基于单片机AT89S51控制的数字时钟课程设计报告

1、宁波技师学院课 程 设 计 报 告论文题目 基于AT89S51控制的数字时钟 专业班级 学生姓名 _学 号 _指导教师 _ _宁波技师学院电气技术系二零一三 年 九 月摘 要本系统采用MSC-51系列单片机以AT89S51为中心器件来设计多功能数字时钟。文中详细介绍了51单片机应用中的数据转换显示，数码管显示原理，动态扫描显示原理，单片机的定时中断原理。该时钟系统能实现时钟日历的功能：能进行时、分、秒的显示;也具有日历计算、显示和时钟，日历的校准、定时时间的设定，实现秒表，整点报时等功能关键词：AT89S51；74LS245 ；原理；时钟 ；单片机目录1引言42总体设计方案52.1系统总体结构

2、框图53硬件设计6复位电路6晶振电路6 数码管原理图7AT89S51的管脚说明84软件设计9主程序流程图95制作和调试中遇到的问题和解决方法96结论107致谢108参考文献10附录1C语言程序11附录2硬件接线图24附录3系统仿真图251 引言近年来随着科技的飞速开展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新.在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善.本文通过用对一个能实现定时，日历显示功能的时间系统的设计学习，详细介绍了51单片机应用中的数据

3、转换显示，数码管显示原理，动态扫描显示原理，单片机的定时中断原理、从而到达学习，了解单片机相关指令在各方面的应用。2 总体设计方案系统AT89S51、LED数码管、按键、电容，电阻，晶震等局部构成，能实现的功能有：时间显示、日期显示、定时。左键：切换更改工程，按一下选择更改时钟秒位，再按为分位、小时位。小时位置在按那么跳出编辑时间功能。中键：给当前项进行加1的控制，使当前项在个位加1。右键：给当前项进行减1的控制，使当前项在个位减1。2.1 系统总体结构框图针对于设计思想，做系统的结构框图如下列图2-1所示：晶振电路显示电路复位电路AAAT89S51按键控制电 路图2-1总体方案方框图3 硬件

4、设计本数字时钟系统的硬件电路主要包括晶振电路、数码显示电路及其它外围电路等。【2】9复位电路的根本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。下列图所示的RC复位电路可以实现上述根本功能,Sm为手动复位开关。图3-0 复位电路图1AT89S51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端,这个放大器与作为反应元件的石英晶体构成自激震荡电路。外接石英晶体及电容C1,C2接在放大器的反应回路中构成并联震荡电路。图3-

5、1晶体震荡电路数码管原理图4810。 图3-2 数码管管脚图3.3.1 AT89S51的管脚说明2 图3-3 AT89S51管脚图VCC 电源电压.GND 接地.RST 复位输入.当RST变为高电平并保持2个机器周期时,将使单片机复位.WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可翻开或关闭该功能.DISKRTO位缺省为RESET输出高电平翻开状态.XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入.XTAL2 来自反向振荡放大器的输出.P0口 一组8位漏极开路型双向I/O口.也即地址/数据总线复用口.作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路,

6、对端口写"1"可作为高阻抗输入端用.在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻.在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻.P1口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路.对端口写"1",通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口.作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL).Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址. P

7、2口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口.P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路.对端口写"1",通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口.作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL).在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据.在访问8位地址的外部数据存储器时,P2口线上的内容在整个访问期间不改变.Flash编程和程序校验期间,P2亦接收低8位地址.P3口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口.P3的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路.对P3口

8、写"1"时,它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口.作输入端口使用时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL).P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如下列图所示.P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号.PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN/有效,即输出两个脉冲.当访问外部数据存储器,没有两次有效的PSEN/信号.EA/VPP 外部访问允许.欲使CPU仅访问外部程序存储器,EA端必须保持低电平,需注意的是:如果

9、加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态.Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程电压VPP.4 软件设计4.1 主程序流程图5 制作和调试中的一些问题和解决方法数字时钟设计刚完成时,我经过检查,发现了一些问题147:1 刚弄好电路板并烧写程序进去后发现数码管不能正确显示时间，每个数码管中显示的数字几乎一样。经过询问老师，自己查阅资料，终于找出问题的原因：由于我在电路中采用的是动态数码管显示，需准确地调整延时子程序DEL1MS。我在程序中采取的延时时间为1毫秒。2复位电路中的开关不能使电路复位到初始状态即12：00：00，经过认真检查电路后我发现我是开关的管脚没接对。测试后重新接

