電子時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告_電子時(shí)鐘

1、電子時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)8051定時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)處理、按鍵掃描及LED數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上4個(gè)LED數(shù)碼管，設(shè)計(jì)帶有鬧鈴功能的數(shù)字時(shí)鐘，要求：1在 4 位數(shù)碼管上顯示當(dāng)前時(shí)間，顯示格式為“時(shí)時(shí)分分”；2.由LED閃動(dòng)做秒顯示；3利用按鍵可對(duì)時(shí)間及鬧玲進(jìn)行設(shè)置，并可顯示鬧玲時(shí)間。當(dāng)鬧玲時(shí)間到蜂鳴器發(fā)出音樂，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。三、工作原理及設(shè)計(jì)思路利用單片機(jī)定時(shí)器完成計(jì)時(shí)功能，定時(shí)器0計(jì)時(shí)中斷程序每隔5ms中斷一次并當(dāng)作一個(gè)計(jì)數(shù)，每中斷一次計(jì)數(shù)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)200 次時(shí)，則表示1s 到了，秒變量加1,同理再判斷是否1min鐘到了，再判斷是否1h到了。為

2、了將時(shí)間在 LED數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動(dòng)態(tài)顯示法實(shí)現(xiàn) LED顯示。鬧鈴聲由交流蜂鳴器產(chǎn)生，電路如右圖，當(dāng)P1.7 輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會(huì)發(fā)出不同的聲音。四、電路設(shè)計(jì)及描述(1) 硬件連接部分：在 ZKS-03 單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)儀上有四位共陽 LED 數(shù)碼管，其標(biāo)號(hào)分別為LED1LED4為了節(jié)省MCU勺I/O 口，采用串行接口方式，它僅占用系統(tǒng)2個(gè)I/O口，即P1.0 口和P1.1 口，一個(gè)用作數(shù)據(jù)線 SDA另一個(gè)用作時(shí)鐘信號(hào)線 CLK它們都通過跳線選擇器JP1 相連。由于采用共陽LED數(shù)碼管，它的陰極分別通過限流電阻

3、R20R27連接至?xí)r空制 KD_0KD_Q7這樣控制8個(gè)發(fā)光二極管，就需要 8個(gè)I/O 口。但由于單片機(jī)的 I/O 口資源是有限的，因此常采用實(shí)驗(yàn)電路所示的串并轉(zhuǎn)換電路來擴(kuò)充系統(tǒng)資源。串并轉(zhuǎn)換電路其實(shí)質(zhì)是一個(gè)串入并處的移位寄存器，串行數(shù)據(jù)再同步移位脈沖CLK的作用下經(jīng)串行數(shù)據(jù)線 SD用巴數(shù)據(jù)移位到KD_0KD_Q端，這本¥僅需2根線就可以分別控制8 個(gè)發(fā)光二極管的亮滅。而P0 口只能作地址/數(shù)據(jù)總線，P2 口只能作地址總線高8位，P3.0、P3.1作為串行輸入、輸出接口，實(shí)驗(yàn)儀上單片機(jī)可用作I/O 的口僅有：P1.0-P1.7 ， 8 位；P3.2、 P3.3、 P3.4、 P3.5

4、， 4位。其中：P1.0用作數(shù)據(jù)線SDA P1.1用作時(shí)鐘信號(hào) CLK,所以P1.0和P1.1 應(yīng)該接對(duì)應(yīng)跳線的A 位，即跳線的中間和下面相連。P1.3、 P1.4、 P1.5 和 P1.6是四個(gè)數(shù)碼管的位掃描線，其中P1.6對(duì)應(yīng)數(shù)碼管 W1顯示小時(shí)高位；P1.5對(duì)應(yīng)數(shù)碼管 W2顯示小時(shí)低位；P1.4對(duì)應(yīng)數(shù)碼管 W3顯示分鐘高位；P1.3對(duì)應(yīng) 數(shù)碼管W4顯示分鐘低位。P1.7連接蜂鳴器電路，輸出不同頻率的方波，使其 發(fā)出不同的聲音。P1.2 用來控制秒的閃爍顯示。故，P1.2 也應(yīng)該接對(duì)應(yīng)跳線的A 位。其顯示電路如下圖所示：P3.2、P3.3、P3.4、P3.5分別連接單刀雙擲開關(guān) S1、S2

