電子時鐘系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、課程名稱：自動控制課程設(shè)計設(shè)計題目：電子時鐘系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)院 系：專 業(yè)：年 級：姓 名：指導(dǎo)教師：西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2010年7月22日課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)姓名學(xué)號幵題日期：2010年7月13日 完成日期：2010年7 月22 日題 目電子時鐘系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)一、設(shè)計的目的通過課程設(shè)計，使學(xué)生鞏固和加深對單片機基本知識的理解，學(xué)會查詢資料、方案設(shè)計、方案比較，以與單元電路設(shè)計計算等環(huán)節(jié), 進一步提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，提高分析解決實際問題的 能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)，通過此綜合訓(xùn)練， 為以后畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。二、設(shè)計的內(nèi)容與要求1、設(shè)計一個基于單片機的電子時

2、鐘，并且能夠?qū)崿F(xiàn)時分秒的顯示 禾口調(diào)節(jié)。2、系統(tǒng)顯示器由6位數(shù)字型數(shù)碼管組成，分別顯示時間值的小時、分和秒。3、能夠隨時對當(dāng)前時間進行調(diào)整。4、能夠隨時輸入定時（鬧鐘）時間。5、定時（鬧鐘）時間到，發(fā)出鬧鐘提醒信號。6、 鬧鐘提醒信號的聲音為斷續(xù)形式，最長不超過1min。三、指導(dǎo)教師評語四、成績指導(dǎo)教師（簽章）年月日摘要隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計算機在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著越來 越重要的作用。多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、自適用 控制技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與處理技術(shù)等都離不開計算機。本課程設(shè)計是基 單片機原理與接口技術(shù)的簡單應(yīng)用。運用所學(xué)的單片機原理和接口技 術(shù)知識完成電子時鐘系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3、。電子時鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個 人家庭以與辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶 來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技 術(shù)，使電子時鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用 于計時、自動報時與自動控制等各個領(lǐng)域。盡管目前市場上已有現(xiàn)成 的電子表集成電路芯片出售，價格便宜、使用也方便，但鑒于電子時 鐘電路的基本組成包含了數(shù)字電路的主要組成部分，因此進行電子時 鐘的設(shè)計是必要的，用匯編語言設(shè)計電子時鐘顯示程序，要求根據(jù)輸 入程序顯示電子時鐘畫面。研究電子時鐘與擴大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn) 實的意義。關(guān)鍵詞：LED，定時/計器數(shù)， 匯

4、編語言，調(diào)試，運行ABSTRACTWith the development of electronic technology, computers in the development of modern science and technology play an increasingly important role in. Multimedia technology, network technology, intelligent information processing, since the application of control technology, data minin

5、g and processing and so can not do without a computer. The course design is based SCM theory and simple application interface technology. Learned the use of SCM principles and interface of technical knowledge to complete electronic clock system design and implementation.Electronic clock has become e

6、ssential daily necessities, are widely used in personal home and office and other public places, to people's lives, study, work, entertainment brought great convenience. As digital integrated circuit technology and uses advanced quartz technology to enable electronic clock has accurate time and

7、stable performance, portable and easy, it also used for timing, automatic timekeeping and control fields. Although the market has been ready to sell electronic form integrated circuit chip, cheap, easy to use also, but in view of the basic components of electronic clock circuit includes the main com

8、ponents of digital circuits, so the design of the electronic clock is necessary, use electronic clock display of assembly language programs designed to require electronic clock program displays the input screen. Of electronic clock and extend its application, has a very practical significance.Keywor

9、d ：LED, timer / total number of devices, assembly language, debugging, running目錄摘 要 .ABSTRACT IV第一章 緒論 11.1 電子時鐘課程設(shè)計的背景和意義 1.1.2 電子時鐘的功能 2第二章 設(shè)計思路與方案確定 3.2.1 電子時鐘的設(shè)計思路 3.2.2 硬件電路的設(shè)計方案與框圖 4.2.2.1 計時方案 4.2.2.2 顯示方案 5.第三章 硬件電路設(shè)計與器件選擇 6.3.1 單片機簡介 63.1.1 單片機的特點 6.3.1.2 8051 單片機介紹 7.3.2 時鐘與復(fù)位電路介紹 123.2.1

