8051单片机电子时钟设计.docx

1、8051单片机电子时钟设计 单片机原理及应用综合实训报告题目： 电子时钟的设计 院 别： 自动化学院 专 业： 电气工程及其自动化 1 姓 名： 笑嘻嘻 学 号： 2009104143036 指导教师： 祁伟 答辩日期： 2011年9月19日 电子时钟制作摘 要本实训借用实验板的MCS51单片机定时、中断功能完成电子时钟的定时工作，应用8051对单片机I/O口驱动发光二极管、LED进行电子时钟时、分、秒显示。应用8051P3口、8255B口完成时间的设定工作。利用P1口加入华彩设计，如发光二极管按键指示、时钟报时等。再根据电子时钟实际应用完成系统总体设计。，根据系统总体设计完成编程设计工作，最

2、后通电、软件调试、运行。关键词：电子时钟；8051； 8051P3；8255B目录1电子时钟的概述 12电子时钟的硬件电路设计 12.1选用单片机 22.2发光二极管8字数码管的显示 32.3单片机I/O口扩展 42.4独立式按键 53电子时钟软件设计部分 63.1程序流程图 63.2定时中断服务程序流程图 83.3扩展功能程序流程 84电子时钟实用说明 94心得体会 95附录 10程序代码 101电子时钟的概述电子时钟功用，能利用MCS51单片机定时、中断功能完成时间的定时工作。整个系统具有参数设定、时间运行、报时、查询当前年、月、日等功能。开机可显示HELLO-，按某个特定的按键后，时钟还

3、可以开始计时，还可以通过另一些键功能，完成分，时、日、月、年参数设定。参数设定完后，也可以通过一些键继续计时。电子时钟常显示的是当前的时间，年、月、日还可以通过按几个特定的键切换、查询， 6位LED显示查询的内容，如现在的年月日。注意事项：时钟计时时可进行时间查询，但不能更改参数，若要更改参数，必须先停止时钟运行。2电子时钟的硬件电路设计2.1选用单片机MCS51系统选用8051单片机，如图1所示。8051单片机内有4KROM、256字节RAM，程序存放在4KROM。8051单片机最小系统组成有：1）时钟电路：工作时钟；2）复位电路，如图2所示；3）RAM：数据存储4）ROM：程序存储5）I/

4、O接口：与外界交互 晶振电路如图3所示。图3 图2 图12.2发光二极管8字数码管的显示LED显示有静态显示和动态显示两种方式。动态显示接口电路简图如图4所示。将各位数码管的段并联接在一起，由P1口控制（字型口），每一个数码管的共阴极（共阳极）接到P2.0、P2.1作为位选信号。虽说要显示的字型码通过P1口同时送到了每一个数码管，但它们不会同时显示同一个字符，只有控制共阴极（共阳极）的位选信号有效时，对应的数码管才会显示相应字符。这种由字型口控制要显示字符的字形码，依此循环选通每位数码管的位选信号就得到了动态显示效果。它主要是利用人眼的视觉暂留特性及数码管得余光特性，看上去似乎是多位数码管同时

5、显示。是当显示位数较多时，节省硬件，接口电路简单，但显示占用CPU时间。静态显示占用CPU时间短，显示简单、稳定，但当显示位数较多时，占用接口资源多。动态显示接口电路较简单，但占用CPU时间，显示亮度 较静态显示差，一般说，显示位数较多时，采用动态或串并转换；显示位数较少时，采用静态显示方式。 图4静态显示接口电路如图5所示。选用共阴极LED，将共阴极点连接在一起接地，每一位的段选线与一个8位并行口相连，只要将要 显示的字符的字型码送至并行口锁存， 图5LED显示器上便立即显示出该字符，直到CPU送来一个新的字型码为止，由于静态显示每位数码管均有独立的段选码，耗电量大，硬件多。如要外接6个数码