10、下开关的管脚就可以了。6 结论经过调试之后,我发现我做的基于AT89S51设计的数字时钟,经过调试，一天的时间里面，差不多在1秒，计时是相对准确。而且该设计的本钱不高,硬件电路简单，可以用在对时间精度要求不高的场合. 由于时钟电路的重要性,时钟电路在很多应用系统中必不可少,用软件方法可以实现,但误差很大。在对时间精度要求很高的情况下,通常采用时钟芯片来实现。典型的时钟芯片有:DS1302,DS12887,X1203等都可以满足精度要求。致谢辞在论文完成之际，谨向关心我、支持我的师长、朋友和亲人表示最衷心的感谢。首先要感谢我尊敬的指导老师陈弢和唐幼君，本论文的工作得到了陈老师悉心的指导和启发，从

11、论文的选题和具体实现都给予极大的帮助。唐老师平易近人，我非常感两位老师。本设计的完成，当然也少不了同学的帮助，感谢他们对我的帮助，没有他们的帮助，设计的任务是不可能这么快顺利完成的。同时，也要感谢我的爸爸妈妈，感谢他们这么多年来默默地支持着我的学业，我会再接再厉，以更加饱满的热情投入到今后的学习和工作中去。参考文献: 1 曹巧媛 单片机原理与应用M.京:电子工业出版社, 20022 何立民 MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社,20003 丁元杰 单片微机原理及应用第2版M.北京机械工业出版社，20014 郁凯平 MCS-51单片机串口一口两用在LED显示屏的一例应用 ?

12、电子与电脑?2021年第1期5 陈忠平 P89LPC935驱动数码管显示时钟的设计 ?湖南工业职业技术学院学报?2007 年第 02 期6 林成武等 MCS-51单片机PO口扩展技术研究.?电子元器件应用?2007 年第 4 期7 谢自美 ?电子线路设计、实验、测试 ?.华中理工大学出版社,20008 李正浩等 51单片机在LED数码管显示中的应用.?实验科学与技术? 2006 年第z1 期9 包国宾、张建民 单片机复位电路的设计与分析.?光电技术应用? 2005 年第 03 期10 唐光明 基于中断技术的开关软件消抖算法?现代机械? 2006 年第 03 期11 N. Ambramson,

13、Editor, Multiple Acess Communication-Foundation of Emerging Tecnologies, IEEE Press,1992附录1 C语言程序附录ORG 0000HLJMP MAIN ;跳到主程序ORG 0003HLJMP INT0 ;跳到外部中断0ORG 000BH LJMP T0 ;跳到定时器0ORG 0013HLJMP INT1 ;跳到外部中断1ORG 001BHLJMP T1 ;跳到定时器1ORG 0100HMAIN: ;主函数CLR P3.0 ;关蜂鸣器ACALL INITIAL ;调用初始化函数DONE:JNB 00H,DONE1

14、 ;是否显示时间MOV R0,#73H ;显示时间ACALL CONVERT ;把时间存储器转化到显示存储器AJMP TEST ;是否处于调整状态DONE1:JNB 01H,DONE2 ;是否显示日期MOV R0,#70H ;显示日期ACALL CONVERT ;转化AJMP TEST ;是否处于调整状态DONE2:JNB 02H,DONE3 ;是否显示定时时间MOV R0,#63H ;显示定时时间ACALL CONVERT ;转化AJMP TEST ;DONE3:MOV R0,#60H ;显示秒表ACALL CONVERT ;转化LJMP DISP ;跳到显示函数TEST: ;判断是否处于调

15、整状态 JNB 18H,TEST10 ;是否按键已经按下 JNB P3.5,TEST7 ;按键是否已经释放 AJMP TEST11TEST10:JB 16H,TEST8 ;判断是否有按键按下 JB P3.5,TEST7 SETB 16H AJMP TEST7TEST8:JB P3.5,TEST9 SETB 18H AJMP TEST7 TEST11:CLR 18H CPL 17H MOV C,17H MOV P0.0,C CLR 16H CLR 12H ;定时结束 CLR TR1 ;关定时器1 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 CLR 13H ; MOV 59H,#00H ; MOV 58H,#0