10、時鐘電路的介紹 123.2.2 復(fù)位電路的介紹 123.3 LED 顯示電路介紹 143.3.1 LED 數(shù)碼管介紹 143.3.2 LED 驅(qū)動電路與單片機的連接介紹 153.4 按鍵電路設(shè)計與器件介紹 163.4.1 鍵盤結(jié)構(gòu)介紹 163.4.2 鍵盤與單片機的接口電路介紹 173.5 蜂鳴器電路介紹 18第四章 電子時鐘軟件的設(shè)計方案 204.1 電子時鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計方案與框圖 20第五章 電子時鐘應(yīng)用程序設(shè)計 215.1 主程序的設(shè)計 215.1.1 程序的起始地址 215.1.2 主程序的初始化內(nèi)容 225.1.3 主程序清單 225.2 LED 動態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計 265.2.

11、1 T0 定時器中斷服務(wù)程序的功能 265.2.2 定時器 T0 的計數(shù)初值 275.2.3 T0 定時器中斷服務(wù)程序流程與程序清單 275.3 時鐘計時程序模塊的設(shè)計 305.3.1 24h 時間的產(chǎn)生 305.3.2 計算定時器 T1 的技術(shù)初值 315.3.3 程序設(shè)計框圖與程序清單 315.4 鍵盤接收子程序的設(shè)計 355.4.1 程序設(shè)計框圖 355.4.2 設(shè)置當(dāng)前時間程序清單 355.4.3 設(shè)置定時（鬧鐘）時間程序清單 39第六章 心得體會 43參考文獻 44第一章 緒論1.1 電子時鐘課程設(shè)計的背景和意義在電子技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)今，電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會的各個 領(lǐng)域，有力的推

12、動和提高了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和信息化程度，同時也 使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提升，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜容易使人忘 記當(dāng)前的時間，然后壓倒重大事情的時候，一旦忘記時間，就會給自 己或他人造成很大麻煩。平時我們要求上班準(zhǔn)時，約會或召開會議必 然要提與時間，火車要準(zhǔn)點到達(dá)，航班要準(zhǔn)點起飛，工業(yè)生產(chǎn)中，很 多環(huán)節(jié)都需要時間來確定工序替換時刻。所以說隨時準(zhǔn)確的知道時間 并利用時間，是我們生活和工作中必不可少的。電子時鐘是采用電子電路實現(xiàn)對時、分、秒進行數(shù)字顯示的計時 裝置，廣泛應(yīng)用于個人、家庭、車站、辦公等公共場所，成為人們?nèi)?常生活中不可或缺的必需品

13、?，F(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于 電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定 性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時， 譯碼代替機械式傳動， 用 LED 顯示器代替顯示器代替指針顯示進而顯 示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能， 還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。為了實現(xiàn)電子時鐘時間設(shè)置，時間顯示，以與能夠正確無誤的運 行，本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時 / 計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方 法，本設(shè)計由單片機 AT89S51 芯片和 LED 數(shù)碼管為核心，輔以必要 的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。1.2 電

14、子時鐘的功能電子時鐘主要是利用電子技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化、擁有時間 精確、體積小、界面友好、可擴展性能強等特點、被廣泛應(yīng)用與生活 和工作當(dāng)中。當(dāng)今市場上的電子時鐘品類繁多，外形小巧別致，也有 體型較大的，諸如公共場所的大型電子報時器等。電子時鐘首先是數(shù) 字化的時間顯示或報時器，在此基礎(chǔ)上，人們可以根據(jù)不同場合的要 求，在時鐘上加置其他功能，比如定時鬧鈴，音樂等。本設(shè)計電子時鐘主要功能為：1 、具有時間顯示和手動校對功能， 24 小時制；2、具有鬧鐘功能第二章 設(shè)計思路與方案確定2.1 電子時鐘的設(shè)計思路根據(jù)設(shè)計要求，初步思路如下：（1）計時單元由單片機內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器 1 來實現(xiàn)。（2

15、）時間顯示采用 8 段 LED 數(shù)碼管，動態(tài)掃描方式。動態(tài)掃描 的定時時間，由單片機內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器 0 來實現(xiàn)。（3）LED 數(shù)碼管的段碼輸入，由并行端口 P0 八位產(chǎn)生。（4）LED 數(shù)碼管的位碼輸入，由并行端口 P3 后六位產(chǎn)生。（ 5） 時間調(diào)整與定時時間的輸入，通過接入鍵盤電路實現(xiàn)。系 統(tǒng)共設(shè)計 4 個按鍵，分別定義為：KB1 鍵（時間調(diào)整設(shè)置鍵） ：其功能是當(dāng)該鍵按下時，進入時間調(diào) 整輸入功能；KB2 鍵（定時時間設(shè)置鍵） ：其功能是當(dāng)該鍵按下時， 進入定時 （鬧 鐘）時間輸入功能；KB3 鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時，被調(diào)整位加1；KB4 鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時，指向下一個調(diào)

