单片机电子时钟.doc

单片机原理与应用课程设计 课题名称： 数字时钟的设计与实现 班级：08电子信息工程 学号： 姓名： 指导教师： 信息工程系题目：数字时钟的设计与实现一功能要求： 1用单片机和6位LED数码管显示时、分、秒，实现从00时00分00秒-23时59分59秒循环运行。 2用按键实现时、分、秒的调整。 3整点提醒：0、1、223和短蜂鸣。 4省电功能：关闭显示。 5定时设定提醒：时间到时发出五次蜂鸣声 6秒表功能：显示XX分XX秒XX 按“复位” 键：显示00分00秒00； 按“启动” 键：从00分00秒00开始计时 按“停止” 键：显示实际计时XX分XX秒XX。二硬件设计要求： 1用伟福6000实验装置上8255的A囗作显示段码锁存器 ，B囗作位码锁存器，利用发的实验器材6位LED数码管显示时、分、秒。 2利用伟福6000实验装置上8255的B囗的6根位码输出线和8255C囗中的PC0作按键的输入囗线，实现最多6个按键的识别，作为实现上述功能要求的硬件保证。 3伟福6000实验装置上提供给该课题的硬件是：AT89C51单片机（包括P1囗、P3囗）、8位可编程並行I/O囗8255（包括A囗、B囗、C囗）、地址译码电路、蜂码器及直流电源。 4本次设计提供给各组的器材有：（1）印刷电路板一块（2）7406集成电路3片（3）LED数码管6个（4）1K排阻2个，4.7K电阻一个。（5）40芯IC插座2个、14芯IC插座3个 （6）按键6个（7）焊锡、导线若干。三软件设计（仅供参考）： 1主程序流桯图 2显示子程序的设计：（1）釆用十进制BCD（2）显示缓冲区的分配（3）要显示的数据送显示缓冲区（4）把显示的数据置换出段码（5）送段码和位码，进行显示（6）延时3定时中断服务子程序的设计（1）利用定时器T0定时10毫秒，累计到1秒时秒计数加1，累计到60秒时分计数加1，累计到60分时时计数加1，累计到24小时从头开始。（2）注意保护现场和恢复现场（3）注意设置毫秒、秒、分、时的存放单元四、软件仿真仿真部分由Protues实现。Protues可以嵌入单片机的二进制代码，便于程序调试。本次仿真的电路图如下所示：其中，按键为输入电路，为行列式设计，行线接入8255芯片的PC0口，列线分别对应接入8255芯片的PB0PB3口，与数码管的位选线共享端口。数码管为输出电路。本次实验一共要使用6个数码管，以动态显示方式轮番输出字符，6个数码管的段码线相互并联后接入8255芯片的PA端口，a、b、c、d、e、f、g端口分别连接PA0PA6端口，在8255芯片引脚和段码线之间分别一一串联7406芯片、并联一个排阻以提供激励，使数码管发亮。位选线则以数码管的接地线组成，从时十位、时个位、分十位、分个位、秒十位、秒个位分别接入8255芯片的PB0PB5端口，其中PB0PB3这四个端口分别并联上四个按键。同理，每个引脚和8255芯片之间都一一串联上7406芯片和并联上排阻。位选线负责选取某一时间片要显示哪一个数码管，显示间隔由源程序决定。五、焊接本次实验由于没有提供8051芯片、8255芯片。上述芯片均由伟福实验箱提供，焊接的时候需要在万用板上面预留PA、PB接线口。另外，万用板上面同时需要预留电源的正负极、PC0口接线，共计17个接线口。由于万用板的大小的限制及芯片引脚定义的影响，实际上的电路图不会和仿真软件的电路图完全一致，不过大体上还是一样的。还有，本次焊接实际上需要比较多的电线，尤其是数码管部分，由于相邻引脚非常贴近，在焊接的时候要非常留心，谨防相邻两点短路。在焊接完成后，由于背板上面线路众多，需要用胶纸固定整理，防止导线脱落。焊接完成后， 万用板上面已经有相应的接线，于是进行硬件实现部分。六、硬件实现本次硬件实现部分由伟福Lab6000实验箱提供8051芯片和8255芯片，分别连接万用板相应的接线。由伟福的Wave6000软件向实验箱上面的8051芯片烧入时钟的程序。