5、、S3、S4,從而輸入高低 電平。將S2S1定義為功能模式選擇開關(guān)；S3定義為分鐘數(shù)調(diào)整開關(guān)；S4定義為小 時(shí)數(shù)調(diào)整開關(guān)。當(dāng)S2S1=00時(shí)，顯示當(dāng)前時(shí)間，不進(jìn)行任何操作。當(dāng)S2S1=01時(shí)，顯示當(dāng)前時(shí)間，同時(shí)可進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整，若 S3=1,分鐘數(shù)持續(xù)加1, 若S4=1,小時(shí)數(shù)持續(xù)加1。當(dāng)S2S1 = 10時(shí)，顯示鬧鐘時(shí)間，同時(shí)可進(jìn)行鬧鐘調(diào)整，若 S3=1,分鐘數(shù)持續(xù)加1,若S4=1,小時(shí)數(shù)持續(xù)加1。當(dāng)S2S1 = 11時(shí)，顯示當(dāng)前時(shí)間，同時(shí)關(guān)閉鬧鐘。7段顯示器的字形與共陽極時(shí)編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表:顯示字符段碼顯示字符段碼0COH7F8H1F9H880H2A4H990H3BOHA88H499HB

6、83H592H無顯示FFH682H(2)音節(jié)設(shè)置原理：由不同頻率的方波產(chǎn)生，音節(jié)與頻率的關(guān)系如表1所示。要產(chǎn)生音頻方波，只要算出某一音頻的周期(1/頻率)，然后將此周期除以2,即為半周期的時(shí)間。利用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出方波的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可在I/O腳得到此頻率的方波。在ZKS-03實(shí)驗(yàn)儀上，產(chǎn)生方波的I/O腳選用P1.7,通過跳線選擇器 JP1將單片機(jī)的P1.7與蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路相連。這樣 P1.7輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會(huì)發(fā)出不同的聲音。另外，音樂的節(jié)拍是由延時(shí)實(shí)現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒,1/4拍是0.1秒。只要設(shè)定延時(shí)時(shí)間

7、，就可求得節(jié)拍的時(shí)間。延時(shí)作為基本延時(shí)時(shí)間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍，每個(gè)音節(jié)相應(yīng)的定時(shí)器初值 X可按下法計(jì)算：( 1/2 ) *(1/f)=(12/fose)*(216-x) 即 x=216-(fose/24f)其中 f: 音調(diào)頻率，當(dāng)晶振fose=11.0592MHz 時(shí)，音節(jié)“1”相應(yīng)的定時(shí)器初值為x,則可得x=63777D=F921H其它的可同樣求得。在單片機(jī)上控制一個(gè)音符唱多長可采用循環(huán)延時(shí)的方法來實(shí)現(xiàn)。將樂譜中的每個(gè)音符的音調(diào)及節(jié)拍變換成相應(yīng)的音調(diào)參數(shù)和節(jié)拍參數(shù)，將他們做成數(shù)據(jù)表格，存放在存儲(chǔ)器中，通過程序取出一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)，播放該音符，該音符唱完后，接著取出下一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)

