根據(jù)51單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計

1、安陽師范學(xué)院單片機技術(shù)課程實踐基于89C51單片機可調(diào)數(shù)字鐘的仿真設(shè)計班級: 姓名：學(xué)號:輔導(dǎo)老師:設(shè)計時間:1.設(shè)計目的1.1設(shè)計目的（1）掌握51系列內(nèi)部定時/計數(shù)器的原理和基本應(yīng)用；（2）掌握使用單片機處理復(fù)雜邏輯的方法；（3）掌握多位數(shù)碼管動態(tài)顯示的方法；（4）掌握獨立式（和矩陣）鍵盤的編程方法；（5）掌握利用匯編語言編寫單片機系統(tǒng)的應(yīng)用軟件的方法；（6）鞏固，加深和擴大單片機應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運用所學(xué)知識解 決工業(yè)控 制的能力；（7）培養(yǎng)針對課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊，圖表及文獻資料的自學(xué)能力，提高 組成系統(tǒng)，編程，調(diào)試的動手能力；（8）熟悉單片機用系統(tǒng)開發(fā)，研制的過程，

2、軟硬件設(shè)計方法，內(nèi)容及步驟（9）了解數(shù)字鐘的組成及工作原理1. 2設(shè)計性能（1）用51單片機的定時/計數(shù)器TMRO產(chǎn)生一秒的定時時間，作為秒計數(shù)時間；（2）當一秒產(chǎn)生時，秒計數(shù)加1；（3）開機時，顯示00.00.00,并開始連續(xù)計時；（4）計時滿23. 29. 59時，返回00. 00. 00重新開始計時；（5）在以上設(shè)計基礎(chǔ)上，在單片機的I/O口上分別接入四個按鍵：K0控制“秒”的調(diào)整，每按一次加1秒；K1控制“分”的調(diào)整，每按一次加1分；K2控制“時”的調(diào)整，每按一次加1小時；K3時間復(fù)位按鍵。2.系統(tǒng)電路的方案2. 1實現(xiàn)時鐘計時的基本方法用AT89C51單片機的定時/計數(shù)器TO產(chǎn)生一秒

3、的定時時間，作為秒計數(shù)時間，當一 秒產(chǎn)生時，秒計數(shù)加1開機時。顯示00-00-00的時間，開始計時；計時滿23-59-59時，返回00-00-00重新計時AT89C51單片機的內(nèi)部16位定時/計數(shù)器是一個可編程定時/計數(shù)器，它既可以工作 在13位定時方式，也可以工作在16位定時方式和8位定時方式。只要通過設(shè)置特殊功能寄 存器TMOD ,即可完成。定時/計數(shù)器何時工作也是通過TCON特殊功能寄存器來設(shè)置的。在此設(shè)計中，選擇16位定時工作方式。對于T0來說，系統(tǒng)時鐘為12MHz ,最大定 時也只有65536us ,即65. 536ms,無法達到我們所需要的1秒的定時，因此，必須通過 軟件來處理這個

4、問題，假設(shè)取T0的最大定時為50ms ,即要定時1秒需要經(jīng)過20次的50ms的定時。對于這20次計數(shù)，就可以采用軟件的方法來統(tǒng)計了。設(shè)定TMOD二01H,設(shè)置定時/計數(shù)器0工作在方式1。給TO定時/計數(shù)器的THO , TLO裝入預(yù)置初值，通過下面的公式可以計算出：N=t/Ty= (50X10A-3)/(l X10A-6) =50000X二65536-50000二15536二3CB0H即TH0=3CH, TLO=OBOH.這樣，當定時/計數(shù)器0計滿50ms時，產(chǎn)生一個中斷，我們可以在中斷服務(wù)程序中，對 中斷次數(shù)加以統(tǒng)計，以實現(xiàn)數(shù)字鐘的邏輯功能。2 2數(shù)字鐘的時間顯示顯示器的時間顯示采用動態(tài)掃描電

