電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目：電子時(shí)鐘班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：評(píng)語：成績(jī)摘要針對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的問題，運(yùn)用8051單片機(jī)，proteus軟件，vw(偉福)等軟件，運(yùn)用單片機(jī)中定期計(jì)數(shù)器T0,中斷系統(tǒng)以及按鍵的控制實(shí)現(xiàn)了電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘通過數(shù)碼管顯示，并能通過按鍵的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小時(shí)與分鐘的調(diào)整。時(shí)間的啟動(dòng)與暫停等等。關(guān)鍵字：數(shù)字時(shí)鐘；單片機(jī)；定期計(jì)數(shù)器1引言時(shí)鐘，自他發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的進(jìn)度規(guī)定越來越高，應(yīng)用越來越廣。如何讓時(shí)鐘更好地為人類服務(wù)，如何讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就規(guī)定人們不斷設(shè)計(jì)出新型時(shí)鐘。鈔票，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都使用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替指針顯示器，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分、秒顯示的功能，還可以進(jìn)行時(shí)、分的校對(duì)，片選的靈活性好。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)震蕩定期信號(hào)，重要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定期時(shí)鐘，及定期時(shí)間，它通常有兩種方法實(shí)現(xiàn)：一是軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定期/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，重要用在對(duì)時(shí)間精度要起不高的場(chǎng)合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度規(guī)定很高的情況下，通常采用這種方法。本文重要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定期計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法，以單片機(jī)為核心，輔以必要電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)是指單片機(jī)以及擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、I\O接口、外圍擴(kuò)展的功能芯片以及接口電路。軟件系統(tǒng)涉及監(jiān)控程序和各種應(yīng)用程序。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信息輸入、解決、信息輸出進(jìn)行控制。與單片機(jī)配套的有相應(yīng)的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及擴(kuò)展的存儲(chǔ)器和I\O接口，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可以運(yùn)營。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，往往都會(huì)輸入信息和顯示信息，這就涉及鍵盤和顯示器。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一般都根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)定配置相應(yīng)的鍵盤和顯示器。配置鍵盤和顯示器一般都沒有統(tǒng)一的規(guī)定，有的系統(tǒng)功能復(fù)雜，需輸入的信息和顯示的信息量大，配置的鍵盤和顯示器功能相對(duì)強(qiáng)大，而有些系統(tǒng)輸入/輸出的信息少，這時(shí)也許用幾個(gè)按鍵和幾個(gè)LED指示燈就可以進(jìn)行解決了。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在中配置的鍵盤可以是獨(dú)立鍵盤，也也許是矩陣鍵盤。顯示器可以是LED指示燈，也可以是LED數(shù)碼管，也可以是LCD顯示器，還可以使用CRT顯示器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中鍵盤一般用的比較多的是矩陣鍵盤，顯示器用的比較多的是LED數(shù)碼管尚有LCD顯示器。

2設(shè)計(jì)方案及原理2.1中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)介MCS-51單片機(jī)提供5個(gè)硬件中斷源，2個(gè)外部中斷源，2個(gè)定期計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷TF0和TF1，1個(gè)串行口發(fā)送TI和接受RI中斷。MCS-51單片機(jī)中沒有專門的開中斷和關(guān)中斷指令，對(duì)各個(gè)中斷源的允許和屏蔽是由內(nèi)部的中斷允許寄存器IE的各位來控制的。中斷允許寄存器IE的字節(jié)地址為A8H，可以進(jìn)行位尋址。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，中斷允許寄存器IE的內(nèi)容為00H，假如要開放某個(gè)中斷源，則必須使IE中的總控置位和相應(yīng)的中斷允許位置“1”MCS-51單片機(jī)有5個(gè)中斷源，為了解決方便，每個(gè)中斷源有兩級(jí)控制，高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。通過由內(nèi)部的中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP來設(shè)立，中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的字節(jié)地址為B8H，可以進(jìn)行位尋址。假如某位被置“1”2.2計(jì)數(shù)器定期器簡(jiǎn)介MCS-51系列中51子系列有兩個(gè)16位的可編程定期\計(jì)數(shù)器T0和定期\計(jì)數(shù)器T1。