MCS-51综合系统设计(电子钟).docx

MCS-51 综合设计大连理工大学本科设计报告题目：基于PCF8563、ZLG7290的时钟系统设计 课程名称： 单片机综合设计 学 院： 电子信息与电气工程 专 业： 电子 班 级： 0904 学 号： 学生姓名： 成 绩： 2010 年 7 月 17 日题目：基于PCF8563、ZLG7290的时钟系统设计1 设计要求要求：（1） 利用I2C通信程序、读取PCF8563T日历芯片的时间参数；（2） 将时间数据通过ZLG7290的8位数码管上显示；（3） 实现整点报时（五声）功能；（4） 通过键盘修改时间。修改时间时：对应的数据要有闪烁效果；应当有“回显”功能（即时显示修改的数据）；输入数据时要有“纠错”功能。实现的功能：（1）正常的日历、时钟功能（读取日历芯片的时间参数,及数码管显示）（2）闹种模式与时钟模式、日期模式之间的切换（3）时间、日期的修改功能，带有闪烁、回显功能（4）闹钟的时间设定功能，带闪烁、回显功能（5）整点报时功能、闹钟响铃功能（6）修改时输入报错功能2 设计分析及系统方案设计设计分析：实验系统的结构功能十分的复杂，首先应该根据设计任务设计程序的流程图，有一个整体的思路，然后在调试的过程中一步步地去完善。采用模块化的思想，将整个设计任务模块化。对单片机的存储单元进行分配、以满足各个程序模块的需求并做到存储资源的优化、合理地使用。再需要考虑的便是系统硬件资源的使用问题，比如如何使用MCS-51的端口资源，如何使用实验系统中的按键资源，怎样才能使得硬件资源得到更好的利用，在使用相同按键数目的条件下，怎样设计程序结构才能使系统操作更加人性化。方案设计：整个程序采用功能模块化的思想，即具有相同功能的部分程序归为同一个子函数，以便多次使用时的调用，这样可以使得程序简介、可读性强、结构明确。实验中主程序采用无限次的循环结构，即若没有中断操作，程序使实验系统处于动态停机的状态。实验程序有两个中断服务子程序，其中中断服务子程序INT_7290主要用于按键引起中断的键值处理，即相应功能键、数字键的处理，每当有按键操作时，便可以进入此中断程序。INT_RCT中断服务子程序是由秒脉冲引起的，即每秒进入此中断一次，此中断服务子程序主要实现从日历芯片中读取的时间参数的显示处理，以及根据INT_7290中设定的标志进行相应的模式显示。实验程序中还有I2C通信的各个子程序，这些子程序都已经模块化了，明确出入口参数后，可以直接调用。MCS-51的P1口作为I2C的通信以及闹铃端口，P3口主要作为中断口使用。3系统电路图AT89C51P1.0P1.1P1.7/INT1P1.3/INT0 （P3.1） ZLG7290BSDA SCK /RST/INTI2C总线 PCF8563TSDA SCKCLKOUT综合设计系统电路蜂鸣器VCC4 外围接口模块硬件电路功能描述（1） ZLG7290B：ZLG7290B是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的数码管动态显示驱动、建键盘扫描管理芯片。能够驱动8位共阴极结构的LED数码管或64位独立的LED，同时还能扫描管理多达64个按键（S1-S56、F0-F7）的扫描识别。其中8只健（F0-F7）可以作为功能键使用就像电脑键盘上的Ctrl、Shift、Alt键一样。另外ZLG7290B 内部还设置有连击计数器，能够使某些按键按下后不松手而连续有效。接口采用I2C结构。该芯片为工业级芯片，被广泛运用于仪器仪表等工业测量领域的电路设计中。（2） PCF8563T：PCF8563T 是低功耗CMOS实时时钟/日历芯片，可以通过读取它的内部时间参数并进行处理后进行时间的显示，具有一个可编程的时钟输出，一个中断输出和掉电检测电路，与外部主控器之间通过I2C总线连接。最大总线速度为400KHZ。每次对其的读写操作内部的地址寄存器都会自动产生增量。（3） 蜂鸣器：送入一定频率的方波信号，产生相应频率的声波信号。由P1.3口的不断取反实现发声。