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- 关 键 词：
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基于
单片机
数字
电子钟
设计
制作
- 资源描述：
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基于单片机的数字电子钟的设计与制作,基于,单片机,数字,电子钟,设计,制作
- 内容简介：
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第 2 6卷第 5期 2 0 0 6年 1 0月 大庆师范学院学报 J OU RNAL OF D AQI NG NORMAL U NI VE RS I T Y Vo 1 26 No 5 Oc t o b e r 2 0 o 6 基于单片机 的数字 电子钟 的设计与制作 卢 超 ( 陕西理工学院 物理系， 陕西 汉中7 2 3 0 0 0 ) 摘要： 该电子钟使用 1 2 MH Z晶振与单片机 A T 8 9 C 5 1相连接， 通过软件编程的方法实现了以2 4小 时为一个周期 同时显示小时， 分钟和秒的要求， 并在计时过程中具有报时功能， 当时间到达整点进行蜂鸣报时。该电子钟设有三 个按键： s 1 ， s 2和 s 3键， 使之具备了校时、 定时功能。 关键词： 电子钟； 5 1系列单片机； A T 8 9 C 5 1 ； 晶振 作者简介： 卢 超( 1 9 7 9一) ， 男， 陕西汉中人， 陕西理工学院物理系教师， 主要从事电子技术、 测控方面的研究。 中图分类号： T P 2 7 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 62 1 6 5 ( 2 0 0 6) 0 5 0 0 4 8 0 6 收稿日期： 2 0 0 6 0 71 5 数字 电子钟 设计 与制 作可 采用 数字 电路 实现 ， 也可 以采用单 片 机来完 成 。若用 数 字 电路 完 成 ， 所 设计 的 电路相 当复 杂 ， 大 概需 要十 几 片数字 集 成 块 ， 其 功 能也 主要 依 赖 于 数 字 电路 的各 功 能 模 块 的 组合 来 实 现 ， 焊 接 的过程 比较 复 杂 ， 成本 也非 常高 。若 用单 片机 来设 计 制 作完 成 ， 由于其 功 能 的实 现 主要 通 过 软件 编程 来完 成 ， 那 么就 降低 了硬 件 电路 的复杂 性 ， 而且 其成 本 也有 所 降低 ， 所 以在该 设 计 与 制作 中采 用单 片 机 AT 8 9 C 5 1 ， 它是低 功耗 、 高性 能 的 C MO S型 8位 单 片机 。 片 内带 有 4 KB的 F l a s h存 储 器 ， 且 允许 在 系统 内改写 或用 编程 器编 程 。另外 ， AT 8 9 C 51的指 令 系统 和 引 脚 与 8 0 51完 全 兼 容 ， 片 内 有 1 2 8 B的 R AM、 3 2 条 I O口线 、 2个 1 6位 定时 计数 器 、 5个 中断源 、 一 个全 双工 串行 口等 。 1硬件电路的设计 该 电子钟 是 以单 片 机 A T 8 9 C 5 1为核 心来 完成 的 ， 在硬 件 电路 中 采用 P 0口作 为 6位 L E D数 码管 的驱 动接 口 ， 这 是 由于 P o口输 出驱 动 电路工 作 处于 开漏状 态 ， 它 的驱动能 力 强 ， 故 只需 外接 上拉 电阻便 可 以把 L ED数 码管 点亮 。因为共 阴 的 L E D数码 管 它的驱 动 电流 是分开 的 ， 在单 片机 进行动 态扫 描 的时候 不 会影 响彼 此 的电 流 ， 故该 电路 中的 6位 LE D数 码管 均用 共 阴极 的数码 管 。在 6位 LE D显示 时 ， 为 了简 化电路 ， 降低 成本 ， 6个 L E D显示 器共用 一个 8位 的 I O，6位 L ED数 码 管 的位 选线 分别 由相应 的 P 2 0P 2 5控 制 ， 而将 其相 应 的段选 线并 联在 一起 ， 由一 个 8位 的 I O 口控 制 ， 即 P o口。在 电路 中还设 有 三 个按 键 S l ， S 2和 S 3用来 进行 定时 ， 选 时和调 时 的选择 ， 他 们分 别与 单 片机 的 P 1 2， P 1 4， P 1 6口相 连 接 。P 1 7口与 蜂 鸣器 相连 接 。 2软件程序的设计 考虑到 实用 性 ， 在该 电子 钟的 设计 中修 改 定 时 或 调 整 时 间时 采 用 了 闪 烁 ， 而且 可 以定 时 2 0组 闹钟 。 