16、1H AJMP TEST7 TEST9:CLR 16H TEST7:JNB 12H,TEST6 JB P3.4,TEST6 CLR 12H ;定时结束 CLR TR1 ;关定时器1 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 CLR 13H ; MOV 59H,#00H ; MOV 58H,#01H ;TEST6:JNB 01H,TEST5 ;是否处于日期状态 JB P3.4,TEST4 ;案键3是否按下 MOV 20H,#01H ; 返回时间状态 MOV 21H,#00H LJMP DISP TEST5:JNB 02H,TEST4 ;是否处于定时时间状态 JB P3.4,TEST4 ;按键3是否按下 MO

17、V 20H,#01H ;返回时间状态 MOV 21H,#00H LJMP DISP TEST4:JNB 15H,DO ;闪烁标志是否有效 LJMP DISP ;无效那么进入显示函数DO: MOV A,21H ; CJNE A,#00H,TEST2 ;是否在调整状态 LJMP DISP ;不处于调整状态那么进入显示函数 TEST2: JB P3.4,TEST3 MOV 20H,#01H MOV 21H,#00H LJMP DISP TEST3:JNB 08H,DONE4 ;是否秒位置处于调整状态 MOV 78H,#11 ;不显示 MOV 79H,#11 ;不显示 LJMP DISP ;进入显示函

18、数 DONE4:JNB 09H,DONE5 ;是否分位置处于调整状态 MOV 7BH,#11 ;不显示 MOV 7CH,#11 ;不显示 LJMP DISP ;进入显示函数 DONE5:MOV 7EH,#11 ;时位置不显示 MOV 7FH,#11 ;时位置不显示 LJMP DISP ;进入主函数CONVERT: ;转化成数码管显示所对应的存储器MOV A,R0 ;把R0存储的地址所对应的存储器的内容转化到秒位置的存储器MOV B,#10 ;DIV AB ;MOV 79H,A ;高位存储?MOV 78H,B ;地位存储INC R0 ;地址加一MOV A,R0 ;取数据MOV B,#10 ;DI

19、V AB ;MOV 7CH,A ;高位存储MOV 7BH,B ;低位存储INC R0 ;地址加一MOV A,R0 ;取数据MOV B,#10 ;DIV AB ;MOV 7FH,A ;高位存储MOV 7EH,B ;低位存储RETINITIAL: MOV 7FH,#1 ;数码管显示12:00:00 MOV 7EH,#2 MOV 7DH,#10 MOV 7CH,#0 MOV 7BH,#0 MOV 7AH,#10 MOV 79H,#0 MOV 78H,#0 MOV 75H,#12 ;初始化时间 12:00:00 MOV 74H,#0 MOV 73H,#0 MOV 71H,#3 MOV 70H,#20

20、MOV 65H,#12 ;初始化定时时间 12:00:20 MOV 64H,#0 MOV 63H,#20 MOV 61H,#00 MOV 60H,#00 MOV 50H,#100 ;1s定时100*10ms MOV 51H,#20 ;200ms闪烁计时 MOV 52H,#10 ;秒表计数器 MOV 53H,#5 ;每放一个音时延时5ms MOV 58H,#1 ;存放音乐表的指针 MOV TH0,#0D8H ;T0定义为10ms中断 MOV TL0,#0F0H MOV TMOD,#11H ;定时器工作在方式1 MOV IP,#2 ;定时器0高优先级 MOV IE,#8FH ;开中断 SETB I

21、T0 ;外部中断为边缘触发 SETB IT1 ;外部中断为边缘触发 SETB TR0 ;开定时器0 MOV 20H,#0 ; SETB 00H ;设置成处在时间显示状态 00H为时间显示标志，01h为日期显示标志，02h为定时时间显示标志，03h秒表显示标志 ;08h为秒位置选择标志，09h为分位置选者标志，0ah为时位置选择标志 ;10h为秒表开始或暂停标志，11h为，12h为是否正在放音乐标志，13h为是否延时标志，15h为闪烁标志，16h,17h为判断定时按键标志 MOV 21H,#0 ;位存储器初始化 MOV 22H,#0 ; SETB 17H ; 开定时器 SETB P0.0 ;开定