5 主程序中主要变量定义RAM/寄存器功能10H-1DH时间参数的初始设定，以及后期时间参数修改的内存20H-26H从8563中读取的7个时间参数（BCD码），秒、分、时、日、星、月、年27H（D0-D7：38H-3FH）标志位，时、分、秒修改，1、2、3次按键，闹钟，日期28H-2FH日、月、年、世纪（28H 日低位，29H 日高位），2FH亦用作闪频设置38H-3FH秒、分、时（3AH、3DH短划线）字型码40H存放键值41H,42H控制数码管的闪烁位50H-52H闹钟设定时间的存储单元53H-54H计数标记单元（用于实现闹钟与日期功能键的双次按键退出所对应模式的功能?R7 I2C程序中字节数R0 I2C程序中源数据块首地址R2 I2C程序中从器件内部子地址R3 I2C程序中器件地址（写）R4 I2C程序中器件地址（读）6系统软件中各个子程序的功能描述（注：I2C的相关子程序未列入在内）子程序名称入口参数出口参数功能 描述INT_7290各标志及相关RAM单元值键值处理，标志设定INT_RCT各标志及相关RAM单元值数码管显示控制RDKEY40H RAM单元读取键值CHANGER0,R2改变8563内时间参数RING1800HZ铃声RING11600HZ铃声CHAFEN20H-26H28H-2FH，38H-3FHBCD码转字型码CFAR4，R3将A中的数据拆分为两个独立的ADJUST20H -26H20H -26H将20H -26H中从PCF8563中读出的7个字节参数的无关位屏蔽掉DELAY延时1111001是0否10103CH3DH3CH=0，3DH=1，修改对应时间参数的个位D键3EH3EH=0取消闪烁3DH=0123BH38H39H3AH3EH3FH3BH=0 3CH=1改时十位（含8563内参）、闪烁，修改的BCD码保存3BH=0 3CH=1改时十位（不含8563内参）、闪烁3BH=0 3CH=1改年十位（含8563内参）、闪烁位修改分（月）十位及对应闪烁位，其他同时十位修改秒（日）十位及对应闪烁位，其他同时十位否101日期键3FH=1是INT-7290读KEY闹钟键3EH=1否是7主程序程序流程图0100是是否是A键B键C键21年闪烁3BH=1，38H=13FH时闪烁3BH=1，38H=1处理同A键，分（月）闪烁处理同A键，秒（日）闪烁RETI10否图按键中断子程序流程图调用报时子程序读8563时间参数将闹钟显示参数送缓存写入闪烁控制字报时INT_RCT3EH10是否03EH闹铃调用闹铃子程序31是否开始8563时间参数初始化相关标志初始化打开相关中断动态停机3缓存区BCD码的调整拆分3FH显示时间显示日期RETI10图2秒中断服务子程序流程图 图3 主程序流程图8程序清单;-;实验台上的按键功能：;S1-S10：0-9数字键;S11：调时（年）键;S12：调分（月）键;S13：调秒（日）键;S14：确认键;S15：日历模式键;S16：闹钟模式键;-SDABITP1.0;定义I2C信号引脚SCLBITP1.1 WSLA_8563EQU0A2H;PCF8563口地址RSLA_8563EQU0A3HWSLA_7290EQU70H;ZLG7290口地址RSLA_7290EQU71HORG8000HLJMP8030H ORG8003HLJMPINT_RCTORG8013HLJMPINT_7290;键盘扫描ORG8030HSTART: MOVSP,#60HCLRP1.7 ;7290复位LCALLDELAYSETBP1.7MOV27H,#00H;标志位MOV52H,#11H;定时存储空间初始化MOV51H,#20HMOV52H,#11HMOV53H,#00H;第几次按日期功能键的计数器MOV54H,#00H;第几次按闹钟功能键的计数器;*;设定PCF8563的时间和命令参数（参数和控制命令缓冲区10H-1DH）;*MOV10H,#00H;启动控制字MOV11H,#1FH;设置报警及定时器中断MOV12H,#50H ;秒单元MOV13H,#59H;分单元MOV14H,#10H;小时单元MOV15H,#30H ;日期单元MOV16H,#03H ;星期单元MOV17H,#07H ;月单元 MOV18H,#10H;年单元MOV19H,#00H ;设定分报警MOV1AH,#00H;设定小时报警MOV1BH,#00H ;设定日报警MOV1CH,#00H;设定星期报警MOV1DH,#83H;设定CLKOUT的频率（1S）;*MOVR7,#0EH;写入参数个数（时间和控制字） MOVR0,#10H;参数和控制命令缓冲区首地址MOVR2,#00H;从器件内部从地址MOVR3,#WSLA_8563;准备向PCF8563T写入数据串LCALLWRNBYT;写入时间、控制命令到8563 MOV2FH,#00H;写入闪频控制MOVR7,#01HMOVR0,#2FHMOVR2,#0CHMOVR3,#WSLA_8563MOVR4,#RSLA_8563LCALLWRNBYTSETBEA;开中断SETBEX0;时钟秒中断SETBIT0SETBEX1;按键中断SETBIT1SETBPX1SJMP$ ;等待中断;*; 按键 中断服务程序 INT_7290（INT1）处理按键操作;*INT_7290:PUSH00HPUSH02HPUSH03HPUSH04HPUSH07HPUSHACCPUSHPSWPUSHDPHPUSHDPLLCALLRDKEY;取健值（返回键值参数于40H中)MOVA,40HCLRCCJNEA,#0EH,LK;判断是闹钟功能键还是日期功能键LK:JCGH2CLRCCJNEA,#0FH,GHGH:JCGH1SETB3EH;闹钟模式标志MOVA,#00HCJNEA,54H,NE0;判断是否是第一次按F键NE0:JNCGHH1CLR3EHMOV54H,#00H;标志清零SJMPGH2GHH1:INC54HSJMPGH2GH1:SETB3FH;日期模式标志MOVA,#00HCJNEA,53H,PNE;判断是否第一次按E键PNE:JNCGHHCLR3FHMOV53H,#00H;标志清零SJMPGH2GHH:INC53HGH2:JB3BH,FLAG;进入中断次数的标志JB3CH,T33JB3DH,LAB_1;*;第一次按键 小时、分、秒闪烁控制;*MOVA,40H;取健值CJNEA,#0AH,NEXT;时（年）位闪烁SETB38H;（27H D0位）修改时位标志SETB3BH;进1次数标志JNB3FH,KXMOV42H,#30HSJMPKX1KX:MOV42H,#0C0H;控制闪烁的数码管（在秒中断程序中使用）KX1:LJMPFLAG0NEXT:CJNEA,#0BH,NEXT0;分（月）位闪烁SETB39HSETB3BHJNB3FH,KX2MOV42H,#0CHSJMPKX3KX2:MOV42H,#18HKX3:LJMPFLAG0NEXT0:CJNEA,#0CH,AA;秒（日）闪烁SETB3AHSETB3BHMOV42H,#03HAA:LJMPFLAG0;*T33:LJMPXT3;跳板;*;第二次按键;*FLAG:JNB38H,NEXT1;时（年）十位MOVA,40HJNB3FH,KXX;判断是修改年还是时MOVR6,ASWAPAANL18H,#0FHORL18H,AMOVR0,#18H MOVR2,#08HLCALLCHANGE;修改8563内部 年份 参数SETB3CH;二次进入标志CLR3BH;清第一次进入标志MOV42H,#10H;修改闪烁位LJMPXXXLAB_1:LJMPLAB;跳板KXX:CLRC;判断是否越界CJNEA,#03H,LALLAL:JNCLAL0MOVR6,A;键值处理SWAPAANL14H,#0FHORL14H,AJNB3EH,JKMOV52H,14HJK:MOVR0,#14H MOVR2,#04HLCALLCHANGE;修改8563内部 时位 参数MOVA,R6MOVDPTR,#ZXMMOVCA,A+DPTRMOV40H,AMOV3FH,40H;修改MCS-51内RAM显示参数SETB3CH;二次进入标志CLR3BH;清第一次进入标志MOV42H,#40H;修改闪烁位SJMPXXXLAL0:LCALLRING1XXX:LJMPFLAG0XT3:LJMPNEXT3;跳板NEXT1:JNB39H,NEXT2;分（月）十位MOVA,40HJNB3FH,KXX0MOVR6,ASWAPAANL17H,#0FHORL17H,AMOVR0,#17H MOVR2,#07HLCALLCHANGESETB3CHCLR3BHMOV42H,#04HLJMPBA2KXX0:CLRCCJNEA,#06H,BA0BA0:JNCBA1MOVR6,ASWAPAANL13H,#0FHORL13H,AJNB3EH,JK1MOV51H,13HJK1:MOVR0,#13H MOVR2,#03HLCALLCHANGEMOVA,R6MOVDPTR,#ZXMMOVCA,A+DPTRMOV40H,AMOV3CH,40HSETB3CHCLR3BHMOV42H,#08HSJMPBA2BA1:LCALLRING1BA2:LJMPFLAG0NEXT2:MOVA,40H;秒（日）十位JNB3FH,KXX1MOVR6,ASWAPAANL15H,#0FHORL15H,AMOVR0,#15H MOVR2,#05HLCALLCHANGE;修改 日期 参数SETB3CHCLR3BHMOV42H,#01HLJMPBA5KXX1:CLRCCJNEA,#06H,BA3BA3:JNCBA4MOVR6,ASWAPAANL12H,#0FHORL12H,AJNB3EH,JK2MOV50H,12HJK2:MOVR0,#12H MOVR2,#02HLCALLCHANGE;修改 秒位 参数MOVA,R6MOVDPTR,#ZXMMOVCA,A+DPTRMOV40H,AMOV39H,40HSETB3CHCLR3BHMOV42H,#01HSJMPBA5BA4:LCALLRING1BA5:LJMPFLAG0;*;第三次按键;*NEXT3:JNB38H,NEXT4;时（年）个位MOVA,40H;取键值JNB3FH,KXX2MOVR6,A;键值处理ANL18H,#0F0HORL18H,AMOVR0,#18HMOVR2,#08HLCALLCHANGE;修改 年份 参数CLR38H;清理修改时位标记CLR3CH;清理二次进入标记SETB3DH;第三次进入标记LJMPBA7KXX2:CLRC;判断是否输入越界CJNEA,#0AH,BA66BA66:JNCBA6MOVA,14HANLA,#0F0HSWAPACLRCCJNEA,#02H,BVBV:JCBV1MOVA,40HCLRCCJNEA,#05H,BV2BV2:JNCBA6BV1:MOVA,40H;键值处理MOVR6,AANL14H,#0F0HORL14H,AJNB3EH,JK3MOV52H,14H;闹铃时位BCD码存于52HJK3:MOVR0,#14HMOVR2,#04HLCALLCHANGE;修改 时位 参数（8563）MOVA,R6MOVDPTR,#ZXMMOVCA,A+DPTRMOV40H,AMOV3EH,40H;修改字型码CLR38H;清理修改时位标记CLR3CH;清理二次进入标记SETB3DH;第三次进入标记SJMPBA7BA6:LCALLRING1BA7:LJMPFLAG0NEXT4:JNB39H,NEXT5;分（月）个位MOVA,40HJNB3FH,KXX3MOVR6,AANL17H,#0F0HORL17H,AMOVR0,#17HMOVR2,#07HLCALLCHANGE;修改 月份 参数CLR39HCLR3CHSETB3DHLJMPBC2KXX3:CLRCCJNEA,#0AH,BCBC:JNCBC1MOVR6,AANL13H,#0F0HORL13H,AJNB3EH,JK4MOV51H,13HJK4:MOVR0,#13HMOVR2,#03HLCALLCHANGE;修改 分位 参数MOVA,R6MOVDPTR,#ZXMMOVCA,A+DPTRMOV40H,AMOV3BH,40HCLR39HCLR3CHSETB3DHSJMPBC2BC1:LCALLRING1BC2:LJMPFLAG0NEXT5:JNB40H,LAB0;秒（日期）个位MOVA,40HJNB3FH,KXX4MOVR6,AANL15H,#0F0HORL15H,AMOVR0,#15HMOVR2,#05HLCALLCHANGE;修改 日期 