6、管，则需要6个8位并行口。2.3单片机I/O口扩展当单片机构成系统时，常常I/O口不够用，此时可利用MCS51的扩展能力，根据需要扩展相应接口，如可编程接口芯片8255与MCS51单片机连接可扩展I/O；利用MCS-51单片机的 串行口扩展并行I/O接口。实验板原理图的显示部分就是利用串入/并出技术实现2位数码管的显示。2.4独立式按键 键盘是一组按钮式开关的集合，常采用软件来识别。键盘的操作步骤：识键。判断是否有键按下（键入），若有，则需进一步译键。 译键。在有键入的情况下，进一步识别是哪一个键，以便作进一步处理。键义分析。根据识别的结果，明确相应的键义。如果是数字键，应得出输出的数值；如果

7、是功能键，则应知道具体的操作要求。 键盘构成：独立联接式非编码键盘。 特点：每个键相互独立，各自接通一条输入数据线。键未按下时，相应的数据线处于高电平，即为“1”态。当某键按下时，该键所连之数据线接地，即为“0”态。独立联接式编码键盘。 特点：在键数较多时，可采用独立式编码键盘，由4线-16线编码电路进行编码。 矩阵联接式非编码。特点：先使一行线接地，然后检查列线。如果某条列线也是低电位，则可判别两线相交处的某号键已按下。假如在扫描时没有发现有列线为地电位，则说明此行中无键按下。那么可将下一行线接地，如此逐一扫描列线，直到查完最后一行为止。 实验板中键盘电路设计可根据需要组合成独立联接式非编码

8、键盘及矩阵联接式非编码，见图6所示。 图63电子时钟软件设计部分3.1程序流程图编写程序之前先绘制程序流程图，理清思路，使之能简明、直观指示程序流向，且很容易由此编写出具体的源程序。将程序以模块方式分割成具有相应功能的子程序。根据系统功能，合理安排主程序任务，中断服务程序任务。程序设计有两个分支：参数设定及时钟运行。静态参数设定时，定时器关闭，只完成参数“加一键”的设定工作。时钟运行时，启动定时器开始计时。编写程序时， 图7首先理清思路，即通过流程图确定算法。主程序框图 如图7所示。在主程序中，分别初始化了定时器0和外部中断0。定时器0的中断服务程序用于实现时钟运行时的秒加1及进位功能。外部中

9、断0的中断服务程序使r=1。因此，当开始运行程序时，r=0，数码管显示HELLO-；当P3.2按下时，进入外部中断0中断服务程序，使r=1，退出中断服务程序后，时钟开始运行；在时钟 运行过程中，如果分别按下K13、K14、K15可设置时间，查询年、月、日。3.2定时中断服务程序流程图定时中断服务程序流程图如图8所示。图8 图8图83.3扩展功能程序流程扩展功能程序流程如图9所示。图94电子时钟实用说明1、开机时，显示HELLO-。2、按下K16键，电子时钟开始运行，数码管显示时、分、秒。3、按下K13键，进入时间参数设置，此时可再次通过K13键进行年、月日、时分的切换，并通过K12、K14可分

10、别对年、月、日、时、分加1、减1，由此完成时间的设定。4、当数码管显示时分秒，可通过K14、K15查询年、月、日。4心得体会在本次实验中重新复习了单片机实验的内容，更加深了对程序和项目的训练。虽然开始的时候感觉比较，后来经过多天的努力和温习，终于可以把以前半懂不懂的知识比较完整的拼凑在一起。这次实验程序的编写和调试所花时间比较多，写报告的用的时间比较少。对于这次实验的不足之处还是需要更深刻的检讨，希望以后更加努力。5附录程序代码/*/程序名shizhong.C/功能描述：电子时钟 /硬件电路参看实验板/*/#include#include#define uchar unsigned char#

