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1、#电子时钟设计完美实现最终版电子时钟实验报告一， 实验目的1. 学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LED数码管显示的设计方法。2. 设计任务及要求 利用实验平台上4个LED数码管， 设计带有闹铃功能的数字时钟二，实验要求 A.基本要求：1. 在4位数码管上显示当前时间。显示格式“时时分分” 2. 由LED闪动做秒显示。(3. 利用按键可对时间及闹玲进行设置，并可显示闹玲时间。当闹玲时间到蜂鸣器发出声响，按停止键使可使闹玲声停止。4.实现秒表功能（百分之一秒显示）B.扩展部分：1.日历功能（能对年，月，日，星期进行显示，分辨平年，闰年以及各月天数，并调整）2.音乐闹铃（铃音可选择，闹铃被

2、停止后，闪烁显示当前时刻8秒后，或按键跳入正常时间显示状态）3.定时功能（设定一段时间长度，定时到后，闪烁提示）4.倒计时功能（设定一段时间长度，能实现倒计时显示，时间长减到0时，闪烁提示）5.闹铃重响功能（闹铃被停止后，以停止时刻开始，一段时间后闹铃重响，且重响时间的间隔可调）三，实验基本原理利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显

3、示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。四，实验设计分析针对要实现的功能，采用AT89S51单片机进行设计，AT89S51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。在程序方

4、面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二部分是硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三部分是软件部分：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行

5、分块的编程调试，最终完成程序设计。第四部分是软件画图部分：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。第五部分是软件仿真部分：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能！五，实验要求实现#A.电路设计1. 整体设计此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟，硬件部分主要分以下电路模块：显示电路用8个共阴数码管分别显示，星期（年份），小时、分钟（月份）和秒（日），通过动态扫描进行显示，从而避免

6、了译码器的使用，同时节约了I/0端口，使电路更加简单。单片机采用AT89S51系列，这种单片机应用简单，适合电子钟设计。电路的总体设计框架如下： 2. 分块设计模块电路主要分为：输入部分、输出部分、复位和晶振电路。 输入部分输入信号主要是各种模式选择和调整信号，由按键开关提供。以下为输入部分样例：在本实验中主要用用P3口输入按键信号，还用到了特殊的P0口。对于P0口，由于其存在高阻状态，为了实现开关功能，给其添加上拉电阻，具体如下图所示：% 输出部分本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信号，闹铃脉冲信号，提示灯信号。本实验的数码管是共阴的，为了防止段选信号不能驱动数码管，故在P1口连接上拉

7、电阻后，再送段选信号，以提高驱动，位选信号直接从P2口接入，如下图：闹铃由端输出，模块如下： 晶振与复位电路本实验单片机时钟用内部时钟，模块如下：复位电路为手动复位构成，模块如下：各模块拼接组合，电路总体设计图如下：B.程序设计 程序总体设计本实验用汇编程序完成.?程序总的流程图如下： NOYES 结合电路图，程序设计的整体思路为：接通电源，数码管显示星期数，时，分，秒。并且走时显示LED灯每隔1秒改变一次明暗，此为正常工作模式。以下为在该工作方式下模式选择的按键方式：*1. 按1键日期模式。显示年月日且可调整，调整状态指示灯亮。 日期调整对应键如下：6键年（千位，百位），按一次该位加15键年

8、（十位，个位），按一次该位加14键月，按一次该位加13键日，按一次该位加10键调整状态指示灯灭，返回主程序，显示时间2. 按2键调时模式。显示时分秒且可调整，调整状态指示灯亮。（时间调整对应键如下：6键时，按一次该位加15键分，按一次该位加14键秒，按一次该位清00键调整状态指示灯灭，返回主程序，显示时间3. 按3键闹铃调整模式。显示闹铃时刻且可调整，调整状态指示灯亮。闹铃调整对应键如下：5键时，按一次该位加1JNB ,ZSTZ1 ;按下1键，显示时间，并可调时JNB ,NLTZZ ;按下2键，进行闹铃设置JNB ,DSTZ ;按下3键，进行定时设置JNB ,CESHI ;闹铃测试JNB ,S

9、TOPWATCHTZ ;按下6键，进入秒表方式ACALL DISP ;调用时钟显示子程序JNB ,RERING ;判断是否开启闹铃重响功能RE: JNB ,DSPDKQ ;判断是否开启闹铃功能，没开则去判断定时(FMQPD: ;判断定时值R4,R3是否到零、闹铃时刻是否已到MOV A,HOUR;SUBB A,38H;JZ FEN ;判断小时数是否到闹铃所定时间，若到，则对分进行判断；若不到，则对定时进行判断AJMP DSPDKQFEN:MOV A,MINUTE;SUBB A,37H;JZ MIAO ;判断分是否到闹铃所定时间，若到，则对秒进行判断；若不到，则对定时进行判断AJMP DSPDKQ