参数CLR3AHCLR3CHSETB3DHLJMPLAB0KXX4:CLRCCJNEA,#0AH,CDCD:JNCCD1MOVR6,AANL12H,#0F0HORL12H,AJNB3EH,JK5MOV50H,12HJK5:MOVR0,#12HMOVR2,#02HLCALLCHANGE;修改 秒位 参数MOVA,R6MOVDPTR,#ZXMMOVCA,A+DPTRMOV40H,AMOV38H,40HCLR3AHCLR3CHSETB3DHSJMPLAB0CD1:LCALLRING1LAB0:LJMPFLAG0;*;第四次确认键;*LAB:MOVA,40HCJNEA,#0DH,FLAG0;不是确认键闪烁效果不变JNB3EH,GH3CLR3EH;清闹钟模式标志GH3:MOV43H,#70H;取消闪烁MOV44H,#00HMOVR7,#02HMOVR0,#43HMOVR2,#07HMOVR3,#WSLA_7290LCALLWRNBYTCLR3DH;清第三次进入标记FLAG0:POPDPLPOPDPHPOPPSWPOPACCPOP07HPOP04HPOP03HPOP02HPOP00HRETI;*CHANGE:JB3EH,DE;用于8563内部时间参数的修改PUSH07HPUSH03HMOVR7,#01H;写入1个参数MOVR3,#WSLA_8563;准备向PCF8563T写入数据串LCALLWRNBYT;写入时间、控制命令到8563POP03HPOP07HDE:RET;*RDKEY:PUSH00H;用于读取当前按键的键值 存于40HPUSH07HPUSH02HPUSH03HPUSH04HMOVR0,#40H;状态数据区首址MOVR7,#01H;取状态数据个数MOVR2,#01H ;内部数据首地址MOVR3,#WSLA_7290MOVR4,#RSLA_7290 LCALLRDADD;读出7290的01H数据存于40HDEC40HPOP04HPOP03HPOP02HPOP07HPOP00HRET ;*;秒中断 中断服务子程序 实现不同模式的显示 ;*INT_RCT:JB3EH,LLLA;判断是否是闹钟模式MOVR7,#07H;读出数个数MOVR0,#20H ;目标数据块首址MOVR2,#02H;从器件内部从地址MOVR3,#WSLA_8563MOVR4,#RSLA_8563;准备读PCF8563T的时间参数LCALLRDADD;读出的数据存放于单片机20-26H中SJMPLLLLLLA:MOV20H,50HMOV21H,51HMOV22H,52HLLL:JB38H,EF1JB39H,EF1JB3AH,EF1SJMPEF2EF1:MOV41H,#70H;写入闪烁控位MOVR7,#02HMOVR0,#41HMOVR2,#07HMOVR3,#WSLA_7290MOVR4,#RSLA_7290LCALLWRNBYTEF2:MOVA,21H;判断是否报时CJNEA,#00H,LAB6;整点报时LJMPLAB5LAB6:CJNEA,#59H,LAB1;59分MOVA,20HCJNEA,#56H,LAB2;56秒报时LCALLRING1SJMPLAB1LAB2:CJNEA,#57H,LAB3;57秒报时LCALLRING1SJMPLAB1LAB3:CJNEA,#58H,LAB4;58秒报时LCALLRING1SJMPLAB1LAB4:CJNEA,#59H,LAB5;59秒报时LCALLRING1SJMPLAB1LAB5:MOVA,20HCJNEA,#00H,LAB1LCALLRING2;整点报时LAB1:JB3EH,LAAB;判断闹钟是否响MOVA,22HCJNEA,52H,LAABMOVA,21HCJNEA,51H,LAABLCALLRING1LAAB:LCALLADJUST;调时间调整子程序LCALLCHAFEN ;20H-26H中的参数28-2FH、38H-3;28H-2FH日期字型码，38H-3FH时间字型码UU:MOVR7,#08HMOVR2,#10HMOVR3,#WSLA_7290JNB3FH,SFMMOVR0,#28H;显示年、月、日SJMPNYRSFM:MOVR0,#38H;显示小时、分钟和秒NYR:LCALLWRNBYT;调7290显示UU1:RETI;*RING1:PUSH00H;800HZ 