11、define uint unsigned int#define COM8255 XBYTE0xffff#define PA8255 XBYTE0Xfffc#define PB8255 XBYTE0Xfffd#define PC8255 XBYTE0Xfffe#define OSC_FREQ 12000000 /12Mhz#define C1ms (65536 - OSC_FREQ/(12000000/980) /1ms定时 sbit P1_4=P14; /位选控制sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;sbit P2_0=P20; /数码管段码控制

12、asbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;sbit P2_3=P23;sbit P2_4=P24;sbit P2_5=P25;sbit P2_6=P26;sbit P2_7=P27; /数码管段码控制 dpsbit P3_2=P32; /中断、返回计时sbit es=P24; /更新静态显示sbit P1_2=P12; /8255片选P1_2=0 sbit P1_1=P11; /8255片选P1_1=1 sbit P1_0=P10; /8255片选P1_0=0 uchar code hello=0x89,0x86,0xc7,0xc7,0xfc,0x02; /HELLO-ucha

13、r code number1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /动态显示0-9uchar code number2=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6; /静态显示0-9uchar code number3=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10; /动态显示0-9 dp点亮uint year=2011,month=9,day=3,hour=15,minute=35,second=25;uint x,y

14、,m,n,i=0,j=0,k=0,r=0;void Timer_1ms(uint _1ms); /延时1msvoid Set_Init_Timer0(); /定时器0初始化函数void Set_Init_Xint0(); /外部中断0初始化函数void Set_Init_8255(); /8255初始化程序void dis_hello(); /开机显示HELLO-void dis_year(); /显示年void dis_month();void dis_day();void dis_hour();void dis_minute();void dis_second();void undis_s

15、econd(); /不显示秒void set_timer(); /设置时间void dis_year2(); /在查询状态下显示年void dis_day2(); /在查询状态下显示日期void main() Set_Init_Xint0(); Set_Init_8255(); Set_Init_Timer0(); do if(r=0) dis_hello(); else EX0=0; /外部中断0 关中断 dis_hour(); dis_minute(); dis_second(); Set_Init_8255(); switch(PB8255) case 0xDF: set_timer()

16、; break; /PB=0xDF,K13键按下 切换到设置时间程序 case 0xBF: dis_day2(); break; /PB=0xBF,K14键按下 切换到显示日期程序 case 0x7F: dis_year2(); break; /PB=0x7F,K15键按下 切换到显示年的程序 while(1);void Timer_1ms(uint _1ms) /延时函数 TMOD =0x11; TR1 = 1; while (_1ms-) TH1 = C1ms/256; TL1 = C1ms%256; while (!TF1); TF1 = 0; TR1 = 0;void Set_Init

17、_Timer0() /定时器0初始化函数 TMOD=0x11; /定时器0，方式一 TH0=0x3C; TL0=0xAF; /装入初值15535 设成50ms定时器 ET0=1; TR0=1; EA=1;void Set_Init_Xint0() /外部中断0初始化函数 IT0=1; /外部中断0,边沿触发方式 EX0=1; /外部中断0 开中断 EX1=1; /打开总中断void dis_hello() /显示HELLO- P1=0x70; /位选 P2=hello0; /数码管显示H Timer_1ms(5); P1=0xb0; P2=hello1; Timer_1ms(5); P1=0x

18、d0; P2=hello2; Timer_1ms(5); P1=0xe0; P2=hello3; Timer_1ms(5); SCON=0x00; es=0; SBUF=hello4; while(!TI) TI=0; SBUF=hello5; while(!TI) TI=0; es=1; /静态显示更新/对year变量通过除法、取余运算得到各位的数值，并送到对应的数码管上void dis_year() x=year/100; y=x%10; /百位 x=x/10; /千位 m=year%100; n=m%10; /个位 m=m/10; /十位 P1=0x70; P2=number1x; Ti

