課程設計（論文）以AT89S51單片機為核心的數(shù)字電子鐘控制器

1、一、設計題目：設計一個以at89s51單片機為核心的數(shù)字電子鐘控制器，實現(xiàn)電子鐘的時間、日期交替顯示、鬧鐘功能，并可通過按鈕開關或鍵盤切換顯示內容、調整參數(shù)、設置鬧鐘，在單片機實驗板上模擬調試實現(xiàn)控制器的功能。二、設計目的:通過單片機應用產品的設計與調試過程，鞏固課程所學理論知識，初步了解單片機應用系統(tǒng)設計與調試的方法。三、設計要求:1開機自檢，檢查相關接口及數(shù)碼管顯示器、指示燈、蜂鳴器等外設是否正常。28位數(shù)碼管顯示器平常以一定的時間間隔、合適的格式顯示時間和日期信息，時間顯示時、分、秒；日期顯示年（20002099）、月、日；設置鬧鐘功能時顯示時、分、開/關狀態(tài)。3可通過按鍵設定時間、日期

2、、鬧鐘等參數(shù)、手動切換顯示。按鍵可用獨立式按鍵或行列式鍵盤實現(xiàn)。設定參數(shù)過程有合適的方式指示當前可修改的內容。4對開關量輸入進行軟件消抖動處理，參數(shù)的設定有容錯處理，如：小時不能超過23，日期中每月最大天數(shù)、閏年等。5用protel設計可實現(xiàn)上述功能的控制器的原理圖（最小應用系統(tǒng)）。四、總體方案設計及說明:本設計電子時鐘系統(tǒng)，主控芯片采用at89s51芯片。配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。本系統(tǒng)設計采用此種軟件控制方法來實現(xiàn)計時，通過定時器定時中斷，使時間緩存單元數(shù)據(jù)加一，提供系統(tǒng)時間。同時可以通過獨立鍵盤對電子時鐘開始計時，暫停計時和結束計時的控制。單片機內的數(shù)據(jù)通過并行i/o接口輸入輸出

3、。并驅動八位led數(shù)碼管(時、分、秒分別用2位數(shù)碼管顯示)，動態(tài)顯示數(shù)據(jù)。晶振及復位電路為單片機提供工作脈沖及復位信號。 五、系統(tǒng)資源分配說明:接口電路邏輯圖：使用定時計數(shù)器0，tmod設置為0x01；晶振頻率11.0592mhz下，定時50ms的計數(shù)初值經過計算為4c00h（216-46080=4c00h），th0設置為0x4c，tl0設置為0x00。五、軟件流程圖及說明:1.鬧鐘顯示開 始鬧鐘是否打開后6位數(shù)碼管分別顯示“-”、小時的2位、“-”分鐘的2位前2位數(shù)碼管顯示op前2位數(shù)碼管顯示cl是否按鍵掃描，判斷有沒有按鍵，若有按鍵則退出鬧鐘顯示退 出鬧鐘顯示子程序，8個數(shù)碼管顯示已經設置

4、好的鬧鐘時間，進行按鍵掃描，判斷有沒有按鍵，若有就去執(zhí)行相應的功能，日期顯示子程序和時間顯示子程序和鬧鐘顯示子程序類似。2.鍵盤子程序按鍵掃描： 功能掃描：開 始設置pc3pc0為輸入，pc7pc4為輸出，所有行（pc7pc4）置0，讀取列值設置pc3pc0為輸出，pc7pc4為輸入，所有列（pc3pc0）置0，讀取行值keyin=keyin_j|keyin_i;形成行列組合結 束開 始設置pc3pc0為輸入，pc7pc4為輸出，所有行（pc7pc4）置0，讀取鍵盤無鍵按下，返回0 有鍵按下，返回1結 束3.中斷子程序開 始設置定時50ms的初值為4c00h中斷20次，秒單元加160秒到？秒單