另外，电源的正负极也是由Lab6000提供。电路板中有6个按键，不过实际上使用的有4个，就是离PA、PB连接端口较远的4个起作用，离PA、PB连接端口较近的两个没有定义。从远离端口的按键开始依次编号K1、K2、K3、K4，每个按键都有如下功能：1）当先按K1的时候，系统就进入调节时间状态，数码管上就显示时钟。K2、K3、K4的功能依次为选择调整的单元（时、分、秒），单元数值加1，退出调整状态，单元数值减1；2）当先按K2的时候，系统不作出任何反应，等待用户按K1、K3、K4；3）当先按K3的时候，系统就进入省电模式，数码管熄灭，然后按K1、K2、K3、K4任意一键即可点亮数码管并还原到上次的显示状态；4）当先按K4的时候，系统就进入秒表状态，数码管上面就显示秒表。K1、K2、K3、K4的功能依次为切换至时钟、显示暂停变化（内部继续计时）或者数码管继续变化、复位清零、暂停计时。七、程序所有程序如下所示 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH ;T0的中断入口 AJMP IT0PMAIN : MOV SP,#70H ;设置堆栈 MOV 36H,#00H ; 秒 MOV 37H,#00H ; 分 MOV 38H,#00H ; 时 MOV 43H,#99H ;给闹钟一个初值 MOV A,#89H ;工作方式 MOV DPTR,#0FF7FH ; MOVX DPTR,A ;工作方式 MOV TMOD,#01H ;设T0为方式1 初始状态 MOV 39H,#100 ;装入中断次数 SETB ET0 ;允许T0申请中断 SETB EA ;总中断允许 MOV TH0,#0D8H ;给T0装入计数初值 MOV TL0,#0F0H ;START: SETB TR0 ;启动T0 MOV 3AH,#36H ;给数据处理一个初值 LCALL DATAT ;数据处理 LCALL DISPLAY ;显示 MOV A,38H ;判断闹钟的时 CJNE A,43H,KEYI ;不相等就跳 MOV A,37H ;判断闹钟的分 CJNE A,42H,KEYI ; MOV A,36H ;判断闹钟的秒 CJNE A,41H,KEYI ; CLR P1.0 ;启动蜂鸣KEYI: LCALL KS1 ;判断有没键按下 判断键按下？ JZ LK1 ;有按下，是抖动？ LJMP START ;回主程序LK1: LCALL DIR ;停一下 防抖动 LCALL DIR ; LCALL KS1 ;再检查有没键按下 JZ LK2 ;有按下则扫描并处理 LJMP START ;回主程序LK2: ACALL LK ;扫描键 扫描 MOV 40H,#00H ;按键次数LK3: LCALL KS1 ;是否松手 松手检测 JZ LK3 ; MOV A,3DH ;扫描得来的键位 JB Acc.0,CHTIMEI ;从左到右数键1 调时 主 菜单 JB Acc.1,CLOCKI ; 闹钟 JB Acc.2,SAVEI ; 省电 JB Acc.3,WATCHI ; 秒表 LJMP START ;CHTIMEI:LJMP CHTIME ;调时 入口地址CLOCKI :LJMP CLOCK ;闹钟 入口地址SAVEI :LJMP SAVE ;省电 入口地址WATCHI :LJMP WATCH ;秒表 入口地址CHTIME: CLR TR0 ;暂停时钟时钟 调时-功能 MOV 3AH,#36H ;给数据处理一个初值 LCALL DATAT ;数据处理 LCALL DISPLAY ;显示 LCALL KS1 ;判断有没键按下 判断键按下？ JZ LK4 ;有按下，是抖动？ LJMP CHTIME ;返回调时LK4: LCALL DIR ;停一下 调时防抖动 LCALL DIR ; LCALL KS1 ;再检查有没键按下 JZ LK6 ;有按下则扫描并处理 LJMP CHTIME ;返回调时LK6: LCALL LK ;扫描键LK5: LCALL KS1 ;是否松手 JZ LK5 ; MOV A,3DH ;扫描得来的键位 JB Acc.0,XUANW ;从左到右数键1 选位 调时菜单 JB Acc.1,ADDBCD ; 加1 JB Acc.2,OUT ; 退出 JB Acc.3,SUBCD ; 减1 LJMP CHTIME ;返回调时XUANW: MOV A,#36H ;选位的初值 调时选位 INC 40H ;累加偏移量 ADD A,40H ; CJNE A,#39H,CHTIME ;判断是否选位过度OUT: LJMP START ;回主程序 调时退出ADDBCD: MOV A,#36H ;操行位初值 调时加1 ADD A,40H ;求出操作位 MOV R0,A ; INC R0 ;+1 LJMP CHTIME ;返回调时SUBCD: MOV A,#36H ;操行位初值 调时减1 ADD A,40H ;求出操作位 MOV R0,A ; DEC R0 ;-1 LJMP CHTIME ;返回调时CLOCK: MOV 41H,#00H ;闹钟初值 闹钟-功能 MOV 42H,#00H ; MOV 43H,#00H ;CLOCK1: MOV 3AH,#41H ;给数据处理一个初值 LCALL DATAT ;数据处理 LCALL DISPLAY ;显示 LCALL KS1 ;判断有没键按下 判断键按下？ JZ LK14 ;有按下，是抖动？ LJMP CLOCK1 ;返回闹钟LK14: LCALL DIR ;停一下 闹钟防抖动 LCALL DIR ; LCALL KS1 ;再检查有没键按下 JZ LK16 ;有按下则扫描并处理 LJMP CLOCK1 ;返回闹钟LK16: LCALL LK ;扫描键LK15: LCALL KS1 ;是否松手 JZ LK15 ; MOV A,3DH ;扫描得来的键位 JB Acc.0,XUANW1 ;从左到右数键1 选位 闹钟菜单 JB Acc.1,ADDBCD1 ; 加1 JB Acc.2,OUT1 ; 退出 JB Acc.3,SUBCD1 ; 减1 LJMP CLOCK1 ;返回闹钟XUANW1: MOV A,#41H ;选位的初值 闹钟选位 INC 40H ;累加偏移量 ADD A,40H ;判断是否选位过度 CJNE A,#44H,CLOCK1 ;返回闹钟OUT1: LJMP START ;回主程序 闹钟退出ADDBCD1:MOV A,#41H ;操行位初值 闹钟加1 ADD A,40H ;求出操作位 MOV R0,A ; INC R0 ;+1 LJMP CLOCK1 ;返回闹钟SUBCD1: MOV A,#41H ;操行位初值 调时减1 ADD A,40H ;求出操作位 MOV R0,A ; DEC R0 ;-1 LJMP CLOCK1 ;返回闹钟SAVE: MOV A,#0FFH ;段码置1 省电-功能 MOV DPTR,#0FF7CH ; MOVX DPTR,A ; 黑屏省电 LCALL KS1 ;判断有没键按下 判断键按下？ JZ LK24 ;有按下，是抖动？ LJMP SAVE ;返回省电LK24: LCALL DIR ;停一下 省电防抖动 LCALL DIR ; LCALL KS1 ;再检查有没键按下 JZ LK25 ;有按下则扫描并处理 LJMP SAVE ;返回省电LK25: LCALL KS1 ;是否松手 松手检测 JZ LK25 ; LJMP START ;回主程序 省电退出WATCH: MOV 44H,#00H ;秒表初值 秒表-功能 MOV 45H,#00H ; MOV 46H,#00H ;GOO: MOV A,45H ;继点和暂停的保存 MOV 49H,A ; MOV A,46H ; MOV 4AH,A ; MOV