電子時鐘課程設(shè)計

1、單片機(jī)課程設(shè)計題目：電子時鐘班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計時間：評語：成績針對數(shù)字時鐘的問題，利用8051單片機(jī)，proteus軟件，vw（偉福）等軟件，運(yùn)用單片機(jī)中定時計數(shù)器T0,中斷系統(tǒng)以及按鍵的控制實現(xiàn)了電子時鐘的設(shè)計。設(shè)計的電子時鐘通過數(shù)碼管顯示，并能通過按鍵的設(shè)計實現(xiàn)小時與分鐘的調(diào)整。時間的啟動與暫停等等。關(guān)鍵字：數(shù)字時鐘；單片機(jī)；定時計數(shù)器1引言時鐘，自他發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，人們對 時間計量的進(jìn)度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好地為人類服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥 發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計岀新型時鐘?，F(xiàn)金，高精度的計

2、時工具大多數(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時時， 譯碼代替機(jī)械式傳動，用 LED顯示器代替指針顯示器，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示的 功能，還可以進(jìn)行時、分的校對，片選的靈活性好。時鐘電路在計算機(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)。在一個單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)震蕩定時信號，主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)定時時鐘，及定時時間，它通 常有兩種方法實現(xiàn)：一

3、是軟件實現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時/計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要起不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采 用這種方法。本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，以單片機(jī)為核心，輔以 必要電路，構(gòu)成了一個單片機(jī)電子時鐘。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)展的存儲器、10接口、外圍擴(kuò)展的功能芯片以及接口電路。軟件系統(tǒng)包括監(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)是整個系統(tǒng)的核心，對整個系統(tǒng)的信息輸入、處理、信息輸岀進(jìn)行控 制。與單片機(jī)配套的有相應(yīng)的復(fù)位電路、時鐘電路以及擴(kuò)展的存儲器

4、和10接口，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能夠運(yùn)行。在一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，往往都會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)的要求配置相應(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強(qiáng)大，而有些系統(tǒng) 輸入/輸岀的信息少，這時可能用幾個按鍵和幾個LED指示燈就可以進(jìn)行處理了。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，也可能是矩陣鍵盤。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

5、器用的比較多的是 LED數(shù)碼管還有LCD顯示器。2設(shè)計方案及原理2.1中斷系統(tǒng)簡介MCS-51單片機(jī)提供5個硬件中斷源，2個外部中斷源，2個定時計數(shù)器 TO和T1的溢岀中斷TFO和 TF1 , 1個串行口發(fā)送 TI和接收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，對各個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，中斷允許寄存器IE的內(nèi)容為00H，如果要開放某個中斷源，則必須使IE中的總控置位和對應(yīng)的中斷允許位置“ 1”。MCS-51單片機(jī)有5個中斷源，為了處理方便，每個中斷源有兩級控制，高優(yōu)先

6、級和低優(yōu)先級。通過 由內(nèi)部的中斷優(yōu)先級寄存器IP來設(shè)置，中斷優(yōu)先級寄存器IP的字節(jié)地址為 B8H，可以進(jìn)行位尋址。如果某位被置“1”，則對應(yīng)的中斷源被設(shè)為高優(yōu)先級；如果某位被清零，則對應(yīng)的中斷源被設(shè)為低優(yōu)先級。對于同級中斷源，系統(tǒng)有默認(rèn)的優(yōu)先權(quán)順序，從高到低優(yōu)先權(quán)順序為外部中斷0、定時計數(shù)器 T0中斷、外部中斷1、定時計數(shù)器T1中斷、串行口中斷。通過設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP能夠改變系統(tǒng)默認(rèn)的優(yōu)先級順序。2.2計數(shù)器定時器簡介MCS-51系列中51子系列有兩個16位的可編程定時 計數(shù)器T0和定時 計數(shù)器T1。它由加法計數(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

7、時計數(shù)器T0和T1的工作方式，控制寄存器用于對定時計數(shù)器啟動、停止進(jìn)行控制。每個定時計數(shù)器既可以對系統(tǒng)時鐘計數(shù)實現(xiàn)定時，也可以外部信號計數(shù)實現(xiàn)計數(shù)功能通過編程設(shè)定 來實現(xiàn)。定時計數(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位定時 計數(shù)器、 16位定時 計數(shù)器、8位自動重置定時 計數(shù)器、兩個 8位定時 計數(shù)器（只有 T0有）。 每一個定時計數(shù) 器定時計數(shù)時間到時產(chǎn)生溢岀，使相應(yīng)的溢岀位置位，溢岀可通過查詢或中斷方式處理。2.3鍵盤和數(shù)碼管簡介鍵盤是單片機(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)，實現(xiàn)簡