它由加法計(jì)數(shù)器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等組成。方式寄存器用于設(shè)定定期計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式，控制寄存器用于對(duì)定期計(jì)數(shù)器啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制。每個(gè)定期計(jì)數(shù)器既可以對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定期，也可以外部信號(hào)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能通過編程設(shè)定來實(shí)現(xiàn)。定期計(jì)數(shù)器有四種工作方式，通過編程可設(shè)定工作于某種方式。四種工作方式為：13位定期\計(jì)數(shù)器、16位定期\計(jì)數(shù)器、8位自動(dòng)重置定期\計(jì)數(shù)器、兩個(gè)8位定期\計(jì)數(shù)器（只有T0有）。每一個(gè)定期計(jì)數(shù)器定期計(jì)數(shù)時(shí)間屆時(shí)產(chǎn)生溢出，使相應(yīng)的溢出位置位，溢出可通過查詢或中斷方式解決。2.3鍵盤和數(shù)碼管簡(jiǎn)介鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，操作人員一般都是通過鍵盤向單片機(jī)系統(tǒng)輸入指令、地址和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)樸的人機(jī)通信。鍵盤事實(shí)上是一組按鍵開關(guān)的集合，平時(shí)按鍵開關(guān)總是處在斷開狀態(tài)，當(dāng)按下鍵時(shí)它才閉合。鍵盤的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的工作方式有3種：查詢工作方式、定期掃描工作方式和中斷工作方式。LED數(shù)碼顯示管在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常用到LED數(shù)碼管作為顯示輸出設(shè)備，LED數(shù)碼管顯示器雖然顯示信息簡(jiǎn)樸，但它具有顯示清楚、亮度高、使用電壓低、壽命長、與單片機(jī)接口方便等特點(diǎn)，基本上可以滿足單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，所以在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常用到。LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組合起來的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽極兩種。所謂譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的字段碼的方式。對(duì)于LED數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有兩種：硬件譯碼方式和軟件譯碼方式。LED數(shù)碼管在顯示時(shí)，通常有兩種顯示方式：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。在使用時(shí)可以把它們組合起來。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，假如數(shù)碼管個(gè)數(shù)較少，通常用硬件譯碼靜態(tài)顯示，在數(shù)碼管個(gè)數(shù)較多時(shí)，則通常用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。2.4設(shè)計(jì)思想電子時(shí)鐘是運(yùn)用單片機(jī)內(nèi)部的定期器\計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的，它的解決過程如下：一方面設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定期器\計(jì)數(shù)器工作于定期方式，對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)形成基準(zhǔn)時(shí)間，然后對(duì)基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)形成秒，秒計(jì)60次形成分，分計(jì)60次形成小時(shí)，小時(shí)計(jì)24次則計(jì)滿一天。然后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置顯示出來即可。數(shù)碼管顯示可以采用靜態(tài)顯示方法或動(dòng)態(tài)顯示方法。靜態(tài)顯示方法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，接口復(fù)雜，時(shí)鐘顯示一般用6個(gè)或8個(gè)數(shù)碼管。由于系統(tǒng)沒有其他的復(fù)雜的任務(wù)解決，并且顯示的時(shí)鐘信息隨時(shí)都也許變化，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方法線路相對(duì)簡(jiǎn)樸，但需動(dòng)態(tài)掃描，掃描頻率要大于人眼視覺暫留頻率，信息看起來才穩(wěn)定。在具體解決時(shí)，定期器計(jì)數(shù)器采用中斷方式工作，對(duì)時(shí)鐘的形成在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)。在主程序中只需對(duì)定期器計(jì)數(shù)器初始化、調(diào)用顯示子程序和控制子程序。時(shí)間調(diào)整的方法，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)樸的按鍵，可以通過按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)、分的調(diào)整，在主程序中加入了鍵盤設(shè)立子程序。用定期／計(jì)數(shù)器T0，工作于定期，采用方式1，對(duì)12MHZ的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行定期計(jì)數(shù)，形成定期時(shí)間為50ms，所以定期初值為15536(3CB0H)。用片內(nèi)RAM的7BH單元對(duì)50ms計(jì)數(shù)，計(jì)20次秒計(jì)數(shù)器78H單元加1，秒計(jì)數(shù)器加到60則分計(jì)數(shù)器79H單元加1，分計(jì)數(shù)器加到60則時(shí)計(jì)數(shù)器7AH單元加1，時(shí)計(jì)數(shù)器加到24則時(shí)計(jì)數(shù)器清0。然后把秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器提成十位和個(gè)位放到8個(gè)數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，通過數(shù)碼管顯示出來。顯示格式為小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位---分十位、分個(gè)位---秒十位、秒個(gè)位。