22、时器指示灯RETDISP: ;显示函数 MOV R0,#78H ;显示第一 个位置 MOV DPTR,#TAB ;MOV R7,#0FEH ;第一位有效NEXT: MOV A,R0 ; MOVC A,A+DPTR ;把十进制数转化成数码管对应的数据 MOV P1,A ;数据送出端口 MOV P2,R7 ;地址送出端口 ACALL DEL1MS ;延时一毫秒 MOV A,R7 ; RL A ;地址位左移到下一位 MOV R7,A ; INC R0 ;数据地址加1 CJNE R0,#80H,NEXT ;是否已经显示完LJMP DONETAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7

23、DH,07H,7FH,6FH,40H,00H ;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - 空DEL1MS: ;延时1毫秒函数 MOV R6,#2 DEL1:MOV R5,#250 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DEL1RETT0: ;定时器0函数 PUSH DPH PUSH DPL PUSH PSW PUSH ACC MOV TH0,#0D8H ;定时时间设置为10毫秒 MOV TL0,#0F0H DJNZ 50H,MIAO1 ;是否已经延时1秒 AJMP NEXT5 ; MIAO1:LJMP MIAOBIAO ;一秒还没到，进入秒表 NEXT5:MOV 50H,#100 ; 重新循环

24、100次，即一秒 INC 73H ;秒加一 MOV A,73H ; CJNE A,#60,MIAO2 ;是否已经加到60 AJMP NEXT6 ; MIAO2:LJMP MIAOBIAO ;没到60，进入秒表 NEXT6:MOV 73H,#0 ;已经加到60，秒清0 INC 74H ;分加一 MOV A,74H ; CJNE A,#60,MIAO3 ;分是否已经加到60 AJMP NEXT7 ; MIAO3:LJMP MIAOBIAO ;没到60，进入秒表 NEXT7:MOV 74H,#0 ;已经到60，分清0 INC 75H ;时加1 MOV A,75H ; CJNE A,#24,MIAO4

25、 ;是否已加到24 AJMP NEXT8 ; MIAO4:LJMP MIAOBIAO ;没到24那么进入秒表 NEXT8:MOV 75H,#0 ;时清0 INC 70H ;日加1 MOV A,70H ; CJNE A,#29,MONTH ;是否是29 MOV A,71H ; CJNE A,#2,MIAO5 ;是否是2月 AJMP NEXT9 ;MIAO5:LJMP MIAOBIAO ;不是2月，进入秒表NEXT9:MOV 71H,#3 ;月份为3 MOV 70H,#1 ;日为1 LJMP MIAOBIAO ;MONTH: MOV A,70H ; CJNE A,#31,MONTH1 ;是否是日是

26、31 MOV A,71H ; CJNE A,#4,MONTH6 ;是否是4月 MOV 71H,#5 ;月份为5 MOV 70H,#1 ;日为1 AJMP MIAOBIAO ; MONTH6:MOV A,71H ; CJNE A,#6,MONTH9 ;是否是6月 MOV 71H,#7 ;月份为7 MOV 70H,#1 ;日为1 AJMP MIAOBIAO ; MONTH9:MOV A,71H ; CJNE A,#9,MONTH11 ;是否是 9月 MOV 71H,#10 ;月分为10 MOV 70H,#1 ;日为1 AJMP MIAOBIAO ; MONTH11:MOV A,71H ; CJNE

27、 A,#11,MIAOBIAO ;是否是11月 MOV 71H,#12 ;月份为12 MOV 70H,#1 ; 日为1 AJMP MIAOBIAO ;MONTH1: MOV A,70H ; CJNE A,#32,MIAOBIAO ;是否日是32 MOV A,71H ; CJNE A,#12,MONTH0 ;是否是 12月 INC 73H ;年加1 MOV 70H,#1 ;月为1 MOV 71H,#1 ;日为1 AJMP MIAOBIAO ; MONTH0:INC 71H ;不是12月，月加1 MOV 70H,#1 ;日为 AJMP MIAOBIAO ;MIAOBIAO: ;秒表函数 JNB 0