8、單的人機(jī)通信。鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合，平時按 鍵開關(guān)總是處于斷開狀態(tài)，當(dāng)按下鍵時它才閉合。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、定時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)碼管作為顯示輸岀設(shè)備， LED數(shù)碼管顯示器雖然顯示信息簡單，但它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長、與單片機(jī)接口方便等特點，基 本上能夠滿足單片機(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，

9、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)換得到對應(yīng)的字段碼的方式。對于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，通常有兩種顯示方式：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。在使用時可以把它們組合起來。在實際應(yīng)用時，如果數(shù)碼管 個數(shù)較少，通常用硬件譯碼靜態(tài)顯示，在數(shù)碼管個數(shù)較多時，則通常用軟件譯碼動態(tài)顯示。2.4設(shè)計思想電子時鐘是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器計數(shù)器來實現(xiàn)的，它的處理過程如下：首先設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的一個定時器 計數(shù)器工作于定時方式，對機(jī)器周期計數(shù)形成基準(zhǔn)時間，然后對基準(zhǔn)時間計數(shù)形成秒，秒計 60次形成分，分計 60次形成小時，小時計 24次

10、則計滿一天。然后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置 顯示岀來即可。數(shù)碼管顯示可以采用靜態(tài)顯示方法或動態(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，時鐘顯示一般用6個或8個數(shù)碼管。由于系統(tǒng)沒有其他的復(fù)雜的任務(wù)處理，而且顯示的時鐘信息隨時都可能變化，一般采用動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方法線路相對簡單，但需動態(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。在具體處理時，定時器計數(shù)器采用中斷方式工作，對時鐘的形成在中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)。在主程序 中只需對定時器計數(shù)器初始化、調(diào)用顯示子程序和控制子程序。時間調(diào)整的方法，設(shè)計了簡單的按鍵， 可以通過按鍵實現(xiàn)時、分的調(diào)整，在主程序中加入了鍵盤設(shè)

11、置子程序。用定時/計數(shù)器 TO，工作于定時，采用方式 1,對12MHZ的系統(tǒng)時鐘進(jìn)行定時計數(shù)，形成定時時間 為50ms,所以定時初值為 15536(3CB0H)。用片內(nèi)RAM的7BH單元對50ms計數(shù)，計20次秒計數(shù)器78H 單元加1，秒計數(shù)器加到 60則分計數(shù)器79H單元加1，分計數(shù)器加到 60則時計數(shù)器7AH單元加1，時 計數(shù)器加到24則時計數(shù)器清0。然后把秒、分、時計數(shù)器分成十位和個位放到8個數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，通過數(shù)碼管顯示岀來。顯示格式為小時十位、小時個位-分十位、分個位-秒十位、秒個位。3硬件設(shè)計圖2.1硬件原理圖1 圖22硬件原理圖24軟件設(shè)計4.1設(shè)計模塊程序分為4個部分：主程

12、序，中斷服務(wù)程序，顯示程序，按鍵處理程序。4.1.1 主程序主程序設(shè)置顯示緩沖區(qū)以及定時計數(shù)器TO初始值，并開始計數(shù)，反復(fù)調(diào)用鍵盤掃描與顯示子程序。流程如圖3.1。圖3.1主程序流程圖中斷服務(wù)程序定時計數(shù)器TO用于時間計時。選擇方式 1,重復(fù)定時，定時時間設(shè)為50ms，定時時間到則中斷，在中斷服務(wù)程序中用 7BH對50ms計數(shù)，計20次則對秒單元（78H）加1,秒單元加到 60則對分單元（79H） 加1,同時秒單元清 0;分單元加到60則對時單元（80H）加1，同時分單元清 0;時單元加到24則對時單 元清0,標(biāo)志一天時間計滿。中斷服務(wù)程序流程圖如圖3.2圖3.2中斷服務(wù)程序流程圖顯示程序本系