3硬件設(shè)計(jì)圖2.1硬件原理圖1圖2.2硬件原理圖2

4軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)模塊程序分為4個(gè)部分：主程序，中斷服務(wù)程序，顯示程序，按鍵解決程序。4.1.1主程序主程序設(shè)立顯示緩沖區(qū)以及定期計(jì)數(shù)器T0初始值，并開始計(jì)數(shù)，反復(fù)調(diào)用鍵盤掃描與顯示子程序。流程如圖3.1。開始顯示緩沖單元0開始顯示緩沖單元0調(diào)用掃描件鍵盤裝載計(jì)數(shù)初值定期器0工作方式1定期開始調(diào)用顯示子程序開中斷圖3.1主程序流程圖4.1.2中斷服務(wù)程序定期計(jì)數(shù)器T0用于時(shí)間計(jì)時(shí)。選擇方式1，反復(fù)定期，定期時(shí)間設(shè)為50ms，定期時(shí)間到則中斷，在中斷服務(wù)程序中用7BH對(duì)50ms計(jì)數(shù)，計(jì)20次則對(duì)秒單元(78H)加1，秒單元加到60則對(duì)分單元(79H)加1，同時(shí)秒單元清0；分單元加到60則對(duì)時(shí)單元(80H)加1，同時(shí)分單元清0；時(shí)單元加到24則對(duì)時(shí)單元清0，標(biāo)志一天時(shí)間計(jì)滿。中斷服務(wù)程序流程圖如圖3.2否否是否否否是是是開始現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，重置初值，啟動(dòng)下一個(gè)50ms定期計(jì)數(shù)器加1秒單元加1，計(jì)數(shù)器清0是否滿20是否滿60分單元加1，秒單元清0是否滿60時(shí)單元加1，分單元清0是否滿24時(shí)單元清0現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)返回圖3.2中斷服務(wù)程序流程圖4.1.3顯示程序本系統(tǒng)共采用8個(gè)顯示塊，從右向左依次是秒各位、秒十位、橫線、分各位、分十位、橫線、時(shí)各位、時(shí)十位，分別連接P2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0，相應(yīng)顯示緩沖區(qū)70H、71H、72H、73H、74H、75H、76H、77H。P2口作為位選線，P0口作為段碼線，數(shù)碼塊為共陽極連接，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法。4.1.4按鍵解決程序按鍵從上到下依次為K0、K1、K2，分別與P1.0、P1.1、P1.2相連接。按下K0鍵后，時(shí)鐘停止計(jì)時(shí)，并進(jìn)入小時(shí)調(diào)整狀態(tài)，按K1或K2鍵可進(jìn)行加1或減1操作，再按一次K0鍵，進(jìn)入分鐘調(diào)整狀態(tài)，同樣按K1或K2鍵可進(jìn)行加1或減1操作，再按下K0鍵則恢復(fù)計(jì)時(shí)狀態(tài)。4.2程序清單ORG0000HLJMPSTARTORG000BH;定期器/計(jì)數(shù)器T0中斷程序入口LJMPINTT0START:MOVR0,#70H;主程序 MOVR7,#0CHINIT:MOV@R0,#00H INCR0 DJNZR7,INIT MOV72H,#0AH MOV75H,#0AH MOVTMOD,#01H MOVTL0,#0B0H MOVTH0,#03CH SETBEA SETBET0 SETBTR0START1:LCALLSCAN LCALLKEYSCAN SJMPSTART1DL1MS:MOVR6,#14H;延時(shí)1MS子程序DL1:MOVR7,#19HDL2:DJNZR7,DL2DJNZR6,DL1 RETDL20MS:ACALLSCAN;延時(shí)20MS子程序 ACALLSCAN ACALLSCAN RETSCAN: MOVA,78H;數(shù)碼管顯示程序 MOVB,#0AH DIVAB MOV71H,A MOV70H,B MOVA,79H MOVB,#0AH DIVAB MOV74H,A MOV73H,BMOVA,7AH MOVB,#0AH DIVAB MOV77H,AMOV76H,B MOVR1,#70H;循環(huán)掃描顯示 MOVR5,#80H;選通最右邊的第一個(gè)數(shù)碼塊 MOVR3,#08HSCAN1:MOVA,R5 MOVP2,A MOVA,@R1 MOVDPTR,#TAB MOVCA,@A+DPTR MOVP0,A LCALLDL1MS INCR1 MOVA,R5 RRA MOVR5,A DJNZR3,SCAN1 MOVP2,#00H MOVP0,#0FFH RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;“0~9”,“-”的共陽極字段碼INTT0: PUSHACC;定期器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序 PUSHPSW CLRET0 CLRTR0 MOVTL0,#0B0H MOVTH0,#03CH SETBTR0 INC7BH MOVA,7BH CJNEA,#14H,OUTT0 MOV7BH,#00 INC78H MOVA,78H CJNEA,#3CH,OUTT0 MOV78H,#00INC79HMOVA,79H CJNEA,#3CH,OUTT0 MOV79H,#00INC7AHMOVA,7AH CJNEA,#18H,OUTT0 MOV7AH,#00OUTT0:SETBET0POPPSWPOPACC RETIKEYSCAN:CLREA;按鍵解決程序 JNBP1.0,KEYSCAN0 JNBP1.1,KEYSCAN1 JNBP1.2,KEYSCAN2KEYOUT:SETBEARETKEYSCAN0:LCALLDL20MSJBP1.0,KEYOUTWAIT0:JNBP1.0,WAIT0 INC7CH MOVA,7CH CLRET0 CLRTR0 CJNEA,#03H,KEYOUT MOV7CH,#00 SETBET0 SETBTR0 SJMPKEYOUTKEYSCAN1:LCALLDL20MSJBP1.1,KEYOUTWAIT1:JNBP1.1,WAIT1 MOVA,7CH CJNEA,#02H,KSCAN11 INC79HMOVA,79HCJNEA,#3CH,KEYOUT MOV79H,#00SJMPKEYOUTKSCAN11:INC7AHMOVA,7AHCJNEA,#18H,KEYOUTMOV7AH,#00SJMPKEYOUTKEYSCAN2:LCALLDL20MS