5、元清零，分單元加160分鐘到？分單元清零，時單元加124小時到？時單元清零，日單元加11個月到？日單元清零，月單元加11年到？月單元清零，年單元加1將小時（time.hour）除以10，商賦給77h（動態(tài)顯示對應的小時十位），余數(shù)賦給78h（動態(tài)顯示對應的小時個位）將分鐘（time.minute）除以10，商賦給7ah（動態(tài)顯示對應的小時十位），余數(shù)賦給7bh（動態(tài)顯示對應的小時個位）將秒（time.second）除以10，商賦給7dh（動態(tài)顯示對應的小時十位），余數(shù)賦給7eh（動態(tài)顯示對應的小時個位）int0輸入低電平,打開鬧鐘結 束六、系統(tǒng)功能與操作說明:數(shù)字時鐘能顯示實時時間（hh-mm

6、-ss）、日期（20yy.mm.dd）于led數(shù)碼管，并可以修改時間、日期。可以設置鬧鐘，時間到時，蜂鳴器會響起。按切換鍵可以在時間、日期、鬧鐘時間中切換。時間、日期、鬧鐘時間可調，按外部中斷鍵時間暫停，進入時間、日期、鬧鐘時間設置，此時可以矩陣鍵盤輸入時間日期，輸入完后確認鍵時間按照設置的值接著走。鍵盤用行列式鍵盤，按鍵定義如下圖所示。主要的按鍵有：（1）數(shù)字鍵“0”“9”，用于設置時輸入時間和日期，正常工作時無效。（2）“時間設置”、“日期設置”、“鬧鐘設置”，用于進入相應功能的設置狀態(tài)。（3）“鬧鐘開關”在鬧鐘設置狀態(tài)時，用于設置鬧鐘開或關，正常工作時，用于手動關鬧鈴的聲音。（4）“確認

7、”用于設置參數(shù)的確認，并檢查參數(shù)是否合理，如果符合要求，則參數(shù)有效；否則本次修改無效，保持原值。正常工作情況下按該鍵無操作。（5）“顯示切換”用于正常工作時手動切換時間、日期的顯示。七、調試記錄:1、確定課程設計課題為數(shù)字電子鐘，并查找相關資料。2、熟悉實驗板數(shù)碼管、兩個8255、鍵盤、led等硬件資源的使用，弄清楚其對應的地址。3、調試出可以掃描矩陣鍵盤輸入的數(shù)的程序，并在數(shù)碼管上顯示出來當前按下的鍵值。4、調試出可以顯示時分秒和日期的時鐘程序，并可以通過4個按鍵進行控制（分別為進入退出時間設置、時增1、分增1、秒增1），并可以切換時間和日期。5、調試鬧鐘的顯示和設置程序，時間到了所設置的時

8、間時蜂鳴器響起。6、時間可以走，但只能通過在程序中給對應時間日期字節(jié)地址預先設置初始值，時鐘根據(jù)該初始時間接著走，不能通過矩陣鍵盤輸入時間日期。最后查閱資料并詢問同學終于解決了這個問題。7、對整個程序做進一步優(yōu)化處理，使其更穩(wěn)定，修改其中的一些瑕疵，加上注釋，方便以后讀程序。八、實驗設計總結:通過努力終于設計出一個以at89s51單片機為核心的數(shù)字電子鐘控制器，實現(xiàn)電子鐘的時間、日期交替顯示、鬧鐘功能，并可通過按鈕開關或鍵盤切換顯示內容、調整參數(shù)、設置鬧鐘。 這次實驗我收獲了許多，得到了許多書本上學不到的知識。1、單片機的軟件設計通常要考慮以下幾個方面的問題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件

9、劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體結構，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮結構化程序設計、實行模塊化、子程序化。既便于調試、鏈接，又便于移植和修改；（3）繪制程序流程圖，再根據(jù)流程圖寫程序；（4）合理分配系統(tǒng)資源；（5）為程序加入注釋，提高可讀性，便于以后修改移植復用；2、關于程序的調試問題：（1）軟件程序的調試應先分模塊調試，統(tǒng)調是最后一環(huán)。通過各個模塊程序的調試，使程序逐漸趨于完整、正確，最后將各個模塊組合起來，統(tǒng)調程序。（2）充分利用實驗板上的其他空余硬件資源來協(xié)助調試程序，比如，可以用cpl p1.x 來設置指示燈，用來指示有沒有調用鍵盤掃描子程