16、整的位。（ 6） 按鍵的接入方式：KB1鍵：通過P3 口 INTo引腳接入，中斷工作方式；KB2鍵：通過P3 口 INTi引腳接入，中斷工作方式；KB3鍵：通過P3 口 P3.4引腳接入，查詢工作方式；KB4鍵：通過P3 口 P3.5引腳接入，查詢工作方式。（7）報警聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，蜂鳴器接入P2 口的P2.6引腳2.2硬件電路的設(shè)計方案與框圖根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計思路，確定該系統(tǒng)的設(shè)計方案，下圖1為該系統(tǒng)設(shè)計方案的硬件電路設(shè)計框圖。硬件電路由8部分組成，即按鍵輸入電路、單片機、時鐘電路、復(fù)位電路、LED顯示器段碼驅(qū)動電路、LED顯示器位碼驅(qū)動電路、8位顯示器電路和蜂鳴器電路。計時方案利用805

17、1單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時/計數(shù)器的使用、中斷與程序設(shè)計方面得到鍛煉與提高，對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對學(xué)好單片機技術(shù)這門課程起到一定 的作用。2.2.2 顯示方案8051的Po 口和P2 口外接由8個LED數(shù)碼管（LED?LEDo）構(gòu)成的 顯示器，用Po 口作LED的段碼輸出口， P2 口作LED數(shù)碼管的位控輸 出線，P3 口外接四個按鍵 KB1、KB2、KB3、KB4構(gòu)成鍵盤電路。簡易電子鐘的功能不復(fù)雜，采用其現(xiàn)有的 I/O 便可完成第三章 硬件電路設(shè)計與器件選擇3.1 單片機簡介單片微型計算

18、機簡稱為單片機，又稱為微型控制器，是微型計算 機的一個重要分支。 單片機是 70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成 電路芯片，是 CPU 、 RAM 、 ROM 、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片 的器件。 80 年代以來，單片機發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn) 了許多高性能新型機種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領(lǐng)域的支 柱產(chǎn)業(yè)之一。3.1.1 單片機的特點（1 ）單片機的存儲器 ROM 和 RAM 時嚴(yán)格區(qū)分的。 ROM 稱為 程序存儲器，只存放程序，固定常數(shù)，與數(shù)據(jù)表格。 RAM 則為數(shù)據(jù)存 儲器，用作工作區(qū)與存放用戶數(shù)據(jù)。（2）采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制需要，單片機有更強

19、的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。（3 ）單片機的 I/O 口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數(shù) 目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功 能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機器狀態(tài)來 區(qū)分。（4 ） 單片機的外部擴展能力很強。在內(nèi)部的各種功能部件不能 滿足應(yīng)用的需求時，均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯 片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計帶來了很大的方便。3.1.2 8051 單片機介紹根據(jù)初步的設(shè)計方案的分析，設(shè)計這樣一個簡單的應(yīng)用系統(tǒng)，可 以選擇帶有 EPROM 的單片機，應(yīng)用程序直接存儲在片內(nèi)，不用在外 部擴展程序存儲器， 電路可以簡

20、化。 INTEL 公司的 8051 和 8751 芯片 均可以選用。MCS-51 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片， 引腳分布請 參照單片機引腳圖：*0RS PDTXD/P | 匣佻PM 衛(wèi)P” 畫 RDgXTAL.XT.XLjss匚匚匚匚匚匚匚匸匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚一 nnnnnnnnnnnnannnrmnn 09 3 Ar- I4 3 3 3 J 3 5 3 3 1,- 3 ?7-.i rU 2Tl匕 2 1® 1.1 一圖2（1 ）主電源引腳VCC和VSSVCC （ 40 腳）接 +5V 電壓；VSS（20腳）接地。（2 ）外接晶體引腳 XTAL1和XTAL2XTA