A,44H ; MOV 48H,A ; CJNE A,#100,STOP ;是否到1秒，未到则返回 MOV 44H,#00H ;脉动清0 INC 45H ;增加秒 MOV A,45H ; CJNE A,#60,STOP ;是否到60秒，未到则返回 MOV 45H,#00H ;秒单元清0 INC 46H ;增加分STOP: MOV 3AH,#44H ;给数据处理一个初值 LCALL DATAT ;数据处理 LCALL DISPLAY ;显示 LCALL KS1 ;判断有没键按下 判断键按下？ JZ LK34 ;有按下，是抖动？ LJMP GOO ;返回秒表LK34: LCALL DIR ;停一下 防抖动 LCALL DIR ; LCALL KS1 ;再检查有没键按下 JZ LK36 ;有按下则扫描并处理 LJMP GOO ;返回秒表LK36: LCALL LK ;扫描键LK35: LCALL KS1 ;是否松手 JZ LK35 ; MOV A,3DH ;扫描得来的键位 JB Acc.1,HOLDON ;从左到右数键2 继点 秒表菜单 JB Acc.2,WATCH ; 秒表复位 JB Acc.3,STOPI ; 连续暂停OUT3: LJMP START ;回主程序 秒表退出GOON1: MOV 3AH,#44H ;给数据处理一个初值 秒表连续 LCALL DATAT ;数据处理 MOV A,45H ;继点和连续暂停的保存 MOV 49H,A ; MOV A,46H ; MOV 4AH,A ; MOV A,44H ; MOV 48H,A ;STOPI: MOV A,44H ; 秒表暂停 CJNE A,#100,GOON ;是否到1秒，未到则返回 MOV 44H,#00H ;脉动清0 INC 45H ;增秒 MOV A,45H ; CJNE A,#60,GOON ;是否到60秒，未到则返回 MOV 45H,#00H ;秒单元清0 INC 46H ;增分GOON: LCALL DISPLAY ;显示 LCALL KS1 ;判断有没键按下 判断键按下？ JZ LK44 ;有按下，是抖动？ LJMP STOPI ;返回秒表暂停LK44: LCALL DIR ;停一下 防抖动 LCALL DIR ; LCALL KS1 ;再检查有没键按下 JZ LK46 ;有按下则扫描并处理 LJMP STOPI ;返回秒表暂停LK46: LCALL LK ;扫描键LK45: LCALL KS1 ;是否松手 JZ LK45 ; MOV A,3DH ;扫描得来的键位 JB Acc.1,HOLDON ;从左到右数键2 继点 （秒表之连续暂停菜单） JB Acc.2,WATCH1 ; 复位 JB Acc.3,GOON1 ; 连续暂停之连续暂停 LJMP START ; 退出WATCH1: LJMP WATCH ; 连续暂停的秒表复位HOLDON: MOV A,48H ;把保存值放回秒表 秒表继点 MOV 44H,A ; MOV A,49H ; MOV 45H,A ; MOV A,4AH ; MOV 46H,A ; LJMP GOO ;返回秒表KS1: MOV DPTR,#0FF7DH ;给PB送0 ;子程序之测键按下否 MOV A,#03FH ; MOVX DPTR,A ; INC DPTR ;到PC口 MOVX A,DPTR ;取PC值 ANL A,#01H ;只取第一位 RET ;返回LK: MOV A,#20H ;给初始位选码 ;子程序之扫描键LK9: MOV 3DH,A ;保存位选码 MOV DPTR,#0FF7DH ; MOVX DPTR,A ;位选码给PB口 INC DPTR ;到PC口 MOVX A,DPTR ;把PC给A JNB Acc.0,LK8 ;扫到键就跳 MOV A,3DH ;恢复位码 RR A ;右移 CJNE A,#7FH,LK9 ;扫了6次？