基于单片机电子时钟课程设计.doc

摘要随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物，传统的时钟已不能满足人们的需求。现代的数字钟不仅需要数字电路技术而且需要模拟电路技术和单片机技术，增加数字钟的功能。多功能数字钟的应用非常普遍，由单片机作为数字钟的核心控制器，通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行校时、定时等功能。输出设备显示器可以用LED显示技术来显示技术。 本系统利用单片机实现具有计时、校时等功能的数字时钟，是以单片机80C51为核心元件，同时采用LED动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。另外具有校时功能，利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。关键字：单片机 80C51 时钟 显示器目录摘要0关键字：单片机 80C51 时钟 显示器0abstract1目录2一MCS-51单片机系统简介31.1MCS-51系列单片机31.2MCS51单片机的中断系统31.2.1中断源31.2.2中断控制41.3MCS51的定时系统61.3.1定时器的结构61.3.2定时器的工作方式61.4 LED数码管71.4.1 LED数码管简介71.4.2 LED显示器的结构81.4.3 LED的接线形式9二实验流程图及原理图102.1 实验流程图102.2实验原理图11三程序代码11四实验结果16五总结17六参考文献18电子时钟设计设计要求利用用数码显示电路设计一个电子时钟，时间格式xx xx xx即小时，分钟，秒。自己设计按键流程图和程序，实现调整小时和分钟的功能。在本设计中，电子时钟电路采用24小时制计时，电路用到了键盘控制，用到了定时中断功能和电平触发外部中断功能，用到了显示模块等。另外单片机工作还需要软件支持，通过编写程序实现数字时钟的基本功能，如计时功能、调时功能和秒表功能等。一MCS-51单片机系统简介1.1MCS-51系列单片机MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。以后我们将用89C51、89S51来完成一系列的实验。1.2MCS51单片机的中断系统1.2.1中断源 MCS51单片机是一个多中断源的单片机，有五个中断源：外部中断0、定时器0中断、外部中断1、定时器1中断和串行接收或发送中断。各中断源的中断处理程序入口地址如下表1.1所示：表1.1中断向量表中断源入口地址外部中断00003H定时器0000BH外部中断10013H定时器1001BH串行口0023H1.2.2中断控制1中断的开放或禁止是由中断允许寄存器IE控制的。IE的格式如表1.2： 表1.2 IE格式EA /ESET1EX1ET0EX01) EA中断总允许位。EA1，开放总中断，而各个中断源的中断请求是允许还是禁止，分别由各自的中断允许位确定；EA=0，禁止一切中断。2) ES串行口中断允许位。3) ET1和ET0分别是定时器T1和T0的中断允许位。4) EX1和EX0分别是外部中断1（INT1）和外部中断0（INT0）的中断允许位。以上五个中断允许位的意义是：0为禁止中断,1为允许中断。2中断源优先级控制中断优先级寄存器IP。MCS51单片机有高、低两个中断优先级，5个中断源可由程序设置为高优先级中断或低优先级中断，实现二级中断嵌套。一个正在执行的低优先级中断源的中断服务程序，能被高优先级中断源所中断，但不能被同级别的另一个中断源所中断。MCS51单片机的5个中断源的优先级由中断优先级寄存器IP的相应位设定。IP格式如表1.3：表1.3 IP格式/PSPT1PX1PT0PX01) PS是串行口的中断优先级控制位。2) PT1和PT0分别是定时器T1和T0的中断优先级控制位。3) PX1和PX0分别是外部中断INT1和INT0的中断优先级控制位。中断优先级控制位的意义是：0为设定为低优先级中断源；1为设定为高优先级中断。 如果同优先级的多个中断请求同时出现时，则按MCS51单片机的CPU查询次序确定那个中断请求被响应，其查询次序为：IE0、TF0、IE1、TF1、RI或TI。1.3MCS51的定时系统1.3.1定时器的结构在控制系统中，常常要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制，如定时中断、定时检测、定时扫描等等，也往往要求有计数器能对外部事件计数。MCS51单片机有2个定时器，称为定时器0（T0）和定时器1（T1）。MCS51单片机的定时器由计数器0、计数器1、方式控制寄存器和定时器控制寄存器组成。计数器0和计数器1分别由8位计数器TH0、TL0和TH1和TL1构成。TH0、TL0、TH1、TL1是不能位寻址的特殊功能寄存器，通过对TH0、TL0、TH1、TL1的初始化编程来控制T0和T1的计数初值4。MCS51单片机的两个计数器TH0、TL0和TH1、TL1可以构成16位的计数器、13位的计数器和8位的计数器。计数器是定时器T0和T1的核心，它可以对引线T0和T1来的外部事件计数；也可以对单片机的机器周期计数。一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。这样，不但可以根据计数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。计数器是加法计数器，所以预置的计数初值应为计数值的补码。1.3.2定时器的工作方式MCS51单片机的T0有方式0、方式1、方式2和方式3四种工作方式。T1有方式0、方式1和方式2三种工作方式。工作方式控制寄存器TMOD:TMOD寄存器是不能位寻址的特殊功能寄存器，用于控制T1和T0的工作方式，各位的定义如下：表1.4 TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMOD的高半字节和低半字节的定义相同，高半字节用于控制T1，低半字节用于控制T0，其中，GATE是门控位。GATE为1时，定时器的计数器受外部引线INT0或INT1输入电平的控制，输入高电平计数，输入低电平停止计数，这时可以用于测量在INTx引线出现的正脉冲宽度；GATE为0时，定时器的计数不受INT0或INT1引线的控制。C/T是定时器和计数器选择位。