在编 程上 ， 首先 进行 了初 始化 定义 了程 序 的入 口地址 以及 中断 的 入 口地 址 ， 在 主 程序 的开 始定 义 了一组 固 定单 元用来 存储 计 数 的秒 ， 分 ， 时 以及 2 0组 定时 时 间的序 号等 。在 显示 程序段 中主要进 行 了闪烁 的处理 ， 采用 定时 器 中断置 标志 位 ， 再 与位 选 相互结 合 的方 法来 控 制调 时 或定 时 中的 闪烁 。时 ， 分 ， 秒 的显 示 则 是 用 了软件 译码 ( 查 表 ) 的方式 ， 再用 了一 段 固定 的程 序 段进 行 进 制 转 化 。初 始化 之 后 ， 用 中 断方 式 对 其 计 数 ， 计 数 的 同时采 用 了定 时 器 比较 的方法 ， 比较 当前 计 数 时 间与定 时 时 间是 否 相 等 ， 若 相等 则 将 闹 铃标 志 位 置数 。由于定 义 了 2 0组 定时 闹钟 ， 在这 里采 用 中断 2 0次 ， 每 中断 一 次 比较 一 组 闹钟 ， 避 免 了一 次 比较 2 0组 中 断时 间 过长 ， 影 响 下次 中断 时 间。 显示 之后 查 询 闹铃 标 志位 是 否与 前 面所 置 数 相等 ， 若 相 等 则 响 铃 。为 了避 免响 铃影 响显 示 ， 采 用 了每 显 示 几 屏 以后 在 显 示 程 序 中 出现 脉 冲 ， 驱 动 喇 叭 ， 不会 影 响显 示 。 之后 用 查询 方式 对按 键进 行判 断 ， 若 有键 按 下 ， 则 进行 软件 延时 消抖 ， 避 免 了抖 动 引起 的干 扰 ， 执 行相 应 的 4 8 维普资讯 定 时 ， 选 时或 调时 程序 段 。对 当前 时间 或定 时时 间修 改后 又返 回到最初 的显 示程 序段 ， 如 此循 环下 去 。程 序 流 程 图 见 图 I所 示 。 图 I 程序 流程 图 3硬件电路与程序清单 硬 件 电路如 图 2所示 ， 相关 程序 附 后 。 4性能及误差分析 该 电子钟设 有 三个 按 键 ： s 1 ， s 2和 s 3键 。按 s 1键进 行 校 时 ， 可 以分别 对 时 及分 进 行 单独 校 时 ， 使 其 校正 到标 准时 间 ， 校 时 时需要 校正 哪一 位哪一 位 就 闪烁 。按 s 2键 是对 闪烁 位进 行加一 或 返 回 的操 作 。按 s 3键调 整定 时 时间和 定 时组数 ， 需 要调整 哪一 位 哪一 位就 闪烁 ， 该 电予 钟 最多 可 定时 2 0组 闹钟 。经 测 试 该 电子钟 在一 天 的累计 误差 约为 0 1秒 。该 电子钟 的误 差 主要 由晶振 自身 的误 差 所 造 成 ， 晶振 的误 差 约 为 0 0 0 010 0 0 0 0 0 1 。在 软 件 的编程 过 程 中所产 生 的误 差 比较 小 ， 在 重 装初 值 的过 程 中大 概需 要约 8个 机 器周期 ， 但 在程 序开 始对 定时器 赋 初值 时 ， 多 加 了 8个 机器 周期 ， 减 小 了这方 面 的误 差 。另 外在 中断 的 过 程 中 ， 只会 在第 一次 计时 时产 生时 间 的偏 移 ， 而它 所产 生 累计误 差很 小 ， 可 以忽 略 。 善 羞 誉 置 毫 羞 釜 宣 蕾 叠 誉 叠 蕾 誉 茜 蕾 目 目 3 目 AT$ 9 C5I 萎 叠 皇 基 毫 毫 交 暑 蓄 菩 口 矗 ； jI 辩 1 日 茸 图 2 硬件 连线 图 4 9 维普资讯 程 序清单 ： ORG 0 A J MP MA I N ORG 0 00 BH AJ MP T I ME TI ME：CL R TR0 MOV TH0 # 3 CH MOV TL 0 f ( ) B8 H S ETB TR0 MOV 0 9H R0 I NC 1 6H MOV R01 6H MOV A R0 CL R C C J NE A， 2 1 H， T MM I NC 1 6H MOV R0 1 6H I NC 1 6H MOV A R0 CLR C C J NE A， 2 2 H， Tr M MO V 1 9 H， # 4 5 H ； 1 9 H作为时间到标志 AJ MP Tr M TMM ：I NC 1 6H I NC 1 6H Tr M ： MOV R0， 0 9H DJ N Z 1 8 H OU T 0 MOV 1 8H f 2 0 MOV 1 6 H # 2 3H MO V A， R 2 ； 控制闪烁 CLR C S UBB A J Z T M MOV A 1 BH CP L A MOV 1 BH A ANL A R4 MOV 1 AH A TM ： MOV A， 1 7 H CL R C S UBB A f 2 3H J Z OU T 0 S EC： I NC 2 0H MOV A 2 0H 