21、L1 （ 19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一 個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部 振蕩器時，對HMOS單片機，此引腳應(yīng)接地；對 CHMOS單片機, 此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2（ 18腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振 蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對 HMOS 單片機， 該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時 鐘發(fā)生器的輸入端；對 XHMOS ，此引腳應(yīng)懸浮。（3 ）控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD 、ALE/PROG 、PSEN 和 EA/VPP RST/VPD （9 腳）當(dāng)振蕩器運行時，在此

22、腳上出現(xiàn)兩個機器周 期的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與VSS 引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10 uF的電容，以保 證可靠地復(fù)位。VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM 的數(shù) 據(jù)不丟失。當(dāng) VCC 主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定 的電壓范圍（5 ± 0.5V ）VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。 ALE/PROG 30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE （允許地址鎖 存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6 。因此，它

23、可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意 的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE 端可 以驅(qū)動（吸收或輸出電流） 8 個 LS 型的 TTL 輸入電路。對于 EPROM 單片機（如 8751 ），在 EPROM 編程期間，此引腳 用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN（29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。 在從外部程序存儲器取指令 （或常數(shù)） 期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。 但在此期間， 每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， 這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN 同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出） 8 個 LS 型的 TTL 輸入。

24、EA/VPP （引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC （程序計數(shù)器）值超過 OFFFH （對851/8751/80C51）或1FFFH （對8052 ）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng) EA 保持低電平時， 則只訪問外部程序存儲器， 不管是否有內(nèi)部程序 存儲器。對于常用的 8031 來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以 EA 腳必須 常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于 EPROM 型的單片機（如 8751 ），在 EPROM 編程期間，此 引腳也用于施加 21V 的編程電源（ VPP）。（4）輸入/輸出（I/O ）引腳Po、Pi、P2、P3 （共32根）

25、Po 口（ 39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O 口，在外接存儲器 時，與地址總線的低 8 位與數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8 個 LS 型的 TTL 負(fù)載。 pi 口（ 1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O 口。由于這種接口輸出 沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。 Pi 口能 驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。對8052、8032，Pi.o 引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入，Pi.i引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。對 EPROM 編程和程序 驗證時，它接收低 8 位地址。 P2 口（ 21腳至28腳）：

26、是準(zhǔn)雙向8位I/O 口。在訪問外部存儲 器時，它可以作為擴展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。在對 EPROM 編程和程序驗證期間，它接收高 8 位地址。 P2 可以驅(qū)動（吸 收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。 P3 口（ 10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O 口，在MCS-51中, 這8個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。作為第一功能使用時，就作為普通 I/O 口用，功能和操作方法與Pi 口相同。P3 口也可作為8051的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口

27、）P3.2 /INT 0（外部中斷 0）P3.3 /INT 1（外部中斷 1）P3.4 T0 （記時器 0 外部輸入）P3.5 T1 （記時器1外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。值得強調(diào)的是，P3 口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸 入輸出或第二功能。3.2時鐘與復(fù)位電路介紹321時鐘電路的介紹8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機 運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分幵 的形式，即哈佛(H

28、arvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的 程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù) 產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。十1亠12MHz圖3復(fù)位電路的介紹8051單片機的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動按鈕復(fù)位兩種形式，RST/VPD端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號稱為手動按鈕復(fù)位。RST端圖4為兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。圖中，上電瞬間的電位與Vcc相同，隨著電容充電電流的減小，+5V立即加到了RST/VPD 端，該高電平使

29、8051復(fù)位。圖4若運行過程中，需要程序從頭幵始執(zhí)行，這只需按圖 4中的按鈕 即可。按下按鈕則直接把 +5V加到了 RST/VPD端從而復(fù)位，這稱為 手動復(fù)位。在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些復(fù)位端 的復(fù)位電平要求與單片機的要求一致，則可以與之相連。8051復(fù)位后，P0 P3四個并行接口全為高電平，其它寄存器全部 清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。表3.9單片機寄存器的復(fù)位狀態(tài)表寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACCOOHTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP1、P3FFHSCON00HIPXX00

30、0000BSBUF不定IE0 xx00000BPCON0 XXXXXXXB(NMOS)TMOD00H0 XXX0000B(CHM0S)3.3 LED顯示電路介紹331 LED數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱為負(fù)極。通 常的數(shù)碼管又分為8段，即8個LED 顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計 的，分別為 A、B、C、D、E、F、G、 DP，其中DP是小數(shù)點位段