10、序、用來指示有沒有掃描到鍵值、用來指示外部中斷、定時器0和定時器1有沒有工作等等。附錄：#include #include #define pa xbyte0x0fefc#define pb xbyte0x0fefd#define pc xbyte0x0fefe#define ctl xbyte0x0feff#define uchar unsigned charuchar ms20;sbit sound=p32;uchar open1=-1;/鬧鐘關閉code led19=0x0c0,0x0f9,0x0a4,0x0b0,0x99,0x92,0x82,0x0f8,0x80,0x90,0x88,0

11、x83,0x0c6,0x0a1,0x86,0x8e,0x0bf,0x8c,0x0c7;code table16=0x7e,0x0ee,0x0ed,0x0eb,0x0de,0x0dd,0x0db,0x0be,0x0bd,0x0bb,0x0e7,0x0d7,0x0b7,0x77,0x7b,0x7d; struct uchar hour; uchar minute; uchar second; uchar hour1;/鬧鐘小時 uchar minute1;/鬧鐘分鐘 int year; uchar month; uchar day;time=23,59,55,00,00,2011,11,11;vo

12、id delay() uchar i; for(i=0;i200;i+); /*200個時鐘周期*/ void scan(uchar x) uchar i,tb,tc=0x80; for(i=0;i=1; /*右移一位*/ delay(); int fastfound()uchar keyin; ctl=0x81; /pc3pc0為輸入，pc7pc4為輸出pc=0x0f; /所有行（pc7pc4）置0 keyin=pc; /讀取鍵盤 if(keyin=0x0f) return 0;/無鍵按下，返回0 else return 1; /有鍵按下，返回1int keyfound() uchar ke

13、yvalue,keyin_i,keyin_j,keyin; uchar i; ctl=0x81;/pc3pc0為輸入，pc7pc4為輸出 pc=0x0f; keyin_j=pc;/讀取列值 ctl=0x88;/pc3pc0為輸出，pc7pc4（所有行）為輸入 pc=0x0f0; keyin_i=pc;/讀取行值 keyin=keyin_j|keyin_i; /形成行列組合 for(i=0;i16;i+) if(tablei=keyin) keyvalue=i; break; return keyvalue;void showclock() /顯示鬧鐘 int a; uchar key=1; w

14、hile(key=1) key=fastfound();/消除按功能鍵時產生的影響 for(a=0;a800;a+) if(open1=1) dbyte0x57=0; dbyte0x58=17;/顯示p,與前一個單元組合成op,表示鬧鐘已經打開 else dbyte0x57=0x0c; dbyte0x58=18;/顯示l,與前一個單元組合成cl,表示鬧鐘已經關閉 dbyte0x59=0x10; dbyte0x5a=time.hour1/10; dbyte0x5b=time.hour1%10; dbyte0x5c=0x10; dbyte0x5d=time.minute1/10; dbyte0x5

15、e=time.minute1%10; scan(0x57);if(fastfound()=1) key=keyfound(); if(key=0x0a) break; void rq() /顯示日期int a; uchar key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能鍵時產生的影響 for(a=0;a800;a+) dbyte0x47=time.year/1000; dbyte0x48=time.year%1000/100; dbyte0x49=time.year%100/10; dbyte0x4a=time.year%10; dbyte0x4b=tim

16、e.month/10; dbyte0x4c=time.month%10; dbyte0x4d=time.day/10; dbyte0x4e=time.day%10;x scan(0x47); if(fastfound()=1)/有鍵按下 key=keyfound();/獲得鍵值 if(key=0x0a) /如果又按了顯示切換鍵，則顯示鬧鐘時間 showclock(); break; uchar isleap(int x) /判斷閏年if(x%4=0 & x%100!=0) | (x%400=0) return 1; else return 0;void datechange() while(1