LK8: MOV A,3DH ;恢复位选码 RET ;返回DATAT: MOV R0,3AH ; ;子程序之数据处理 MOV A,R0 ; MOV B,#10 ; DIV AB ; MOV 30H,B ; MOV 31H,A ; INC 3AH ; MOV R0,3AH ; MOV A,R0 ; MOV B,#10 ; DIV AB ; MOV 32H,B ; MOV 33H,A ; INC 3AH ; MOV R0,3AH ; MOV A,R0 ; MOV B,#10 ; DIV AB ; MOV 34H,B ; MOV 35H,A ;DISPLAY:MOV A,#20H ;初始化 ;子程序之显示 MOV R0,#30H ;显示初地址ld0: MOV 3BH,A ;保存位选 MOV DPTR,#0FF7DH ; MOVX DPTR,A ;位选码给PB口 MOV A,R0 ; MOV DPTR,#TAB ;取表地址 MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV DPTR,#0FF7CH ; MOVX DPTR,A ;段选给PA MOV 3CH,#0FFH ;显示的延时del1: DJNZ 3CH,del1 ; INC R0 ; MOV A,3BH ;恢复位选 RR A ; JNB Acc.7,ld0 ;判断是否显示了6次 RET ;返回DIR: MOV 3EH,#0AH ; ;子程序之延时DIR1: MOV 3FH,#0F0H ;DIR2: DJNZ 3FH,DIR2 ; DJNZ 3EH,DIR1 ; RET ;返回TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;LED的字模 DB 92H,82H,0F8H,80H,90H ;0123456789IT0P : PUSH A ;保存A ;时钟中断 MOV TH0,#0D8H ;重装初值 MOV TL0,#0F0H ; INC 44H ;脉动 DJNZ 39H,RETURN ;1秒未到，返回 MOV 39H,#100 ;重置中断次数 INC 36H ;增加秒 MOV A,36H ; CJNE A,#60,RETURN ;是否到60秒，未到则返回 MOV 36H,#00H ;秒单元清0 SETB P1.0 ;停蜂鸣 INC 37H ;增加分 MOV A,37H ; CJNE A,#60,RETURN ;是否到60分，未到则返回 MOV 37H,#00H ;分单元清0 CLR P1.0 ;整点蜂鸣 INC 38H ;增加时 MOV A,38H ;恢复A中的时 CJNE A,#24,RETURN ;是否到24时，未到则返回 MOV 38H,#00H ;时单元清0RETURN: POP A ;恢复A RETI ;中断返回 END八、心得感想XX1（电路图）：电路图的时候其实也并非简单，为了焊接方便，在了解了电路原理以后，我需要多次重新排版，一次次地连线，然后将每次重新排版的电路图保存下来比较，最后才得出最简单的连接图。XX2（焊接）：我觉得焊接最首先要做的就是了解芯片的用途，引脚，把电路图看明白，大体回路怎样连线有个谱，怎样编排电路元件才使焊接最容易，这都要对引脚的接法熟悉才行，在焊接时每一步都很重要，我都先会把芯片和数码管的反面图画出来，先找引脚，然后用线连起来，焊接时我最怕两条回路的焊锡连在一起，焊接时我经常把锡焊的太大块以至产生不少错误，不过一熟悉了就会比较快了，不过一焊久了，就会感到烦，特别是焊错时，所以我觉得焊接时心态很重要，这也让我明白做事要认真，特别是我们这个专业，耐心要很好，哪怕错了都要慢慢找，直到纠正过来，虽然过程很辛苦，但焊好那一刻真的感到很满意，因为毕竟是自己做的。XX3（焊接）：做了焊接以后，我发现动手能力完全不同于平时的课本学习体验的，是一种实践。