31、。而多位 數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一 起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接 在一起。即，所有的A段都會連在一起， 其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入與其公共端電平一直有效。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連接在一 起，共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端 利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在 此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫 留速度時，顯示就會清晰顯示出來332 LED驅(qū)動電路與單片機的連接介紹可以采用單片機的 P2 口和P0作為與LE

32、D的輸出接口，即 P0 口8位作為LED的段碼輸出信號，P2 口后六位作為LED位碼的輸出控 制信號。硬件電路連接如圖 6所示。段碼輸出所接上拉電阻，作用是保證LED可靠導(dǎo)通與截止。X -ft-hSViI擡嶼rrarf：8888883.4按鍵電路設(shè)計與器件介紹電子時鐘應(yīng)用系統(tǒng)工作時應(yīng)具備兩項基本功能，意識隨時輸入定 時（鬧鐘）時間，而是隨時對當(dāng)前時間進行調(diào)整。要實現(xiàn)這兩項功能, 可以介入鍵盤輸入電路。鍵盤結(jié)構(gòu)介紹在單片機組成的測控系統(tǒng)與智能化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤。鍵盤結(jié)構(gòu)可以分為獨立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類。在本次設(shè)計中只需要 4個按鍵，因此選擇獨立式鍵盤。如圖7所示，電路有

33、按鍵和 4個電阻組成，按鍵分別名為 KB1、KB2、KB3、KB4，按鍵可以采用輕觸幵關(guān)，電阻可以采用5腳排電阻。342鍵盤與單片機的接口電路介紹如圖7所示，將鍵盤直接與單片機的P3 口連接。用P3.2、P3.3引腳通過兩個按鍵 KB1、KB2接入兩個外部中斷請求信號INTO、INT1 ；P3.4、P3.5引腳作為I/O 口使用，通過兩個按鍵 KB3、KB4接入兩個輸入信號。4個按鍵功能的設(shè)計思路如下:圖7KB1鍵功能：設(shè)置當(dāng)前時間，即當(dāng)電子時鐘的時間有誤差時，需 要隨時對它進行調(diào)整，使用KB1鍵與KB3鍵、KB4鍵配合來完成這一 功能、KB2鍵功能：設(shè)置定時（鬧鐘）時間，即當(dāng)需要電子時鐘進行

34、定 時（鬧鐘）服務(wù)時，可以通過該鍵的功能來輸入定時（鬧鐘）時間， 使用KB2鍵與KB3鍵、KB4鍵配合來完成這一功能。KB3調(diào)整鍵功能：分別對時間值的小時十位、小時個位、分十位、 分個位、秒十位、秒個位進行 +1調(diào)整，與該鍵沒按下一次，對應(yīng)的時間調(diào)整位+1 0KB4確認(rèn)鍵功能：確認(rèn)，即對KB3調(diào)整位進行確認(rèn)，該鍵按下時, 說明被調(diào)整位的值已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)去調(diào)整下一位。3.5蜂鳴器電路介紹設(shè)計要求定時（鬧鐘）時間到時要 有聲音提醒信號產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴 器來實現(xiàn)這一功能。電路設(shè)計如圖 8 示：所下圖9為電子時鐘硬件電路原理圖:I 4Fl?MJ2J4jI： MH-HJ)EA 心 ISENFI.7F7

35、j¥* Fii«ra>iftir.hi 常 0 申 | hthiiW888888儼叫叫耳rxYirjWWvW1常h* 741K- 34$KB74V-1X第四章 電子時鐘軟件的設(shè)計方案進行應(yīng)用軟件設(shè)計時可采用模塊化程序設(shè)計方法，其優(yōu)點是：（ 1） 每個模塊的程序結(jié)構(gòu)簡單，任務(wù)明確，易于編寫、調(diào)試和修改。（ 2） 程序可讀性好， 對程序的修改可局部進行， 其他部分可以保持不變，便于功能擴充和版本升級。（ 3） 對于使用頻繁的子程序可以建立子程序庫，便于多個模塊調(diào)用。4.1 電子時鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計方案與框圖根據(jù)設(shè)計要求，首先要確定軟件設(shè)計方案，即確定該軟件應(yīng)該完 成哪些功能；