8、，如此直到播放完畢最后一個(gè)音符，根據(jù)需要也可循環(huán)不停地播放整個(gè)樂曲。另外，對(duì)于樂曲中的休止符，一般將其音調(diào)參數(shù)設(shè)為FFH，F(xiàn)FH,其節(jié)拍參數(shù)與其他音符的節(jié)拍參數(shù)確定方法一致，樂曲結(jié)束用節(jié)拍參數(shù)為 00H 來表示。(3) 實(shí)驗(yàn)流程圖：鬧鐘模塊:鬧鈴中斷鬧鈴開關(guān)比較鬧鈴時(shí)間與當(dāng)計(jì)數(shù)模塊:前時(shí)間是否相等響音樂停止?定時(shí)器0中斷Y秒指示燈滅中斷100次?N秒指示燈亮秒+1秒清0Y中斷200次?59秒?分+159分?小時(shí)+1Y中斷返回分清023小時(shí)?小時(shí)清0五、源程序代碼及注釋注：首先將單片機(jī)用到的主要寄存器做下說明（如下）P1.2作秒的閃爍控制位；P1.7作響鈴控制電平；P3.2、P3.3作模式選擇鍵

9、 S2、S1;P3.4 作分調(diào)整鍵S3 （分鐘數(shù)+1）;P3.5 作時(shí)調(diào)整鍵S4 （小時(shí)數(shù)+1）;R0為計(jì)數(shù)5ms的次數(shù)；R1為秒數(shù)；R2為分鐘數(shù)；R3為時(shí)鐘數(shù)；R4在顯示程序中作為向LED傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的左移次數(shù)標(biāo)志位；R4在音樂鬧鈴程序中讀取 TABLE中的數(shù)據(jù)；R5作為節(jié)拍長度；40H 作顯示的分；41H 作顯示的時(shí)；42H 作鬧鐘的分；43H 作鬧鐘的時(shí)；63H 64H存放延時(shí)程序DELAY勺延時(shí)數(shù)；60H、 61H 作定時(shí)器T1 的初值。; ;定義模式選擇鍵S2、 S1*S1BIT P3.2；定義時(shí)調(diào)整鍵S4分調(diào)整鍵S3S2BIT P3.3S3BIT P3.4S4BIT P3.5SDAB

10、IT P1.0CLK BIT P1.1ORG0000H；T0的中斷服務(wù)程序的入口地址AJMP MAINORG 000BHAJMP TIMERORG 001BH;T1 的中斷服務(wù)程序的入口地址AJMP ALARM_OPEN ;跳轉(zhuǎn)到鬧鐘響鈴中斷服務(wù)程序ORG0030HMAIN: MOV 40H,#00;顯示的分MOV 41H,#00;顯示的時(shí)MOV 42H,#58;鬧鐘的分MOV 43H,#23;鬧鐘的時(shí)MOV R0,#00H;寄存器¥#零（RO為計(jì)數(shù)5ms的次數(shù)，R1為秒數(shù),MOV R1,#00H;R2為分鐘數(shù)，R3為時(shí)鐘數(shù)）MOV R2,#00HMOV R3,#00HMOV TMO

11、D,#11H;設(shè)置T0,T1處于工作方式1MOV TH0,#0EEH設(shè)置定時(shí)器的初值MOV TL0,#00HSETB EA;允許總中斷SETB ET0 允許;T0,T1 中斷SETB ET1SETB TR0; 啟動(dòng) T0LOOP: LCALL DISPLAY1 ;調(diào)用顯示程序LCALL ALARM;調(diào)用鬧鈴程序LCALL MODE ;調(diào)用模式判斷程序AJMP LOOP.*鐘顯示部分*DISPLAY1:MOV DPTR,#TAB1MOV A,41HMOV B,#10SETB P1.4DIV ABLCALL DISP1CLR P1.6LCALL DELAYSETB P1.6JB P1.2,TDAJ

12、MP TD1TD:MOV A,BAJMP TD2TD1: MOV A,BADD A,#10TD2: LCALL DISP1CLR P1.5LCALL DELAYSETB P1.5MOV A,40HMOV B,#10DIV ABLCALL DISP1CLR P1.4LCALL DELAY;LED1數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的高位;控制LED2數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)"dp"閃爍;LED2 數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的低位;LED3數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的高位MOV A,BLCALL DISP1CLR P1.3;LED4數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的低位LCALLDELAYSETBP1.3RETDIS