5、路驅(qū)動形式，以達到簡化電路的目的。但要注意所需的驅(qū)動電流比靜態(tài)驅(qū)動時要大，因此要增加驅(qū)動電路。可采用74LS244或者晶體管；其中74LS244是用來驅(qū)動段選碼，晶體管是驅(qū)動位選碼。電子鐘的時鐘時間在六位數(shù)碼管上進行顯示，因此，在內(nèi)部RAM中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共8個單元LED8LED7LED6LED5LED4LED3LED2LED137H36H35H34H33H32H31H30H小時分隔符分鐘分隔符秒3系統(tǒng)的硬件設(shè)計3. 1單片機的功能介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位 微處理器，俗 稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲

6、器的單片機。單片機的可 擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸岀管腳相兼 容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高 效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示U119XTAL2F i D/AD0PO 1/AD1PC 2/AD2PC 3/AD3 re4VAD4PO 5/AD5POE/ADBPC A AD/3A，37送35TH32P2. Q/WP2. 1/A9-2

7、 2 y J =2禺iM 1 P2.W12 P2.5/A13 P2.&/A14 P2.715L1F1 2 ri 3ri 4 r is lieli：TT1?irieI?PS. TRLjXDXD而T門TIOR/T係4/3.s 32 3 gj口P3旳飛圖3. 1單片機AT89C52引腳功能簡化圖3 2時鐘振蕩電路時鐘振蕩器即時鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生整個芯片內(nèi)部各功能電路正常操作所需的時鐘脈沖和 定時信號。最常用的一種電路連接方法是，在XTAL1和XTAL2這2只引腳之間外接一只晶體 振蕩器XTAL和2只電容C1和C2到地（如圖5-3所示），與片內(nèi)電路共同構(gòu)成一個多諧振 蕩器電路。其振蕩頻率取決于

8、外接石英晶體振蕩器元件XTAL的固有頻率，常選取12MHZ或6MHZ的晶振。典型的晶振取11. 0592MHz（因為可以準確地得到9600波特率和19200波 特率，用于 有串口通訊的場合）/12MHz（產(chǎn)生精確的uS級時歇，方便定時操作）特別注意對于31腳（EA/Vpp），當接高電平時，單片機在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行；當接低電平 時，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。3 3鍵盤控制電路鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤 別的稱為非編碼鍵盤;C2亠C1C2C1.而靠軟件編程來識在單片機

9、組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。也有用到編碼鍵盤的。非編碼鍵盤有分為：獨立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。下圖是非編碼鍵盤式5-6控制電路。圖3. 3鍵盤控制電路按鍵在閉合和斷開時，觸點會存在抖動現(xiàn)象為使CPU能正確地讀出端口的狀態(tài)，對每一次按鍵只作一次響應(yīng)，就必須考慮如何去除抖動，常用的去抖動的方法有兩種： 硬件方法和軟件方法。單片機中常用軟件法，軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得端口為低 的信息后，不是立即認定按鍵已被按下，而是延時10毫秒或更長一些時間后再次檢測端口，如 果仍為低，說明按鍵的確按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。而在檢測到按鍵 釋放后（端口為高）再延

10、時5-10個毫秒，消除后沿的抖動，然后再對鍵值處理。不過一般情 況下，我們通常不對按鍵釋放的后沿進行處理，實踐證明，也能滿足一定的要求。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4. 1系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖這次的數(shù)字鐘設(shè)計用到很多子程序，最好將它們分為若干個相對獨立且相互聯(lián)系的部分。主程序是先開始，然后啟動定時器，定時器啟動后在進行按鍵檢測,開始小時計數(shù)值清0圖4.1數(shù)字鐘工作流程圖4 2系統(tǒng)中斷流程圖單片機一般允許有多個中斷源，當幾個中斷源同時向CPU請求中斷時，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷檢測完后，就可以顯不時間O以下是數(shù)字鐘工作的流程圖。 顯示初始化，設(shè)置定時器，定時50毫秒,根據(jù)計數(shù)值顯示時間請求源的問題（優(yōu)先