C/T为1，选择计数器方式，计数器THi和TLi对Ti引线输入的外部事件计数；C/T为0，选择定时器方式，计数器THi和TLi对机器周期进行计数。M1和M0是定时器的工作方式选择位。M1和M0这2位有0011四个状态，分别选择方式0（13位定时器）、方式1（16位定时器）、方式2（8位自动重装载定时器）和方式3（T0分成两个8位的定时器）。1.4 LED数码管1.4.1 LED数码管简介LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。1.4.2 LED显示器的结构LED显示块是发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。七段LED内部由7个条形发光二极管和一个圆点发光二极管组成。图1.5八段数码管本设计中采用的是7SEG-MPX8-CA-BlUE八位数码管，该数码管为蓝色数码管，每一段数码管内部相当于有一个蓝色发光二极管。发光二极管具有单向导电性，只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，它的开启电压比普通二极管的大，红色的在1.8V2.2V之间，绿色的约为2V。正向电流越大，发光越强。内部结构如图1.5。1.4.3 LED的接线形式根据内部发光二极管的接线形式分成共阴极型（公共点接地）和共阳极型（公共点接电源）。计算机与七段显示器的接口，分成静态显示接口和动态显示接口。静态接口是每个七段显示器单独用一组寄存器控制，将其公共点接地。动态接口使用两组寄存器。几个显示器的七段用一组寄存器控制，该寄存器称作段选寄存器。另一组寄存器控制这几个七段显示器的公共点，控制这几个显示器逐个循环点亮。适当选择循环速度，利用人眼“视觉暂留”效应，使看上去好像这几个七段显示器同时在显示一样。控制公共点的寄存器称为位选寄存器。二实验流程图及原理图2.1 实验流程图2.2实验原理图17三程序代码LEDBuf equ 60h ; 显示缓冲Hour equ 40hMinute equ 41hSecond equ 42hC100us equ 43hTick equ 10000T100us equ 256-50ljmp Startorg 000bhT0Int:push PSWpush ACCmov a, C100us+1jnz Goondec C100usGoon:dec C100us+1mov a, C100usorl a, C100us+1jnz Exitmov C100us, #high(Tick)mov C100us+1, #low(Tick)inc Secondmov a, Secondcjne a, #60, Exitmov Second, #0inc Minutemov a, Minutecjne a, #60, Exitmov Minute, #0inc Hourmov a, Hourcjne a, #24, Exitmov Hour, #0Exit:pop ACCpop PSWretiDelay:mov r7, #0; 延时子程序DelayLoop:djnz r7, DelayLoopdjnz r6, DelayLoopretLEDMAP: ; 八段管显示码db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07hdb 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71hDisplayLED:mov r0, #LEDBufmov r1, #6 ; 共6 个八段管mov r2, #11111110b ; 从左边开始显示 Loop:mov a, #0ffhmov p2, a ; 关所有八段管mov a, r0mov p0,amov a, r2mov p2, a ; 显示一位八段管mov r6, #2call Delaymov a, r2 ; 显示下一位rl amov r2, ainc r0djnz r1, LoopretTESTKEY:MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,TESTKEY1OUT:RETTESTKEY1:MOV R6,#100H CALL DELAY MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,TESTKEY2 SJMP OUTTESTKEY2:MOV C,P1.0 JC TESTP11 AJMP SETKEYTESTP11:MOV C,P1.1 JC OUT AJMP SUBKEYSETKEY:MOV A,R5 JZ aaa CJNE A,#01,bbb INC R5 AJMP OUTaaa:CLR TR0 INC R5AJMP OUTbbb:MOV R5,#00 SETB TR0AJMP OUTSUBKEY:MOV A,R5 JZ ccc CJNE A,#01,MSUBHSUB: DEC 40H MOV A,40H CJNE A,#0,OUT MOV 40H,#24 MOV R6,#4 CALL DELAY AJMP OUTccc: AJMP OUTMSUB:DEC 41H MOV A,41H CJNE A,#0,OUT MOV 41H,#60H AJMP OUTToLED:mov dptr, #LEDMapmovc a, a+dptrretStart:MOV R5,#0mov sp,#30h;mov TMOD, #02h ; 模式2, 定时器mov TH0, #T100usmov TL0, #T100usmov IE, #10000010b ; EA=1, IT0 = 1mov Hour, #11mov Minute, #24mov Second, #34mov C100us, #high(Tick)mov C100us+1, #low(Tick)setb TR0;mov 然r5,#0MLoop:mov a, Hourmov b, #10div abcall ToLEDmov LEDBuf, amov a, bcall ToLEDorl a, #80hmov LEDBuf+1, amov a, Minutemov b, #10div abcall ToLEDmov LEDBuf+2, amov a, bcall ToLEDorl a, #80hmov LEDBuf+3, amov a, Secondmov b, #10div abcall ToLE