10、MIAO:MOV A,SECONDSUBB A,#0JZ SHENGYIN1 ;判断秒是否到闹铃所定时间，若到，则时，分，秒都到达闹铃时刻，进入响铃子程序；若不到则判断定时AJMP DSPDKQRERING: ;闹铃重响判断程序#JNB F0, RE ;标志位F0为0，不进行闹铃重响设定CPL F0MOV 3CH,#1 ;定时判断标志位赋1， 定时判断功能开启JNB ,M1 ;闹铃重响间隔时间选取MOV R4,#0 ;闹铃重响间隔30秒MOV R3,#30AJMP MAINM1: ;闹铃重响间隔60秒MOV R4,#1MOV R3,#0AJMP MAINDSPDKQ: ;判断是否应该进行定时判

11、断MOV A,3CH ;3CH是引入的判断因子，当其为0时，不对定时时间是否到0进行判断JNZ DSPD2 ;当3CH不是0时，跳转到定时判断程序AJMP MAINDSPD2:&MOV A,R4;JZ S_PD ;R4所存定时分数为0,则转而判断R3所存定时秒数AJMP MAIN;S_PD:MOV A,R3;JNZ MAIN ;R4,R3所存参数减为0， 定时长度已到JNB ,SHENGYIN2 ;闹铃重响功能开启时，跳入响铃程序AJMP TISHI ;不是闹铃重响定时，则定时时间到时，跳入提示程序AJMP MAINCESHI:ACALL RINGAJMP MAINSHENGYIN1: ;调用

12、响铃子程序 LCALL RINGAJMP MAINSHENGYIN2:#SETB F0 ;闹铃重响标志位设定LCALL RING ;响铃CLR F0 ;标志位复位AJMP MAINNLTZZ: AJMP NLTZ1 ;跳入闹铃调整程序DSTZ:AJMP DSTZ1 ;跳入定时调整程序在仿真中，我让音乐模块运行，发现音质很好。添加T0中断服务程序，但是将中断进入的间隔变大，即秒进入一次中断，发现音质有所下降，有滋滋声，但比原来的好。最后认定应该是T0中断过于频繁，T1音乐频率发生中断被打破，当单位时间内被打破的次数达到一定程度时，音符和节拍的对应发生紊乱，最终音质变差。虽然如此，我的焊接的电路板

13、的表现却很争气，闹铃音质可以接受！虽然这次实际表现不错，但问题还是有的，还是要解决的，我的方案是把秒表程序放在T1中断服务程序，虽然音乐的发生要用到T1中断，但是秒表的显示和闹铃音乐的演奏上不会重合在一起，闹铃判断是在主程序，而秒表实现是在秒表子程序，故原本相互矛盾的两个功能，在T1中断服务程序中找到了共同的归宿，和谐相处。5，显示数字分隔问题。本实验中用8个共阴极数码管显示日历及其时间，但是8个数码管连在一起，显示过程中不能有效地区分时，分，秒和年，月，日，数码管是两两组合起来，形成某位的十位和个位，故用小数点在适当位置一直保持高亮状态，形成分隔符，实现方便的读取数据。具体方法是，将需要小数

14、点位高亮的数码管找出来，在动态显示扫描到该数码管时，先将提取的字段码的最高位变为1,利用语句 ORL A,#B 实现，修正字码后，再将字码送入P1口显示数字，如此问题得以解决。6，添加倒计时器嘀嘀声提示功能。这个功能我用到了T1中断，作为音调频率发生器，但是T1已经承担了音乐闹铃的音调发生功能，在此通过设立标志位实现中断服务程序的转变。即使我将秒表的实现服务程序放入T1中断实现，也没问题，只要选择标志位判断就可以了。在此，我们用调整状态指示灯的状态来做标志位，具体的说是口做标志位。还有一个问题就是如何使铃声有间隔的响，这就牵涉到定时，在此我们用硬件定时，即T1中断的次数作为定时参数。我的设计是音调响秒，然后用T1延时秒，由于计数器工作于方式1时，12MHZ时钟频率下时，一次中断最多定时65536*1us=秒，为了实现秒的响声间隔，将T1中断1次定时为秒，中断10次后，重新装音调发生计数初值。对于响铃时间的设定原理类似，可以有发声频率求出一次发声定时中断的时间，N次发声定时中断后，使时间变化秒，而后转入发声间隔定时程序。但是随之又产生了问题，进入T1中断后到底重装谁的计数初值，是发声中断定时呢，还是响声间隔定时呢在此我们用到了标志位F0,通过对其设置，实现计数初值的准确装入！设计中，倒计时到最后10秒时，开始发出1KHZ的嘀嘀音，当倒