11、級問題），一般根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊，優(yōu)先 處理最緊急事件的中斷請求，于是便規(guī)定每一個中斷源都有一個中斷優(yōu)先級別，并且CPU總 是響應(yīng)級別最高的中斷請求。當CPU正在處理一個中斷源請求的時候，又發(fā)生了另一個優(yōu)先級比它高的中斷源請求, 如果CPU能夠暫時中止對原來中斷處理程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級更高的中斷源請求， 待處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來的低級中斷處理程序，這樣的過程稱為中斷嵌套。以下圖是定時器中斷服務(wù)子程序流程圖圖4. 2定時器屮斷服務(wù)子程序流程圖4. 3子程序說明4. 3. 1按鍵掃描按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢 測分按鍵是否按下，分

12、按鍵如果按下，分就加1;如果沒有按下，就 檢測時按鍵是否按下，時 按鍵如果按下，時就加1；如果沒有按下，就檢測復(fù)位鍵是否按下，復(fù)位健按鍵如果按下， 時鐘就復(fù)位。如果沒有按下，把時間顯示出來。4. 3. 2數(shù)碼管動態(tài)掃描時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯 示，再然后 是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管 有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和 相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留特性，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在 顯刀

13、J5.數(shù)字鐘元件清單和軟件介紹5. 1數(shù)字鐘元件清單列元件清單的主要目的是為了更好地理論聯(lián)系實際，為了硬件設(shè)計和仿真起到了不可磨滅的作用，做到心中有數(shù)。以下是數(shù)字鐘的元件清單兀件名稱規(guī)格型號數(shù)量（個）單片機AT89C511電阻RES/10K, RES/2205,8晶振11.0592MHz1電容30pF/220uf2,1按鍵BUTTON4排阻RESPACK-8/10K1鎖存器74LS2451液晶顯示7SEG-MPX6-CC1二極管1N41484表5.1電子鐘元器件清單5. 2軟件調(diào)試打開程序調(diào)試軟件keil uVision3,在里面新建一個工程，接著新建文件，編寫相應(yīng)程序。編寫好的各個程序進行編

14、譯與連接。但若是在該過程中，看見我們編好的程序 有錯誤，那么根據(jù)他相應(yīng)的提示來修改錯誤，直到該程序能夠正確 編譯為止。能夠正常編譯的 程序說明沒有什么問題了，此時我們在點擊相關(guān)欄目，讓它生成我們在硬件仿真時所需要 的.HEX文件。5. 3硬件調(diào)試打開Proteus仿真軟件，按照方案所選的電路元件來設(shè)計整體電路，先把芯片按一定的 位置放好，然后按相應(yīng)的對象進行連接，連接時需仔細，以免調(diào)試 時發(fā)生錯誤。做好之后把編 程所生成的。HEX文件加載到AT89C52中，運行仿真軟件，查看運行效果。如果運行出錯那 么就根據(jù)他相應(yīng)的提示來修改錯誤，直 到仿真成功為止。總結(jié)通過本次仿真的設(shè)計，我遇到很多自己不理

15、解的問題及書本上或是我以前沒 有看見過的 知識點。在面對這些問題時，我首先采用的是上網(wǎng)搜尋的方法，在根 據(jù)別人的提示，想想 自己的問題出在哪里，該怎么解決。當我還是無法想到解決的辦法時，我就帶著自己的問題 到圖書館查閱資料或找同學(xué)互相交流，如果我的問題還是沒有解決，我就帶著問題去問我們 的指導(dǎo)老師，讓他幫我解決。采用這樣的方法，我的很多問題都迎刃而解了！其次，我不但 努力解決自己遇到的問題，還幫助同學(xué)解決他們遇到的問題。這樣一來，我的知識得到了進 一步的鞏固，同學(xué)的問題也得到了相應(yīng)的解決，我達到了一舉雙收的效果，我為此而感到高 興。讓我覺得仿真的最大成果是：知道了將理論用到實際當中時，會遇到很