28、3H,DINGSHI ;是否进入计时 JNB 10H,DINGSHI ;是否开始计时 DJNZ 52H,DINGSHI ;是否100毫秒已到 MOV 52H,#10 ; JNB P3.4,CLEAR ;按键按下时清0 MOV A,60H ; CJNE A,#10,DINGSHI ;是否已加到10 INC 61H ;秒位加1 MOV A,61H ; CJNE A,#60,DINGSHI ;秒是否已经加到60 MOV 61H,#0 ;秒位清0 INC 62H ;分加1 MOV A,62H ; CJNE A,#60,DINGSHI ;是否是60分 MOV 62H,#0 ;分为清0 AJMP DING

29、SHI ; CLEAR:MOV 60H,#0 ;清0 MOV 61H,#0 ; MOV 62H,#0 ; CLR 10H ;停止计数 AJMP DINGSHI ;DINGSHI: ;定时函数 JB 17H,YSTART ;定时器有效 LJMP BAOSHI ;定时器无效 YSTART:JB 12H,START ;是否已经在放音乐 MOV A,63H ; CJNE A,73H,BAO1 ;是否时已到 AJMP NEXT10 ; BAO1:LJMP BAOSHI ; NEXT10:MOV A,64H ; CJNE A,74H,BAO2 ;是否分已到 AJMP NEXT11 ; BAO2:LJMP

30、BAOSHI ; NEXT11:MOV A,65H ; CJNE A,75H,BAO3 ;是否秒已到 AJMP NEXT12 ; BAO3:LJMP BAOSHI ; NEXT12:SETB 12H ;设置定时已到 MOV 55H,#10H ;第一个节拍 MOV 57H,#0FBH ;第一个音调高位 MOV 56H,#8BH ;第一个音调低位 SETB TR1 ;启动定时器1START:DJNZ 55H,BAO4 ;节拍是否已结束 AJMP NEXT13 ;BAO4: LJMP BAOSHI ;NEXT13: CPL 13H ; JB 13H,DELAY50MS ;进入延时50毫秒 MOV A

31、,58H ; INC A ;表地址加1 MOV 58H,A ; GETNEXT:MOV DPTR,#DAT ; MOVC A,A+DPTR ;取音调 CJNE A,#00H,DSQ1 ;是否已经结束 CLR 12H ;定时结束 CLR TR1 ;关定时器1 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 CLR 13H ; MOV 59H,#00H ; MOV 58H,#01H ; AJMP BAOSHI ; DSQ1:CJNE A,#01H,DSQ2 ; MOV A,55H ; INC A ; INC A ; MOV 55H,A ; AJMP GETNEXT ; DSQ2:CJNE A,#0FFH,DSQ3

32、;是否播放空音调 CLR TR1 ;关定时器1 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 AJMP DSQ4 ; DSQ3:MOV B,#20 ;把音调转化成定时器1所对应定时存储器 MUL AB ; MOV 59H,A ; MOV A,#0FFH ; SUBB A,59H ; MOV 56H,A ; MOV 59H,B ; MOV A,#0FFH ; SUBB A,59H ; MOV 57H,A ; SETB TR1 ; DSQ4:MOV A,58H ; INC A ;表地址加1 MOV 58H,A ; MOV DPTR,#DAT ; MOVC A,A+DPTR ;取节拍进行延时 MOV 55H,A ;

33、 JB P3.4,BAOSHI ;是否停止放 CLR 12H ;清标志位 CLR TR1 ;关定时器1 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 CLR 13H ; MOV 59H,#00H ; MOV 58H,#01H ; AJMP BAOSHI ; DELAY50MS:CLR TR1 ;延时50毫秒 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 MOV 55H,#5 ;BAOSHI: ;整点报时函数 JB 12H,FLASHCTRL ;如果正在定时放音乐那么不整点报时 MOV A,74H ; CJNE A,#0,BAO ;是否是0分 MOV A,73H ; CJNE A,#0,FLASHCTRL ;是否是0秒 ;JNB TR1,FLASHCTRL ;是否已经关定时器1 CLR TR1 ;关定时器0 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 AJMP FLASHCTRL ; BAO:MOV A,74H ;