13、P1:MOVC A,A+DPTR;LED串并轉(zhuǎn)換口從P1.0接收MOVR4,#08H;R4 記作左循環(huán)的次數(shù)DUP1:RLC A;A帶進(jìn)位左循環(huán)移位MOVSDA,CCLR CLK;上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)接收SETB CLKDJNZ R4,DUP1RET.*DISPLAY2:MOVDPTR,#TAB1MOVA,43HMOVB,#10DIV ABLCALL DISP2CLR P1.6;LED1數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的高位LCALL DELAYSETB P1.6MOV A,BLCALL DISP2CLR P1.5LCALL DELAYSETB P1.5MOV A,42HMOV B,#10DIV ABLCAL

14、L DISP2CLR P1.4LCALL DELAYSETB P1.4MOV A,BLCALL DISP2CLR P1.3LCALL DELAYSETB P1.3RETDISP2: MOVC A,A+DPTRMOV R4,#08H;LED2數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的低位;LED3 數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的高位;LED4 數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的低位;LED串并轉(zhuǎn)換口從P1.0接收;R4 記作左循環(huán)的次數(shù)DUP2: RLC A;A帶進(jìn)位左循環(huán)移位MOV SDA,CANLA,#0FHCLR CLK;上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)接收SETB CLKDJNZ R4,DUP2RET.*判斷鬧鐘時(shí)間是否到來*ALARM:

15、MOVA,40HCJNEA,#00H,MUSIC; 整點(diǎn)鬧鈴LJMPB2MUSIC: MOVA,43HCJNE A,41H,B1MOV A,42HCJNE A,40H,B1;音樂鬧鈴SETB P1.7MOV 70H,#00HNEXT: MOV A,70HMOVDPTR,#TABLE;從TABLE中讀取數(shù)據(jù)一一聲響時(shí)間MOVCA,A+DPTRMOVR4,A;將TABLE中讀取的數(shù)據(jù)存放在 R4JZEND0MOV R5,A；R5作為節(jié)拍長度MOV A,R4SWAP AANL A,#0FHJNZ SINGCLR TR1JMP D1SING: DEC AMOV 62H,A;從TABLE仲讀取數(shù)據(jù)一一聲

16、調(diào);設(shè)定 TH1 值RL AMOV DPTR,#TABLE1MOVC A,A+DPTRMOV TH1,AMOV 61H,AMOV A,62HRL AINC AMOVC A,A+DPTRMOV TL1,A;設(shè)定 TL1 值MOV 60H,AMOV TH1,61HMOV TL1,60HD1: ACALL DELAY0;聲音延時(shí)INC 70HLCALLMODEJMP NEXTEND0: CLR TR1JMP MUSICDELAY0:MOV R7,#2；R5的值就是聲響持續(xù)時(shí)間D2: MOV R6,#214D3: MOV R4,#245DJNZ R4,$DJNZ R6,D3DJNZ R7,D2DJNZ

17、 R5,DELAY0RETB1:CLR TR1RETB2:MOV 61H,#0FEHMOV 60H,#033HMOV TH1,61HMOV TL1,60H ;方波頻率設(shè)為1KHzSETB TR1.*鐘響鈴中斷服務(wù)程序*ALARM_OPEN:PUSH ACCPUSH PSWMOV TH1,61HMOV TL1,60HCPL P1.7POP PSWPOP ACCRETI鐘走時(shí)中斷服務(wù)程序;*TIMER: MOV TH0,#0ECH; 重新對(duì) T0 賦值 ,設(shè)置中斷時(shí)間為5msMOV TL0,#78HMOV 40H,R2MOV 41H,R3INC R0;計(jì)數(shù) 5ms 的次數(shù)加1CJNE R0,#20