有助于对理论知识的理解。而在操作过程中，熟悉了就能生巧。XX杰（软件）：一程序的基础程序的基础很重要。程序的基础是指程序中所包含的子程序和中断程序。写一个程序通常要从基本的做起然后不断地累加上去。每加一层，都要以之前的为基础。所以如果之前的是正确的，但现在不正确，那就容易显现出问题，方便修改。如先写显示，再写显示时钟，接着写按键测量和扫描，最后才是功能的实现。每更加一种，我都会确保之前的为正确。所以程序的基础很重要。这个程序的基础包括有数据处理，显示程序，按键检测，按键扫描，延时程序还有时钟的中断。虽然程序中防抖动和松手检测没有写成子程序，但也是程序的基础。数据的处理。这个我先后重写了3次。每次都以不同方式来处理数据。当然，每一次的重写，我都产生了新的处理方法，而且简化了处理，重点是处理要的是灵活性和通用性。处理数据的程序不是固定只处理几个内存单元。处理数据的程序具有相当的灵活性。它可以随着给出初值的不同，而改变所要处理的区域，从而得出不同而又所需的数据。这对后来秒表的数据处理和秒表内部功能影响很大。所以数据处理的方式是整个程序的核心。显示程序。显示程序与数据处理的原理很不同。显示程序要的是固定的内存单元才具有通用性。而在固定的内存单元中体验出灵活性就需要数据处理的带动。数据处理完了，就会给固定的单元传送数值。显示程序通过对数值的识别，进而显示出不同的数字。通常检查一般的错误，就从LED的显示中得出，从而再进行相应的措施。所以显示程序是整个程序的基础。按键检测是一个调用得最频繁的子程序。是判断是否有键按下的子程序。所以也是一个相当基础和重要的程序。这是按键扫描前提，是防抖动和松手检测的重要组成部分。按键扫描是判断按了哪个键，从而选择进入不同功能的操作。它是控制程序流向的关键。所以它所找出的值都要用一个内存单元来存放，防止丢失。延时程序是用来放在防抖动当中的，为了区别抖动与按下的重要手段。防抖动是由两个按键检测和一个延时程序来实现的（当然少不了包括跳转）。防抖动是在现实环境中必需的，所以也必需写上去。松手检测只是一个按键检测（当然少不了包括跳转）。它是判断按了几次的重要部件。没有它，程序根本没法判断是按了几次，更不能判断应该跳到哪个程序入口。时钟的中断是时钟和秒表的“动力”。是数据的来源。是开始的开始。 二程序具用的功能 程序的主体功能有整点蜂鸣，调时，闹钟，省电，秒表。整点蜂鸣这个是在整个程序中占用语句最少的一个功能。它主要实现的是到整点时蜂鸣。那么我顺着它的意思，把它寄放在时钟中断中。当时加一时，蜂鸣自动启动，当过一分钟蜂鸣自动消除。调时。是第一个要通过按键来实现的功能。所以要想实现调时，前提是程序的基础必需正确。而调时所包括的分功能有选位，加1，退出，减1。它是通过调整存储时间的内存单元的值来实现的。它是K1键。1选位。进入调时功能后，选位键才被激活。它和调时一样都是K1键。当进入调时时，默认是改变秒的位。如果选位键被按下一次，就会变为改变分的位；按下两次，就会变为改变时的位；按下三次就默认完成调时并退出调时返回主程序。这是由40H单元来存放按了几次，并相应求出要选位的内存单元。2加1。进入调时功能后，加1键才被激活。它是K2键。它是使选中的位相应加1。3退出。进入调时功能后，退出键才被激活。它是K3键。它是从调时中快速返回到主程序的出口。换句话说就是可以调整到一半就可以返回主程序，不必等选位完成。4减1。进入调时功能后，减1键才被激活。它是K4键。它是使选中的位相应减1。闹钟。闹钟原理与调时原理相似。都是改变某些内存单元的值。不同的是，这些被改变的值是固定用来和时钟的值作比较的。当数值相同时就激发蜂鸣。可以通过调整闹钟设定的秒数来控制蜂鸣时间的长短。而闹钟所包括的分功能有选位，加1，退出，减1。它是K2键。1选位。进入闹钟功能后，选位键才被激活。它是K1键。当进入闹钟时，默认是改变秒的位。如果选位键被按下一次，就会变为改变分的位；按下两次，