5 0 CL R C CJ NE A， # 6 0， OU T 0 MOV 2 0H f 0 MI N ： I NC 21 H MO V 1 9 H， f 0； 一分钟到关闹铃 CLR P1 7 M0V A 21 H CL R C C J NE A， # 6 0， OU T 0 MOV 21 H f 0 HOUR ： 1 NC 2 2H MOV A 2 2 H CLR C C J NE A， # 2 4， OU 1 1 O MOV 2 2H f 0 OUT 0：RE1 1 D I S P ： MO V R 0 ， # 1 0 H ； 1 0 H作为显存首址 MOV R7 # 7F H MOV R6 # 7 TO ： MOV A 。 R0 MOVC A A +DPr R ORL A 8 OH PUS H ACC MOV A R7 RL A MOV R7 A O R L A， 1 A H ； 1 A H控制闪烁 MOV P 0 柏 M O V P 2 ， A ； P 2为位选 POP ACC MO V P 0 ， A ； P 0作为段选 I NC R0 DJ NZ R 6 T O RET CHAI ： MOV A， R1 MOV B # 1 0 DI V AB MOV 1 OH B M0V I 1 H A I NC R1 MOV A R1 MOV B #1 0 DI V AB 维普资讯 MOV 1 2H B MOV 1 3H A l C R1 MOV A R1 MOV B #1 0 DI V AB MOV 1 4H B MOV 1 5H A DEC R1 DEC R1 RET T S H I ： MO V A， R 2 ； R 2作为调时与定时的标志 CLR C SUBB A # 0f 1 D H J Z GO 2 MOV R2 0FH MOV A R4 RR A RR A MOV R4 A CLR C C J NE A， ： I 0 0l l 0 0 o 0 B， GO MOV R3 2 2H GO： CL R C C J NE A， # 0 0 0 0 1 1 0 0 B， GO1 MOV R3 21 H GO1： CLR C C J NE A， 加 O 0 0 0 0l l B， GO 3 MOV R3 2 0H GO3： CLR C C J NE A， # l l 0 0 c O0 o B， GO2 MOV A 1 7H CLR C C J NE A， 2 3 H， Go 4 CL R TR0 MOV TH0 3CH MOV TI J D # OB8H S ETB TR0 MOV 1 7H # O GO4：MOV R 2， # O GO2：RET D S H I ： MO V A， R 2 ； R 2作为调时与定时的标志 CLR C S UBB A OFH J Z DS OUT 1 MOV R2 # O H MOV A R4 RL A RL A MOV R4 A CLR C C J N E A， # O 0 0 0 1 1 0 0 B。 DS OUT 2 I NC R1 MOV A R1 MOV R3 A DEC R1 DS OUT2：MOV A ， R4 CLR C C J NE A， # 0 0 1 1 0 0 0 0 B， D S OU T 3 I NC R1 I NC R1 MOV A Rl MOV R3 A DEC R1 DEC Rl DSOUT3： MOV A， R4 CLR C C J NE A， # O 0 0 0 0 0l l B， D S OU T 4 I NC R1 I NC R1 I NC R1 DS OUT 4：MOV A ， R4 CLR C C J NE A， # l l 0 0 0 0 0 0 B， DS OU T1 M OV R4 柏 0 0 o0 01 1 B M OV R3 0F H I NC R1 I NC R1 I NC R1 DS OUT1：RET XSHI ： MOV A ， R 2 CLR C S UBB A 5 J Z XS OUT 3 MOV A R3 MOV R 0 A I NC R0 MOV A R4 CLR C C J NE A， # O 0 0 0 0 0 l l B， XS OU T 维普资讯 MO V A， R 2； R 2作为调时与定时的标志 CL R C C J NE A， # OF H， XS OUT 4 MOV R0 加 MOV 1 7H # 2 3H X S O U T 4： MO V A， R 2； R 2作为调时与定时的标志 CLR C C J NE A， OF O H， XS OU T MOV 1 7H 0 MOV R4 #ll 0 0C lo 0 0B MOV R1 2 0H MOV R2 XS OUT： MOV A ， R 4 CLR C C J N E A， # 0 01 1 0 0 0 0 B， XS OU T 2 MOV A R0 CLR C SUBB A # 2 4 J C X S OU T l MOV R0 加 XSOU ： M OV A， R4 C L R C C J NE A g 3 0 01 1 o o B， XS OU T 1 MO V A R 0 C L R C S UBB A 撤； 0 J C XS OU T1 MOV R0 加 A J MP XS OU T1 XSOU1 3： MOV A， R5 CPL A MOV R5 A C P L P 1 0； P 1 0闹铃开关指示灯 XSOUT1：RET MAI N ： MOV 1 0H 0 MOV 1 l H o MOV 1 2H 0 MOV 1 3H o MOV 1 4H MOV 1 5H MOV 2 0H 加 MOV 2l H 加 MOV 2 2 H 加 52 MOV 2 3H #1 MOV 2 6H # 2 MOV 29 H # 3 MOV 2CH #4 MOV 2F H 5 MOV 3 2H 6 MOV 3 5H # 7 MOV 3 8H #8 MOV 3BH MOV 3 EH #1 0 MOV 41 H #1 1 MOV 4 4H #1 2 MOV 4 7H # 1 3 MOV 4AH # 1 4 MOV 4DH #1 5 MOV 5 0H # 1 6 MOV 53 H #1 7 MOV 5 6 H # 1 8 M OV 5 9H # 1 9 MOV 5CH 2 0 MOV l 6H # 2 3 CLR P1 2 CLR P1 4 CL R P1 6 CL R P1 7 MOV S P # 6 0H MOV DP TR # T AB MO V R 1 ：I 2 0 H ； R 1作为拆分地址首 MOV R4 #l l O oo 0 0 OB MO V R 2， # 5； R 2作为定时 ， 调时选择 MO V R 5 0 0 1 1 1 1 0 0 B ； R 5作为闹铃开关 MOV 1 BH 棚 MOV 1 8 H 2 0 MOV P0 加 M OV P 2 o MOV I E =I 8 7H S ETB I T0 S ETB I T1 M O V I P 。 # 2； 设 优先级最高 MO V T MO D。 # 1； 定时器模式 1 MOV T H0 # 3 C H MOV 1 加 B8H S ETB TR0 CLR EXO CL R EX1 维普资讯 START： ACALL CHAI ACAL L DI S P RI NG ： MOV A ， R5 CLR C C J NE A， # 0 0 1 1 1 1 0 0 B， S S 0 MOV A 1 9H CL R C C J NE A， # 4 5 H， S S 0 CPL P1 7 S S 0： J N B P1 6， S S 1 ACALL DEL J NB P 1 6， S S 1 ACALL TSHI CLR P1 6 S S 1 ： J NB P 1 4， S S 2 ACALL DEL J N B P1 4， S S 2 ACAL L XSHI CLR P1 4 S S 2： J NB P 1 2， S s 3 ACALL DEL J NB P1 2， S S 3 ACAL L DSHI CLR P1 2 S S 3：A J MP S T AR T DE L： D J NZ 1 DH， $ D J NZ 1 C H DE L RET TAB： DB 3FH ，6H ，5 BH ，4FH ，6 6H ，6DH ，7DH ， 7H 7FH 6FH END 参 考 文 献 1 梅丽凤 ， 王艳秋 ， 等 单 片机 原理及 接 1：1 技术 M 北京 ： 清华大学 出版社 ， 2 0 0 4 2 朱定华 ， 刘玉 单片机原理及应用技术 学习辅 导 M 北京 ： 电子工业 出版社 ， 2 0 0 1 3 薛钧义 M C S 一 5 1 9 6系列单片微型计算机及其应用 M 西安： 西安交通大学出版社， 1 9 9 8 4 何立 民 MC S一5 1系列单片机应用系统设计 M 北京 ： 北京航天航空大学 出版社 ， 2 0 0 1 5 杨拴科 模拟 电子技术基础 M 北京 ： 高等教育 出版社 ， 2 0 0 3 Dl a n d Ma n u f a c t u r e o f Di g i t a l g l e e t r a n C l a c k Ba s e d O l l MCU LU Ch a o ( D e p a r t me n t o f P h y
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