17、) if(time.month=1 & time.day31) time.day+;break; if(time.month=1 & time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(isleap(time.year) /是閏年 if(time.month=2 & time.day29) time.day+;break; if(time.month=2 & time.day=29) time.month+;time.day=1;break; else /不是閏年 if(time.month=2 & time.day28) time.day+;break

18、; if(time.month=2 & time.day=28) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=3 & time.day31) time.day+;break; if(time.month=3 & time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=4 & time.day30) time.day+;break; if(time.month=4 & time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=5 & tim

19、e.day31) time.day+;break; if(time.month=5 & time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=6 & time.day30) time.day+;break; if(time.month=6 & time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=7 & time.day31) time.day+;break; if(time.month=7 & time.day=31) time.month+;time.day=1;brea

20、k; if(time.month=8 & time.day31) time.day+;break; if(time.month=8 & time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=9 & time.day30) time.day+;break; if(time.month=9 & time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=10 & time.day31) time.day+;break; if(time.month=10 & time.day=31) t

21、ime.month+;time.day=1;break; if(time.month=11 & time.day30) time.day+;break; if(time.month=11 & time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=12 & time.day31) time.day+;break; if(time.month=12 & time.day=31) time.month=1;if(time.year!=2099) time.year+;break; uchar checkall(uchar x)uchar i

22、,h,m,s,month,d; int y; if(x=0x0c)/對鬧鐘設置進行判斷 for(i=3;i24 | (h=24 & (h!=0 | s!=0) return 0; if(m=60) return 0; return 1;/按鍵合法返回1 if(x=0x0f)/對時間設置進行判斷 for(i=0;i24 | (h=24 & (h!=0 | s!=0) return 0; if(m=60) return 0; if(s=60) return 0; return 1;/按鍵合法返回1 if(x=0x0e)/對日期設置進行判斷 for(i=0;i8;i+) if(dbyte0x57+i

23、=0x10) return 0;/如果按鍵不是數(shù)字，結束 y=dbyte0x57*1000+dbyte0x58*100+dbyte0x59*10+dbyte0x5a; month=dbyte0x5b*10+dbyte0x5c; d=dbyte0x5d*10+dbyte0x5e; if(y2099) return 0; if(month=0 | month12) return 0; if(d=0 | d31) return 0;if(month=1 & d31) return 0; if(month=3 & d31) return 0; if(month=4 & d30) return 0; i

24、f(month=5 & d31) return 0; if(month=6 & d30) return 0; if(month=7 & d31) return 0; if(month=8 & d31) return 0; if(month=9 & d30) return 0; if(month=10 & d31) return 0; if(month=11 & d30) return 0; if(month=12 & d31) return 0; if(isleap(y) /是閏年 if(month=2 & d29) return 0; else /不是閏年 if(month=2 & d28)

25、 return 0; return 1; void setclock() uchar i,j,k,key,keyin; k=1;key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能鍵時產生的影響 dbyte0x57=0x10; dbyte0x58=0x10; dbyte0x59=0x10; dbyte0x5a=0; dbyte0x5b=0; dbyte0x5c=0x10;dbyte0x5d=0; dbyte0x5e=0; for (i=0;i2;i+) for(j=0;j2;j+) while(k) key=fastfound(); if(key=1) keyi

26、n=keyfound();k=0;/*如果有鍵按下，則退出while；否則，等待按鍵*/ scan(0x57);/顯示按鍵 if(keyin9 ) keyin=0x10;/如果按鍵的值非法，置為- dbyte0x5a+i*3+j=keyin; while(key=1) key=fastfound();/*判斷按鍵以后，手是否已放開;如果沒放開，等待*/ k=1; /用于進入下一次按鍵狀態(tài) dbyte0x5a+i*3+j=0x10; /設置該單元顯示- while(1) /設置時間完成后，判斷是否按了確認鍵 key=fastfound(); scan(0x57); if(key=1) keyin