16、多的問題。需要 我們一個一個地把它解決，根據(jù)自己所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識分析具體原因，具體問題具體分 析，再逐一把它克服掉。知道理論與實際的差距，所以以后 要多加強實際動手的能力。因 此，學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐相結(jié)合的方式，理 論的問題，也就是實踐性的課題。這種做 法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和 解決問題的能力。最后，我相信以后不管遇到什么困難和挫折，不要畏懼，要敢于向前探 索。這樣問題才能迎刃而解附錄一系統(tǒng)程序源代碼START:MOVDPTR, STABLEMOVHOUR, #0;初始化MOVMINUTE, #0MOVSECOND,#0S_SE

17、T BIT Pl. 0;數(shù)字鐘秒控制位M_SET BIT Pl. 1;分鐘控制位H_SET BIT Pl. 2;小時控制位RESET BIT Pl. 3;復(fù)位鍵SECONDEQU30HMINUTEEQU31HHOUREQU32HTCNTEQU34H0000HORGSJMPSTARTORGOBHLJMPINT TO;定時器0溢出中斷矢量MOVTCNT, #0;計數(shù)值賦0MOVTMOD, #01H;定時器/計數(shù)器工作在方式1MOVTHO, #3CH;定時50毫秒MOVTLO, #0B0HMOV IE, #82H ;EA中斷總允許位置1 SETB TRO;允許TO累加計數(shù)。;判斷是否有控制鍵按下，是

18、哪一個鍵按下Al: LCALLDISPLAYMOVPl, #OFFH;把Pl腳置成高電平JNBS_SET, SIJNBM_SET, S2JNBH_SET, S3JNBRESET, S4LJMPAl;如果沒有鍵按下重新檢測SI: LCALLDELAY;有$SET鍵按下去抖動JB S_SET, Al;確實有鍵按下進入下面處理，否則為干擾重新檢測INCSECOND;秒值加1LCALLDISPLAYMOVA, SECONDCJNEA, #60, JO;判斷是否加到60秒MOVSECOND, #0LJMPJO;等待按鍵彈起來，按一次，只加一次S2: LCALL DELAY;有M_SET鍵按下去抖動JB

19、M_SET, AlINCMINUTE;分鐘值加1LCALLDISPLAYMOVA, MINUTECJNEA, #60, JI;判斷是否加到60分MOVMINUTE, #0LJMPJIS3: LCALL DELAY;有H_SET鍵按下去抖動JB H_SET, AlINCHOUR;小時值加1LCALLDISPLAYMOVA, HOURCJNEA, #24, J2；判斷是否加到24小時MOVHOUR, #0LJMPJ2S4: LCALL DELAY有RESET鍵按下去抖動JB RESET, AlLJMP STARTJO: JB S_SET, AlLCALL DISPLAYSJMP JOJI: JB

20、M_SET, AlLCALL DISPLAYSJMP JIJ2: JB H_SET, AlLCALL DISPLAYSJMP J2;定時器中斷服務(wù)程序（每50ms中斷一次），對秒，分鐘和小時的計數(shù)INT_T0: MOVTHO, #3CHMOVTLO, #OBOHINCTCNTMOVA, TCNTCJNEA, #20, RETUNE;計時1秒INCSECONDMOVTCNT, #0MOVA, SECONDCJNEA, #60, RETUNEINCMINUTEMOVSECOND, #0MOV A, MINUTECJNE A, #60, RETUNEINCHOURMOVMINUTE, #0MOVA, HOURCJNEA, #24, RETUNEMOVHOUR, #0MOVMINUTE, #0MOVSECOND, #0MOVTCNT, #0RETUNE: RETI;顯示控制子程序DISPLAY:MOVA, SECOND:顯示秒MOVB, #10DIVAB;商和余數(shù)分別保留在A和BCLRP3. 6MOVCA, A+DPTR;把A+DPTR指定單元內(nèi)容復(fù)制到AMOVPO, A;將A中查得結(jié)果送PO端口顯示LCALLDELAYSETBP3. 6MOVA, BCLRP3. 7MOVCA,