13、統(tǒng)共采用 8個顯示塊，從右向左依次是秒各位、秒十位、橫線、分各位、分十位、橫線、時各71H、位、時十位，分另V連接P2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0，對應(yīng)顯示緩沖區(qū)70H、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 動態(tài)顯示的方法。按鍵處理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，時鐘停止計時, 并進(jìn)入小時調(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

14、操作，再按下 K0鍵則恢復(fù)計時狀態(tài)。4.2程序清單ORG0000HLJMPSTARTORG000BH淀時器/計數(shù)器T0中斷程序入口LJMPINTT0START:MOVR0,#70H;主程序MOVR7,#0CHINIT:MOVR0,#00HINCR0DJNZR7,INITMOV72H,#0AHMOV75H,#0AHMOVTMOD,#01HMOVTL0,#0B0HMOVTH0,#03CHSETBEASETBET0SETBTR0START1:LCALLSCANLCALLKEYSCANSJMPSTART1DL1MS:MOVR6,#14H;延時1MS子程序DL1:MOVR7,#19HDL2:DJNZR7

15、,DL2DJNZR6,DL1RETDL20MS:ACALLSCAN;延時20MS子程序ACALLSCANACALLSCANRETSCAN:MOVA,78H;數(shù)碼管顯示程序MOVB,#0AHDIVABMOV71H,AMOV70H,BMOVA,79HMOVB,#0AHDIVABMOV74H,AMOV73H,BMOVA,7AHMOVB,#0AHDIVABMOV77H,AMOV76H,BSCAN1:SCAN1:TAB:DBINTT0:MOVMOVR1,#70HR5,#80H；循環(huán)掃描顯示；選通最右邊的第一個數(shù)碼塊TAB:DBINTT0:OUTT0:OUTT0:MOVR3,#08HMOV A,R5MOV

16、P2,AMOVA,R1MOVDPTR,#TABMOVCA,A+DPTRMOVP0,ALCALLDL1MSINCR1MOVA,R5RRAMOVR5,ADJNZR3,SCAN1MOVP2,#00HMOVPO,#OFFHRET0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH;“ 09 ” , “ - ”的共陽極字段碼PUSH ACC;定時器/計數(shù)器T0中斷服務(wù)程序PUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVTLO,#OBOHMOVTH0,#03CHSETBTR0INC7BHMOVA,7BHCJNEA,#14H,OUTTOMOV7BH,#00INC78

17、HMOVA,78HCJNEA,#3CH,OUTT0MOV78H,#00INC79HMOVA,79HCJNEA,#3CH,OUTT0MOV79H,#00INC7AHMOVA,7AHCJNEA,#18H,OUTT0MOV7AH,#00SETBET0POPPSWPOPACCRETI KEYSCAN: CLRJNBJNBJNB KEYOUT:SETBRET KEYSCAN0:LCALLJBEAP1.0,KEYSCAN0P1.1,KEYSCAN1P1.2,KEYSCAN2EAKEYSCAN0:DL20MSP1.0,KEYOUT;按鍵處理程序WAIT0:JNBP1.0,WAIT0INC7CHMOVA,7C

18、HCLRET0CLRTR0CJNEA,#03H,KEYOUTMOV7CH,#00SETBET0SETBTR0SJMPKEYOUTKEYSCAN1:LCALLDL20MSJBP1.1,KEYOUTWAIT1:JNBP1.1,WAIT1MOVA,7CHCJNEA,#02H,KSCAN11INC79HMOVA,79HCJNEA,#3CH,KEYOUTMOV79H,#00SJMPKEYOUTKSCAN11:INC7AHMOVA,7AHCJNEA,#18H,KEYOUTMOV7AH,#00SJMPKEYOUTKEYSCAN2:LCALLDL20MSJBP1.2,KEYOUTWAIT2:JNBP1.2,WAIT2MOVA,7CHCJNEA,#02H,KSCAN21DEC79HMOVA,79HCJNEA,#0FFH,KEYOUTMOV79H,#3BHSJMPKEYOUTKSCAN21:DEC7AHMOVA,7AHCJNEA,#0FFH,KEYOUTMOV7AH,#17HSJMPKEYOUTEND總結(jié)針對電子時鐘的問題，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時計數(shù)器TO計時的功能以50MS為最小計時單位，進(jìn)行計時，計20次為一秒，秒單元計