19、mer_1ms(5); P1=0xb0; P2=number1y; Timer_1ms(5); P1=0xd0; P2=number1m; Timer_1ms(5); P1=0xe0; P2=number1n; Timer_1ms(5); undis_second(); /对month变量通过除法、取余运算得到十位、个位的数值，并送到对应的数码管上void dis_month() x=month/10; y=month%10; P1=0x70; P2=number1x; Timer_1ms(5); P1=0xb0; P2=number1y; Timer_1ms(5);/对day变量通过除法、取

20、余运算得到十位、个位的数值，并送到对应的数码管上void dis_day() x=day/10; y=day%10; P1=0xd0; P2=number1x; Timer_1ms(5); P1=0xe0; P2=number1y; Timer_1ms(5); undis_second();/对hour变量通过除法、取余运算得到十位、个位的数值，并送到对应的数码管上void dis_hour() x=hour/10; y=hour%10; P1=0x70; P2=number1x; Timer_1ms(5); P1=0xb0; P2=number3y; Timer_1ms(5);/对minut

21、e变量通过除法、取余运算得到十位、个位的数值，并送到对应的数码管上void dis_minute() uint x,y; x=minute/10; y=minute%10; P1=0xd0; P2=number1x; Timer_1ms(5); P1=0xe0; P2=number1y; Timer_1ms(5);/对second变量通过除法、取余运算得到十位、个位的数值，并送到对应的数码管上void dis_second() x=second/10; y=second%10; SCON=0x00; es=0; SBUF=number2x; while(!TI) TI=0; SBUF=numb

22、er2y; while(!TI) TI=0; es=1;/将0x00送到显示秒的数码管上，让这两个数码管不显示void undis_second() SCON=0x00; es=0; SBUF=0x00; while(!TI) TI=0; SBUF=0x00; while(!TI) TI=0; es=1;/时间设置函数，K12对变量加1 K13实现变量切换（使用goto语句） K14对变量减1 void set_timer() TR0=0; /关闭定时器0 do for(i=0;i=5;i+) dis_year(); undis_second(); Timer_1ms(5); Set_Init

23、_8255( ); switch(PB8255) case 0xEF: year+; break; /PB=0xEF,K12键按下 year加1 case 0xBF: year-; break; /PB=0xEF,K14键按下 year减1 case 0xDF: goto month; break; /PB=0xDF,K13键按下切换到设置月程序 while(1);month: do if(month=13) /判断进位 month=1; for(i=0;i=5;i+) dis_month(); dis_day(); undis_second(); Set_Init_8255( ); swit

24、ch(PB8255) case 0xEF: month+; break; /PB=0xEF,K12键按下 month加1 case 0xBF: month-; break; /PB=0xEF,K14键按下 month减1 case 0xDF: goto day; break; /PB=0xDF,K13键按下 切换到设置日程序 while(1);day: do if(day=31) /判断进位 day=1; for(i=0;i=5;i+) dis_month(); dis_day(); undis_second(); Set_Init_8255( ); switch(PB8255) case 0

25、xEF: day+; break; /PB=0xEF,K12键按下 day加1 case 0xBF: day-; break; /PB=0xEF,K14键按下 day减1 case 0xDF: goto hour; break; /PB=0xDF,K13键按下,切换到设置时程序 while(1);hour: do if(hour=24) /判断进位 hour=0; for(i=0;i=5;i+) dis_hour(); dis_minute(); dis_second(); Set_Init_8255( ); switch(PB8255) case 0xEF: hour+; break; /P

26、B=0xEF,K12键按下 hour加1 case 0xBF: hour-; break; /PB=0xEF,K14键按下 hour减1 case 0xDF: goto minute; break; /PB=0xDF,K13键按下 切换到设置分程序 while(1);minute: do if(minute=60) /判断进位 minute=0; for(i=0;i=5;i+) dis_hour(); dis_minute(); dis_second(); Set_Init_8255( ); switch(PB8255) case 0xEF: minute+; break; /PB=0xEF,K12键按下 minute加1 case 0xBF: minute-; break;