
7．低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功
三、工作原理
系统硬件设计
时钟计时器采用AT89C52单片机最小化应用设计；P1口输出段码数据；P2.0~P2.5作列扫描输出；P1.1、P1.1，P1.2和P1.3接按钮开关，用于调时及功能设置；采用12MHZ的晶振AT89C52作为主控芯片，定期的读取时钟芯片DS1302中的时间并把小时和肥以示在6位LED中，显示时间。
四、结构特征
它体积小，外形尺寸：
16cm*12cm、无外观修饰，完全裸露内部元件、操作方便，便于安装、拆卸与维修。
五、使用和维护
1、使用
（1）与输入信号端连接，接5V直流电。
（2）调时功能按下P1.0口按键，若按下时间小于1s，则进入省电状态；否则进入调分状态，等待操作，此时计时器停止走动。
当再按下P1.0口按键时，若按下时间小于0.5s，则时间加1分<钟>；若按下时间大于0.5s，则进入<小>时调整状态。
按下P1.1时。
在<小>时调整状态下，当按键按下的时间大于0.5s时，退出时间调整状态，时钟从0s开始计时。
（3）在正常时钟状态下，若按下P1.1口按键，则进行时钟/秒表显示功能的转换，秒表中断计时程序启动，显示首址改为60H，LED将显示秒表计时单元60H-65H中的数据。
按下P1.2口说我按键开关，可实现秒表清0、秒表启动、暂停功能；再按下P1.1口时，关闭T1秒表中断计时，显示首址又改为70H，恢复正常时间的显示功能。
2、维护
（1）断电情况下，用万用表检是否有元器件松动，有松动则进行烙牢；
（2）用万用表检测元器件是否接触良好；
（3）检测输入电压是否是5V。
（4）不使用时断开电源，确保电路安全；
（5）尽量保持元件清洁、牢固.
十．时钟计时器技术说明书
一、产品概述
由芯片AT89C52构成的时钟计时器，这种单片机具有足够的空余硬件资源，可以实现其他的扩充功能。
考虑使用电池供电，时钟显示有6位。
采用动态扫描法实现数码管的显示。
电源电压为5V。
单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。
它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。
目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。
本仪器还具有实时时钟、手动计时的功能。
二、技术参数
1．芯片AT89C52图
2．兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写（>1000次）FlashROM
3．32个双向I/O口·256x8bit内部RAM
4．3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz
5．2个串行中断·可编程UART串行通道
6．2个外部中断源·共6个中断源
7．2个读写中断口线·3级加密位
8．低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功
三、工作原理
时钟计时器采用AT89C52单片机最小化应用设计；P1口输出段码数据；P2.0~P2.5作列扫描输出；P1.1、P1.1，P1.2和P1.3接按钮开关，用于调时及功能设置；采用12MHZ的晶振AT89C52作为主控芯片，用于产生时钟信号。
四、结构特征
它体积小，外形尺寸：
16cm*12cm、无外观修饰，完全裸露内部元件、操作方便，便于安装、拆卸与维修。
时钟正面图
时钟反面
附录
AT89C52时钟程序;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;*********************************************************************************************;
;以下程序能用于24小时计时,能作为秒表使用,能定时闹铃1分钟（也可关）.
;使用方法:
开机后在00:
00:
00起开始计时,
（1）长按P1.0进入调分状态:
分单元闪烁
;按P1.0加1,按P1.1减1.再长按P1.0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）按下P1.1进入秒表状态:
按P1.2暂停,再按P1.2秒表清零,再按
;P1.2秒表又启动,按P1.1退出秒表回到时钟状态.（3）按P1.3进入设定闹时状态:
00:
00:
-,可进
;行分设定,按P1.2分加1,再按P1.3为时调整,00:
00:
-,按P1.2时加1,按P1.1闹铃有效,显示为00:
00:
-0,再按
;P1.1闹铃无效（显示00:
00:
-,）,按P1.3调闹钟结束.在闹铃时可按P1.3停闹,不按闹铃1分钟.
;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，
;P1.0、P1.1、P1.2、P1.3为调整按钮，P0口为字符输出口，P2为扫描口，P1.7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，70H-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
BELLEQUP1.7;小喇叭
CONBSEQU2FH;存放报时次数
;
;****************************************
;;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:
LCALLDS20MS
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）
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,#70H;显示单元为70-75H
;以下主程序循环
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加能
JNBP1.2,FUNPT;秒表STOP,PUSE,CLR
JNBP1.3,TSFUN;定时闹铃设定
JB08H,QQQQ
AJMPSTART1;P1.0口为1时跳回START1
;
FUNPT:
LJMPFUNPTT
;以下闹铃时间设定程序,按P1.3进入设定
TSFUN:
LCALLDS20MS
JBP1.3,START1;
WAIT113:
JNBP1.3,WAIT113;等待键释放
JB05H,CLOSESP;闹铃已开的话，关闹铃
MOVDISPFIRST,#50H;进入闹铃设定程序，显示50-55H闹钟定时单元
MOV50H,#0CH;"-"闹铃设定时显示格式00:
00:
-
MOV51H,#0AH;"黑"
;
DSWAIT:
SETBEA
LCALLDISPLAY
JNBP1.2,DSFINC;分加1
JNBP1.0,DSDEC;分减1
JNBP1.3,DSSFU;进入时调整
AJMPDSWAIT
;
CLOSESP:
CLR05H;关闹铃标志
CLRBELL
AJMPSTART1
DSSFU:
LCALLDS20MS;消抖
JBP1.3,DSWAIT
LJMPDSSFUNN;进入时调整
;
SETMM1:
LJMPSETMM;转到时间调整程序SETMM
;
DSFINC:
LCALLDS20MS;消抖
JBP1.2,DSWAIT
DSWAIT12:
LCALLDISPLAY;等键释放
JNBP1.2,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:
升级会员 