18、0,BACKCPL P1.2MOV R0,#00HINC R1CJNE R1,#60,BACKMOV R1,#00H;不夠 200次，跳轉(zhuǎn)到BACK;夠200次，P1.2翻轉(zhuǎn)控制LED閃動(dòng)一下; 計(jì)數(shù)5ms 的次數(shù)清0，秒數(shù)加1; 不夠60 秒，跳轉(zhuǎn)到BACK;夠 60 秒 ,秒數(shù)清 0,分鐘加 1INC R2CJNE R2,#60,BACKMOV R2,#00HINC R3CJNE R3,#24,BACKMOV R3,#00HBACK: RETI;*;夠60分鐘，跳轉(zhuǎn)到BACK;夠 60分鐘，分鐘數(shù)清0，小時(shí)數(shù)加1;夠24小時(shí)，跳轉(zhuǎn)到BACK;夠24小時(shí)，小時(shí)數(shù)清0按鍵判斷部分LCALL D

19、ISPLAY1; 軟件消抖后再判斷;對(duì)S2、S1 的值判斷;模式為00，開T1 中斷;模式為01，進(jìn)行時(shí)間調(diào)整;模式為10，進(jìn)行鬧鈴調(diào)整; 模式為11，關(guān)閉鬧鐘MODE: MOV A,P3LCALL DELAYCJNE A,P3,MODEANL A,#0CHCJNE A,#00H,LOP1AJMP T_BACKLOP1: CJNE A,#04H,LOP2AJMP T_CHANGELOP2: CJNE A,#08H,LOP3AJMP A_CHANGELOP3: AJMP A_CLOSE時(shí)鐘調(diào)整T_CHANGE:LCALL DELAY1JNB S3,T_HOUR;S3 為 0,判斷 S4T_MIN

20、: MOV R5,40HINC R5;S3為1,分鐘數(shù)加1CJNE R5,#60,LOP4MOV R5,#00HLOP4: MOV 40H,R5MOV R2,40HAJMP MODET_HOUR:JNB S4,MODE；S4為 0,跳轉(zhuǎn)到 MODEMOV R5,41HINC R5CJNE R5,#24,LOP5MOV R5,#00HLOP5: MOV 41H,R5MOV R3,41HAJMP MODE;鬧鈴調(diào)整A_CHANGE:LCALL DISPLAY2LCALL DELAY2JNB S3,A_HOUR;S3為0,判斷S4A_MIN: MOV R5,42HINC R5;S3為1,分鐘數(shù)加1C

21、JNE R5,#60,LOP6MOV R5,#00HLOP6: MOV 42H,R5AJMP MODEA_HOUR:JNB S4,MODE;S4為 0,跳轉(zhuǎn)至U MODEMOV R5,43HINC R5;S4為1,小時(shí)數(shù)力口 1CJNE R5,#24,LOP7MOV R5,#00HLOP7: MOV 43H,R5AJMP MODE;返回T_BACK:SETB ET1;開 T1 中斷RET;關(guān) T1 中斷A_CLOSE:CLR ET1RET延時(shí)程序;* ;*延時(shí)程序延時(shí)程序碼管顯示的字形表DELAY:MOV 63H,#5HD5:MOV 64H,#0FFHDJNZ 64H,$DJNZ 63H,D5

22、RET;1*DELAY1:MOV R7,#50HD6:LCALL DISPLAY1DJNZ R7,D6RET;* ;2*DELAY2:MOV R7,#50HD7:LCALL DISPLAY2DJNZ R7,D7RET;*TAB1:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;數(shù)字09，不帶小數(shù)點(diǎn)"dp"DB40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H;數(shù)字09，帶小數(shù)點(diǎn)"dp".*音樂的節(jié)拍表*TABLE: DB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,

23、04HDB82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04HDB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94HDB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04HDB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,94HDB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04HDB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94HDB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04HDB00H.*音 樂 音 符 設(shè) 置 的 T1 計(jì) 數(shù) 值*TABLE1D: