单片机电子时钟课程复习进程

1、、设计要求1准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。2、小时以24小时计时形式，分秒计时为 60进位。3、校正时间功能，即能随意设定走时时间。4、闹钟功能，一旦走时到该时间，能以声或光的形式告警提示。5、设计5V直流电源，系统时钟电路、复位电路。6、能指示秒节奏，即秒提示。7、可采用交直流供电电源，且能自动切换。二、设计方案和论证本次设计时钟电路，使用了 ATC89C5单片机芯片控制电路，单片机控制电 路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来 调整时钟的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用汇编语言程序 来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个

2、模块：键盘、芯片、 扬声器、LED显示即可满足设计要求。2.1总设计原理框图如下图所示：校时输入时钟电路数据显示声光报时2.2、设计方案的选择1. 计时方案方案1:采用实时时钟芯片现在市场上有很多实时时钟集成电路，女口 DS1287 DS12887 DS1302等。 这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能， 计时数据的更新每秒自动进行一次，不需要程序干预。因此，在工业实时测 控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。方案2:使用单片机内部的可编程定时器。利用单片机内部的定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，但程序设计较为复

3、杂。2. 显示方案对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。通常LED显示有两种方式：动态显示和静态显示。静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU勺开销小，节约CPU勺工作时间。但占有I/O 口线多，每一个LED都要占有一个I/O 口, 硬件开销大，电路复杂。需要几个 LED就必须占有几个并行口，比较适用于 LED数量较少的场合。当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行 口通过移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。本系统需要采用6位LED数码

4、管来分别显示时、分、秒，因数码管个数 较多，故本系统选择动态显示方式。2.3硬件部分1、STC89C5惮片机介绍STC89C5惮片机是由深圳宏晶公司代理销售的一款 MCU是由美国设计 生产的一种低电压、高性能 CMOS 8位单片机，片内含8kbytes的可反复写 的FlashROM和128bytes的RAM 2个16位定时计数器呵。STC89C5惮片机内部主要包括累加器ACC有时也简称为A）、程序状态 字PSW地址指示器DPTR只读存储器ROM随机存取存储器RAM寄存器、 并行I/O接口 P0P3定时器/计数器、串行I/O接口以及定时控制逻辑电路 等。这些部件通过内部总线联接起来，构成一个完整

5、的微型计算机。其管脚 图如图所示。P10.TPOOPUTP01P12PC2P13?03P14PD4P15POSPiePQ6P17P07INTIP20INTOP21P22T1P23TOP24P25EAATP26P27XIX2RESETRXDTXD而aleFWRPSEN27巧143113 2191S儿 jjrr383736353433322122232425262728101130o曲39STC89C51单片机管脚结构图VCC电源。GND接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当 P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程 序数据

6、存储 器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入 口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能 接收输出4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作 输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出4个TTL门电流，当P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻 拉高，且 作

7、为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由 于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存 储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优 势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个 TTL门电流。当P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作 为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故

8、。P3 口也可作为AT89C5啲一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （记时器0外部输入）P3.5 T1 （记时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时 间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在FLASH编程期间

9、，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时， 将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE 只有在执行MOV，MOV指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果 微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个 机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信 号将不出现。EA/VPP当/EA保持低电平时，则

10、在此期间外部程序存储（OOOOH-FFFFH, 不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH编程期间，此引脚也用于 施加12V编程电源（VPP。P12P13P14P15P16P17 RESET RXD TXD INTOTTLFTi 唱RST直2、上电按钮复位电路本设计采用上电按钮复位电路：首先经过上电复位，当按下按键时，接与VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被电路放电；按键松开时，VCC 对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后， 电容相当于开路，RST为低电平，单片

11、机芯片正常工作。其中电阻R2决定了电容充电的时间，R2越大则充电时间长，复位信号从 VCC回落到0V的时间也长。3、晶振电路O1IIhX丄rII11:3OP1 1Y112M芒2|一1II5OP本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定 的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用 12M只要不超过20M就行，在准许的 范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机 器周期为1/12时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us,那么定 此文档仅供学习和交流时器计一次数就是1us 了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是30pF的电 容。

12、机器周期=10*晶振周期=12*系统时钟周期4.下载端口TOINTOHSTT1设计用到的STC89C52单片机芯片的ISP下载线是通过单片机的TXD RXD引脚把程序烧进去的。管脚TXD和 RXD用于异步串行通信。其实STC89C5洋片机的ISP下载线就是一个max232芯片连接STC和计算机的串行通信口。计算机 把程序从九针串口送到 max232芯片，电平转换后送进单片机的串行口，也就是TXD和 RXD然后单片机的串行模块把数据送到程序区。5、显示电路就时钟而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。由于一般的段式液晶 屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性相对较 差；对于具

13、有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块（字符或点阵），一般多采用并行接口，对微处理器的接口要求较高，占用资源多。另外,89C2051 本身无专门的液晶驱动接口，因此，本时钟采用数码管显示方式。数码管作 为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门 的时钟显示组合数码管。对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。通常LED显示有两种方式：动态显示和静态显示。静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU勺开销小，节约CPU勺工作时间。但占有I/O 口线多，每一个LED都要占有一个I/O 口， 硬件开销大，电路复杂。需要几个 LED就必须占有几个并行口，比较适用于

14、 LED数量较少的场合。当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行 口通过移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。本系统需要采用6位LED数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数 较多，故本系统选择动态显示方式。&时钟显示校正电路本设计利用按键开关来校正时钟显示的数字。当按钮按下时，将在相应 的端口输入一个低电平，通过相应的程序来改变时钟显示。其中S1按键开关用来选择要修改的数字；S2按键用来增加所选数字的数值；S3按键用来 减少所选数字的数值。个1K左右

15、的电阻后接I/O 口，集电极C连接蜂鸣器后接地。单片机在复位后的个I/O 口是咼电平，此时二极管是截止的，编写程序使选定的I/O为低电平，此时三极管导通，导通后蜂鸣器与电源正极连通，构成一个工作回路， 从而发出滴滴的响声。其中电阻R1在电路里起分压限流的作用，PNP三极管 起到模拟开关的作用。8、外接电源电路制电路的导通与断开，当开关闭合时，电路导通，夕卜部电源给电路正常供电, 电子时钟正常工作。当开关断开时，电路停止工作。9、总电路原理图(五)软件部分根据上述电子时钟的工作流程，软件设计可分为以下几个功能模块：(1) 主程序模块。主程序主要用于系统初始化：设置计时缓冲区的位 置及初值，设置8

16、155的工作方式、定时器的工作方式和计数初值等参数。 主程序流程如下图所示。定义堆栈区8155、TO、数据缓冲区、标志位初始化主程序流程图(2) 计时模块。即定时器0中断子程序，完成刷新计时缓冲区的功能。系统使用6MHZ勺晶振，假设定时器0工作在方式1,则定时器的最大定 时时间为65.536ms,这个值远远小于1s。因此本系统采用定时器与软件循 环相结合的定时方法。设定时器 0工作在方式1,每隔50ms溢出中断一次， 则循环中断20次延时时间是1s，上述过程重复60次为1分，分计时60次 为1小时，小时计时24次则时间重新回到00: 00: 00。因定时器0工作在方式1，则50ms定时对应的定

17、时器初值为：65536 50ms/2us=40536=9E58H 即卩 TH0=9EH TH0=58H但应当指出：CPU从响应T0中断到完成定时器初值重装这段时间， 定时 器T0并不停止工作，而是继续计数。因此，为了确保 T0能准确定时50ms 重装的定时器初值必须加以修正， 修正的定时器初值必须考虑到从原定时器 初值中扣除计数器多计的脉冲个数。由于定时器计数脉冲的周期恰好和机器 周期吻合，因此修正量等于CPU从响应中断到重装完TL0为止所用的机器周 期数。CPU响应中断通常要38个机器周期。经过测试，定时器 0重装的计 数初值设为9E5FH9E67H可以满足精度要求。另外，MCS-51单片机

18、只有二 进制加法指令，而时间是按十进制递增，因此用加法指令后必须进行二-十进制转换。计时模块流程图如下图所示。(3) 时间设置模块。该模块由键盘输入相应的数据来设置当前时间。程序通过调用一个键盘设置子程序通过键盘扫描将键入的6位时间值送入显示缓冲区。设置时间后，时钟要从这个时间开始计时，而时分秒单元各占一个字节， 键盘占6个字节。因此程序中要调用一个合字子程序将显示缓冲区中的 6位 BCD码合并为3位压缩BCD码，并送入计时缓冲区，作为当前计时起始时间。该程序同时要检测输入时间值的合法性，若键盘输入的小时值大于23,分、秒值大于59,则不合法，将取消本次设置，清零重新开始计时。时间设置和键盘设