36、 其次是規(guī)劃為了完成這些功能需要分成多少個功能模塊， 以與每一個程序模塊的具體任務(wù)是什么。 模塊的劃分有很大的靈活行， 但也不能隨意劃分。劃分模塊時應(yīng)遵循下述原則：（ 1） 每個模塊應(yīng)具有獨立的功能，能產(chǎn)生一個明確的結(jié)果（2）模塊之間的控制參數(shù)應(yīng)盡量簡單，數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)盡量少。控 制參數(shù)是指模塊進入和退出的條件與方式，數(shù)據(jù)參數(shù)是指模塊間的信 息交換 （傳遞 ）方式、交換量的多少級交換的頻繁程度。（3）模塊長度適中。 模塊語句的長度通常在 20100 條較合適。 模塊太長時，分析和調(diào)試比較困難，失去了模塊化程序機構(gòu)的優(yōu)越性； 模塊太短則信息交換太頻繁，也不合適。（4）根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分

37、成 7 個模塊，如圖 10第五早電子時鐘應(yīng)用程序設(shè)計5.1主程序的設(shè)計主程序的內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起 始地址，有關(guān)內(nèi)存單元與相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等等。程序的起始地址8051單片機復(fù)位后，（PC） =0000H，而0003H 002BH 分別 為各中斷源的入口地址。所以、編程時應(yīng)在0000H處寫一跳轉(zhuǎn)指令。當(dāng)CPU接收到中斷請求信號并予以響應(yīng)后，CPU把當(dāng)前的PC內(nèi)容壓入棧中進行保護，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷程序入口處執(zhí)行。一般應(yīng) 在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處寫一條跳轉(zhuǎn)指令，并以跳轉(zhuǎn)指令的目標(biāo) 地址作為中斷服務(wù)程序的其實地址進行編程。主程序的初始化內(nèi)容所謂初始化，

38、是對將要用到的 8051 單片機內(nèi)部部件或擴展芯片進 行初始工作狀態(tài)設(shè)定。 8051 單片機復(fù)位后，特殊功能寄存器 IE，IP 的內(nèi)容均為 00H ，所以應(yīng)對 IE，IP 進行初始化編程，以開放 CPU 中 斷，允許某些中斷源中斷和設(shè)置中斷優(yōu)先級等。在本次設(shè)計中，使用了四個中斷工作方式，即T0、 T1、/INT0 、/INT1 。其中：1) T0 中斷：采用 T0 定時中斷工作方式，完成 LED 動態(tài)掃描。2) T1 中斷：采用 T1 定時中斷工作方式， 產(chǎn)生 100ms (或 50ms ) 單位時間。3) /INT0 中斷：采用外部中斷工作方式，完成時間按調(diào)整功能。4) /INT1 中斷：

39、采用外部中斷工作方式， 完成鬧鐘時間輸入功能。同時還要對一些存儲單元的進行初始化，這些內(nèi)容都需要在初始 化程序中來完成。5.1.3 主程序清單ORG 0000H;程序執(zhí)行開始地址LJMP MAIN;跳轉(zhuǎn)主程序執(zhí)行ORG 0003H;外部中斷 0 中斷服務(wù)程序入口地址LJMP INTA;轉(zhuǎn)外部中斷 0 中斷服務(wù)程序ORG 000BH;定時器 T0 中斷服務(wù)程序入口地址LJMP TO_SEV;轉(zhuǎn) T0 定時中斷服務(wù)程序執(zhí)行ORG 0013H;外部中斷 1 中斷服務(wù)程序入口地址LJMP INTB;轉(zhuǎn)外部中斷 1 中斷服務(wù)程序ORG 001BH;定時器 T1 中斷服務(wù)程序入口地址LJMP T1_SEV

40、;轉(zhuǎn) T1 定時中斷服務(wù)程序ORG 0030H;設(shè)置主程序起始地址 =0030HMOVSP, #60H;設(shè)置堆棧指針MOVA，#00HMOV30H, AMOV31H, AMOV32H, AMOV33H, AMOV34H, #0CHMOV35H, AMOV36H, AMOV37H, AMOV50H, #DFHMOV51H, #EFHMOV52H, #F7HMOV53H, #FBHMOV54H, #FDHMOV55H, #FEHMAINCLRRS0CLRRS1MOVR2, #0MOVR3, #0MOVR4, #0MOVR5, #12MOVTMOD, #11HMOVTH1, #3CHMOVTL1,