报时声PUSH01HMOVR0,#01H;设置发声时间A0:MOVR1,#24HA1:CLRTF0MOVTMOD,#01H;设置T0工作模式MOVTH0,#0FDH;装初值MOVTL0,#0C0HSETBTR0;启动JNBTF0,$CPLP1.3;P1.3端口取反DJNZR1,A1DJNZR2,A0;判断时间是否到CLRTR0;关T0POP01HPOP00HRET;*RING2:PUSH00H;1600HZ 报时声PUSH01HMOVR0,#04HB0:MOVR1,#64HB1:CLRTF0MOVTMOD,#01HMOVTH0,#0FEHMOVTL0,#0E0HSETBTR0JNBTF0,$CPLP1.3DJNZR1,B1DJNZR2,B0CLRTR0POP01HPOP00HRET;*;各子程序 ;*CHAFEN:PUSHPSW ;对20H-26H单元的参数拆分,PUSHACC;查表后送28H-2FH(年月日) PUSH 03H ;和38H-3FH （时分秒）PUSH04HMOVA,20H;取秒参数LCALLCF ;拆分、查表在R4（H）、R3中MOV38H,R3;送秒的个位MOV39H,R4;送秒的十位MOV3AH,#02H;送分隔符-MOVA,21H;取分参数LCALLCF ;拆分、查表在R4（H）、R3中MOV3BH,R3;送分的个位MOV3CH,R4;送分的十位MOV3DH,#02H;送分隔符-MOVA,22H;取小时参数LCALLCF ;拆分、查表在R4（H）、R3中MOV3EH,R3;送小时的个位MOV3FH,R4;送小时的十位MOVA,23H;取日起参数LCALLCFMOVA,R3ORLA,#01HMOVR3,AMOV28H,R3MOV29H,R4MOVA,25H;取月参数LCALLCFMOVA,R3ORLA,#01HMOVR3,AMOV2AH,R3MOV2BH,R4MOVA,26H;取年参数LCALLCFMOVA,R3ORLA,#01HMOVR3,AMOV2CH,R3MOV2DH,R4MOV2EH,#0FCH;年的高两位处理MOV2FH,#0DAHPOP04HPOP03HPOPACCPOPPSWRET;*CF:PUSH02H ;将A中的数据拆分为两个独立的PUSHDPH; BCD码并查表PUSHDPL; 结果分别存于R4、R3中MOVDPTR,#LEDSEGMOVR2,AANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVR3,AMOVA,R2SWAPAANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVR4,APOPDPLPOPDPHPOP02HRET;*LEDSEG:DB0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E4HDB0FEH,0F6H,0EEH,3EH,9CH,7AH,9EH,8EHZXM:DB0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E4H,0FEH,0F6H;*; 将20H -26H中从PCF8563中读出的7个字节参数的无关位屏蔽掉;*ADJUST:PUSHACCMOVA,20H ;处理秒单元ANLA,#7FHMOV20H,AMOVA,21H;处理分单元ANLA,#7FHMOV21H,AMOVA,22H;处理小时单元ANLA,#3FHMOV22H,AMOVA,23H;处理日期单元ANLA,#3FHMOV23H,AMOVA,24H;处理星期单元ANLA,#07HMOV24H,AMOVA,25H;处理月单元ANLA,#1FHMOV25H,APOPACCRET;*; 延时子程序;*DELAY:PUSH00HPUSH01HMOVR0,#00HDELAY1:MOVR1,#00HDJNZR1,$DJNZR0,DELAY1POP01HPOP00HRET;*;通用的I2C通讯子程序在此省略;*END9系统调试运行结果说