19、置子程序的流程图如下图所示。时间设置流程图保护现场-显示缓冲区首地址送 R0键盘输入次数送R7调用键盘扫描程序 KEYScAn键号送R0显示缓冲区地址加 1循环次数减1否是恢复现场键盘设置子程序流程图(4) 显示模块。该模块完成时分秒6位LED的动态显示。因为显示为6 位，二计时是3个字节单元，为此，必须将3字节计时缓冲区中的时分秒压 缩BCD码拆分为6字节BCD码，并送入显示缓冲区中。当按下调整时间键后，在6位设置完成之前，这6个LED应该显示键人 的数据，不显示当前的时间。为此，我们设置了一个计时显示允许标志位 F0, 在时间设置期间F0=1，不调用刷新显示缓冲区的子程序。显示程序流程图如

20、下图所示。返回显示程序流程图返回键盘扫描程序流程图 程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP TIMEORG 0300HMAIN:mov 20h,#00hMOV 21H,#00HMOV 22H,#00HMOV 23H,#00HMOV IP,#02H ;IP,IE 初始化MOV IE,#82HMOV TMOD,#01H设定定时器工作方式？MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#3CHSETB TR0 ;启动定时?MOV SP,#40H ;重设堆栈指针NEXT: LCALL DISP ;调用显示子程序？LCALL KEY ;调用按键检测子程序JZ NEXT;LCAL

21、L ANKEY调用按键处理子程序SJMP NEXT重新循环NOPNOPNOP;定时中断处理程序：TIME: PUSH ACC ;保护现场PUSH PSWMOV TL0,#0B4H赋定时初值MOV TH0,#3CHINC 20H ;MOV A,20HCJNE A,#20,RETI1MOV 20H,#00H ; 一秒钟时间到MOV A,21HADD A,#01HDA AMOV 21H,ACJNE A,#60H,RETI1MOV 21H,#00H 一分钟时间到MOV A,22HADD A,#01HDA AMOV 22H,ACJNE A,#60H,RETI1MOV 22H,#00H ; 一小时时间到M

22、OV A,23HADD A,#01HDA AMOV 23H,ACJNE A,#24H,RETI1MOV 23H,#00H 到时间达到24小时,清零.RETI1: POP PSW ;恢复现场POP ACCRETI ;中断返回？NOPNOP；显示子程序DISP: ANL 2FH,#10H ;处理小数点MOV A,21H ;处理秒 21H->2DH,2EHANL A,#0FHORL A,2FHMOV 2FH,AMOV A,21HANL A,#0F0HSWAP AMOV 2EH,AANL 2DH,#10HMOV A,22H ;处理分钟 22H->2CH,2DHANL A,#0FHORL A

23、,2DHMOV 2DH,AMOV A,22HANL A,#0F0HSWAP AMOV 2CH,AANL 2BH,#10HMOV A,23H ;处理小时 23H->2AH,2BHANL A,#0FHORL A,2BHMOV 2BH,AMOV A,23HANL A,#0F0HSWAP AMOV 2AH,AMOV R0,#2FH ;显示偏移量MOV R3,#06HMOV DPTR,#TABLEMOV A,#0BFHLOOP1: MOV B,A ;MOV P2,aMOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOV P0,a ;送显示MOV R2,#80H 延时DJNZ R2,$DEC R0MOV

24、A,BRR ADJNZ R3,LOOP1循环显示RETTABLE: db 28h,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h ;不带小数点DB 7ah,20h,60h,00,00,00,00,00,00DB 8H,5eH,82H,42H,54H,41H,1H,5aH ;带小数点DB 00H,40H,00,00,00,00,00,00NOPNOP;按键判断程序KEY: MOV P3,#0FFH ;MOV A,P3CPL AANL A,#3CHJZ RETX ;无键按下则返回LCALL DISP ;LCALL DISPMOV A,P3CPL AANL A,#3CHJZ RETX ;键盘去抖动

25、。MOV R6,A ;将键值存入R6bLOOP2: LCALL DISP ;MOV A,P3CPL AANL A,#3CHJNZ LOOP2等待键释放MOV A,R6RETX: RETNOPNOP;按键处理子程序ANKEY: CLR EA 关中断LX: MOV A,R6JB ACC.2,L1 ;是功能键转L1JB ACC.3,L2 ;是确认键转L2JB ACC.4,L3 ;是减 1 键转 L3JNB ACC.5,L12 ;不是增 1 键，转 L12JB 2BH.4,L6 ;判断使哪一位（时、分、秒）的值加 1JB 2DH.4 丄8JB 2FH.4,L9L12: LCALL DISPLCALL DISPLCALL KEY ;判断有无键按下。JZ L12LJMP LXL2: MOV 25H,#00H ;确认键处理程序CLR 2BH.4CLR 2DH.4CLR 2FH.4SETB EARETL3: JB 2BH.4,L61 ; 增一键处理程序JB 2DH.4,L81JB 2FH.4,L91AJMP L12L1: MOV A,25H ;功能键处理程序JZ