41、#0B0HMOVTH0, #0ECHMOVTL0, #78HMOVIP, #08HMOVTCON, #50HMOVIE, #8FHMOVA, 34HANLA, #F0HMOV40H, AMOVA, 34HANLA, #0FHMOV41H, AMOVA, 33HANLA, #F0HLOP:MOV42H, AMOVA, 33HANLA, #0FHMOV43H, AMOVA, 32HANLA, #F0HMOV44H, AMOVA, 32HANLA, #0FHAA:MOV45H, ASETBRS1CLRRS0A1:MOVR2, 37H;判斷是否有定時時間CJNER2, #0, NTMOVR2, 36H

42、CJNER2, #0, NTMOVR2, 35HCJNER2, #0, NTSJMPBBNT:MOVA, 37HCJNEA, 34H, BB;判斷定時時間到否MOV A, 36HCJNE A, 33H, BBMOV A, 35HCJNE A, 32H, BB;時間到，發(fā)出報警CLR P3.6SJMP LOPBB: SETB P3.6SJMP LOP5.2 LED 動態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計在采用動態(tài)掃描顯示方式時，要使得 LED 顯示的比較均勻，又有 足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。當(dāng)掃描頻率在 70Hz 左右時， 能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用間隔 10ms 對 LED 進

43、行動態(tài)掃描一次，每一位 LED 的顯示時間為 1ms 。本次設(shè)計中， 采用硬件定時和軟件定時并用的方式， 即用定時器 0 溢出中斷功能實現(xiàn) 10ms 定時，通過軟件延時程序?qū)崿F(xiàn) 1ms 的定時。5.2.1 T0 定時器中斷服務(wù)程序的功能1）從顯示緩沖區(qū)分別取出 6 位 LED 顯示器顯示數(shù)據(jù)的位碼和段 碼，送到 P0 口和 P2 口，一次顯示每一位， 每一位的顯示時間為 1ms ， 顯示 6 位需要 6ms 的時間。2）在設(shè)置當(dāng)前時間或輸入鬧鐘時間時， 當(dāng)前調(diào)整位應(yīng)具有閃爍 （眨 眼)功能，用來提示當(dāng)前調(diào)整位是哪一位。因此，在每一位顯示之前 都要進行判斷，該位是否閃爍位，然后決定進行正常顯示還

44、是閃爍顯 示。3) LED 顯示器每一位的顯示時間是 1ms ，延時 1ms 子程序是典 型的軟件定時程序。5.2.2 定時器 T0 的計數(shù)初值設(shè)時鐘頻率為12MHZ , 1個機器周期時間為1卩sTo定時器產(chǎn)生10ms 的定時，可以計算出計數(shù)值和計數(shù)初值：計數(shù)值 = =10000計數(shù)初值 =65536-10000=55537=D8F1H 初值寄存器的初值為： TH0=0D3H;TL0=F1H 工作方式寄存器 TMOD=XXXX0001B=X1H ， T0 定時器， 工作方 式1，定時。5.2.3 T0 定時器中斷服務(wù)程序流程與程序清單TO 定時器中斷服務(wù)程序流程如圖 11 所示關(guān)TO中斷、開其

45、也中斷'設(shè)蠱段碼緩沖區(qū)捋針愷舌忖陽境沖鳳常耕保料現(xiàn)壕犧忖碼和段曰佰井別洪辭和Y鋪口屁:界忙' HE01 1i隱改顯示鐘沖醫(yī)指針顯示便新減1卩T01+郭囂至叨恢f現(xiàn)場，幵申師'中斷遞回:RETO圖11程序清單如下:TO SEV:PUSHA；LED定時掃描程序PUSHPSW；保護現(xiàn)場SETBRS1;RS1、 RS0=11HSETBRS0；選擇3組工作寄存器CLRTR0；停止T0定時器MOVR2, #06H;設(shè)置顯示器位數(shù)MOVR0, #40H;設(shè)置段碼首地址MOVR1, #50H;設(shè)置位碼首地址GO_ON: MOVA, R2;送顯示位數(shù)到 ACJNEA, 31H, NO_F

46、LASH ; 判斷是閃爍位否NO_FLASH:MOVA, R1;送位碼地址到 A 累加器MOVP3, A;輸出位碼數(shù)據(jù)到 P3 口MOVA, R0;送段碼地址到 A 累加器MOVP0, A;輸出段碼數(shù)據(jù)到 P0 口LCALLDELAY1;調(diào)延時子程序，延時 1msFLASH: INCR0;段碼地址 +1INCR1;位碼地址 +1DJNZR2, GO_ON;判斷 6 為都顯示完否？沒完繼續(xù)顯示下一位MOVTH0,#0D8HMOVTL0,#F1H;重置 T0 計數(shù)初值POPA;恢復(fù)現(xiàn)場SETBET0;允許 T0 中斷SETBTR0;啟動 T0 開始定時SETBEA;開中斷RETI;中斷返回DELA