27、=keyfound(); if(keyin=0x0d)/*判斷按鍵是否為確認鍵，如果是，則進行按鍵的判斷；如果不是，則等待*/ if(checkall(0x0c)=0) break;/如果按鍵非法，退出，保持原來的值 time.hour1=dbyte0x5a*10+dbyte0x5b; time.minute1=dbyte0x5d*10+dbyte0x5e; break; void setdate() uchar i,k,key,keyin; k=1;key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能鍵時產生的影響 dbyte0x57=time.year/10

28、00; dbyte0x58=time.year%1000/100; dbyte0x59=time.year%100/10; dbyte0x5a=time.year%10; dbyte0x5b=time.month/10; dbyte0x5c=time.month%10; dbyte0x5d=time.day/10; dbyte0x5e=time.day%10; for (i=0;i8;i+) while(k) key=fastfound(); if(key=1) keyin=keyfound();k=0;/如果有鍵按下，則退出while;否則,等待按鍵 scan(0x57);/顯示按鍵 if(

29、keyin9 ) keyin=0x10;/如果按鍵的值非法，置為- dbyte0x57+i=keyin; while(key=1) key=fastfound();/*判斷按鍵以后，手是否已放開;如果沒放開，等待*/ k=1; /用于進入下一次按鍵狀態(tài) while(1) /設置時間完成后，判斷是否按了確認鍵 key=fastfound(); scan(0x57); if(key=1) keyin=keyfound(); if(keyin=0x0d)/*判斷按鍵是否為確認鍵，如果是，則進行按鍵的判斷；如果不是，則等待*/ if(checkall(0x0e)=0) break;/如果按鍵非法，退出

30、，保持原來的值 time.year=dbyte0x57*1000+dbyte0x58*100+dbyte0x59*10+dbyte0x5a; time.month=dbyte0x5b*10+dbyte0x5c; time.day=dbyte0x5d*10+dbyte0x5e; break; void settime() uchar i,j,k,key,keyin; k=1;key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能鍵時產生的影響 dbyte0x57=0; dbyte0x58=0; dbyte0x59=0x10; dbyte0x5a=0; dbyte0x

31、5b=0; dbyte0x5c=0x10; dbyte0x5d=0; dbyte0x5e=0; for (i=0;i3;i+) for(j=0;j2;j+) while(k) key=fastfound(); if(key=1) keyin=keyfound();k=0;/*如果有鍵按下，則退出while；否則，等待按鍵*/ scan(0x57);/顯示按鍵 if(keyin9 ) keyin=0x10;/如果按鍵的值非法，置為- dbyte0x57+i*3+j=keyin; while(key=1) key=fastfound();/*判斷按鍵以后，手是否已放開;如果沒放開，等待*/ k=1

32、; /用于進入下一次按鍵狀態(tài) dbyte0x57+i*3+j=0x10; /設置該單元顯示- while(1) /設置時間完成后，判斷是否按了確認鍵 key=fastfound(); scan(0x57); if(key=1) keyin=keyfound(); if(keyin=0x0d)/*判斷按鍵是否為確認鍵，如果是，則進行按鍵的判斷；如果不是，則等待*/ if(checkall(0x0f)=0) break;/如果按鍵非法，退出，保持原來的值 time.hour=dbyte0x57*10+dbyte0x58; time.minute=dbyte0x5a*10+dbyte0x5b; ti

33、me.second=dbyte0x5d*10+dbyte0x5e; break; void timechange() interrupt 1 /秒加1int i; th0=0x4c; /晶振頻率11.0592mhz下，定時50ms的計數(shù)初值 tl0=0x00; /216-46080=4c00hms20+; if( ms20=20) time.second+; ms20=0;if(time.second=60)time.minute+;time.second=0; if(time.minute=60)time.hour+;time. minute =0; if(time.hour=24)time.hour=0;datechange(); dbyte0x77=time.hour/10; dbyte0x78=time.hour%10; dbyte0x79=0x10; dbyte0x7a