47、Y1: MOVR3, #0FAH;延時 1ms 子程序AGAIN: MOV R4, #03HDELAY ： DJNZ R4, DELAYDJNZ R3, AGAINRET說明：在 TO 中斷服務(wù)程序中， 又調(diào)用了延時 1ms 子程序，因此， T0 中斷服務(wù)程序又是延時 1ms 子程序的主程序5.3 時鐘計時程序模塊的設(shè)計電子時鐘系統(tǒng)的主要任務(wù)是：采用單片機為核心器件產(chǎn)生 24h 時 間，并用 LED 顯示器將它顯示出來。本設(shè)計中，當(dāng)時鐘頻率為 12MHz 是，定時器最長的定時時間是 65.86ms ，以此要產(chǎn)生 24h 的時間值，必須采用硬件定時和軟件編程 相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。5.3.1 24

48、h 時間的產(chǎn)生選擇定時器 T1 ，工作方式 1，定時 50ms ，T1 定時 50ms 中斷一 次，利用 R2 寄存器加 1 ，R2 寄存器的值等于 20 時，時間正好為 1s； 再利用 R3 寄存器計數(shù) 60s ，一次類推，累計 24h 的時間值，并需要 設(shè)置以下幾個寄存器：R2 ：累計 1s 時間寄存器。 T1 每中斷一次 R2=R2+1 ，計數(shù)二十 次向 R3 進位，并將 R2 清零。R3 ：累計 60s 時間寄存器，當(dāng) R3=60s ，向 R4 進位，然后將 R3 清零。R4 ：累計 60min 時間寄存器。 當(dāng) R4=60min ，正好是 1h 的時間， 向 R5 進位，然后 R4

49、清零。R5 ，累計 24h 時間寄存器。當(dāng) R5=24h ，正好是晝夜的時間，并 使 R5 清零。5.3.2 計算定時器 T1 的技術(shù)初值當(dāng)時鐘頻率 =12MHZ 時計數(shù)值 = =50000計數(shù)初值 =65537-50000=15537=3CB0H初值寄存器的初值為： TH1=3CH; TL1=B0H 工作方式計數(shù)器 TMOD=0001XXXXB=1*H（T1、T0 的工作方式控制字應(yīng)該一次性寫入，即 TMOD=11H）5.3.3 程序設(shè)計框圖與程序清單程序設(shè)計框圖如圖 12 所示。ri.口牛-tI二 FMA -0任O丘工"0打3» +It二It二十 H 7唇 HX-JRB

50、J-C- 艮*亠-1拿上芬5- t-i *圖12程序清單T1定時器，每50ms中斷一次，中斷20次為1s。T1_SEV:MOV TH1 , #3CH;重置 T1 計數(shù)初值MOV TL1, #0B0HCLR EA；關(guān)中斷PUSHA;保護現(xiàn)場PUSHBPUSHPSWCLRRS1CLRRS0;選擇 0 區(qū)工作寄存器INCR2;中斷次數(shù)加 1CJNER2, #14H ,EN;判斷中斷 20 次否，否，轉(zhuǎn)EN 標(biāo)號地址MOVR2, #0;T1 中斷 20 次的累計時間1s，計數(shù)寄存器 R2 清零INCR3;秒計時單元 R3+1MOV32H ，R3;秒值送 32H 單元CJNER3, #3CH,EN;判 R3=60 秒？否， 轉(zhuǎn) EN標(biāo)號地址MOVR3，#0;60s 時間到， R3 清零MOV32H ， R3;秒值送 32H 單元INCR4;分計時單元 R4+1MOV33H ， R4;分值送 33H 單元CJNER4, #3CH,EN;判 R4=60min ？否，轉(zhuǎn) EN 標(biāo)號地址MOVR4, #0;60min 時間到， R4 清零MOV33H, R4;分值送 33 單元INCR5MOV34H, R5CJNER5, #18H,ENMOVR5, #0MOV34H, R5EN:POPPSWPOPBPOPASETBEARETI;