對時功能電子鐘設計報告

1、設計報告題 目完成人：張欣，杜楓一、 系統(tǒng)概述使用at89c51單片機結合段碼led顯示器，鍵盤設計一個具有對時功能的電子鐘。1、設計要求：l 采用8個led數(shù)碼管，顯示格式為“時時-分分-秒秒”，采用24小時制。l “時/分/秒”相應led閃動，表示相應的部分處于對時狀態(tài)。l 用5個功能鍵操作來設置當前時間：功能鍵k1k5功能如下。l k1進入時間設置狀態(tài)，且“時時-分分-秒秒”led閃動。l k2設置小時。l k3設置分鐘。l k4設置秒鐘。l k5確認完成設置，“時時-分分-秒秒”led停止閃動，繼續(xù)計時。l 未進入計時狀態(tài)時，k2-k5鍵的操作被忽略。程序執(zhí)行后led顯示“00：00：

2、00”，然后開始計時。2、用匯編語言編寫相應軟件；3、系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)調(diào)。二、 方案設計本次設計是基于at89c51單片機電子鐘的設計，對時、分、秒的顯示的控制,時、分、秒用六位數(shù)碼管顯示led數(shù)碼管時鐘電路采用24小時計時方式。該電路采用at89c51單片機，使用5v電池供電，只使用一個按鍵進行復位狀態(tài)的控制以及正常顯示等狀態(tài)。led顯示采用靜態(tài)掃描方式實現(xiàn)，采用6m晶振。該電子鐘使用單片機模塊控制，用單片機原理實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置。本次設計通過用單片機為主控制，通過電路仿真而實現(xiàn)。首先使用proteus professional軟件進行繪制硬件電路圖，用keil軟件進行編程與調(diào)試，最終生

3、成hex文件，傳入單片機內(nèi)部，從而實現(xiàn)仿真效果。三、 硬件設計根據(jù)at89c51單片機灌電流能力強，拉電流能力弱的特點，我們選用共陽數(shù)碼管。將at89c51的p3.0p3.1分別與74ls164的數(shù)據(jù)輸入口和時鐘信號輸入口相連，74ls164是8位串入并出移位寄存器，負責將p3.0輸出的串行數(shù)據(jù)轉換成并行信號。顯然，這種方式顯示同樣的位數(shù)使用單片機的口線大大減少，即可以讓led當前時間數(shù)值，數(shù)碼管顯示器有二種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)掃描顯示方式。為節(jié)省端口，本系統(tǒng)采用靜態(tài)掃描顯示方式。系統(tǒng)的時分顯示部件由6只7段共陽led數(shù)碼管構成，前兩只用于時的顯示，中間兩只用于分的顯示，最后兩只用于

4、秒的顯示。每個led數(shù)碼管由相對應的74ls164驅(qū)動，數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g,h,分別分別74ls164的qa，qb，qc，qd，qe，qf，qh相連。3.1 at89c51引腳及其功能引腳功能：vcc(40)：電源電壓 gnd(20)：接地p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口）rst(9)：復位信號輸入端。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持高電平

5、時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1(18)：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2(19)：振蕩器反相放大器的輸出端。通過xtal1、xtal2外接晶振后，即可構成自激振蕩器，驅(qū)動內(nèi)部時鐘發(fā)生器向主機提供時鐘信號。3.2 時鐘電路單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能進行工作。mcs-51系列單片機內(nèi)部有一時鐘振蕩電路，只需外接振蕩電源，就能產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號到單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。電路如下圖：3.3驅(qū)動部件74ls245是我們常用的芯片，用來驅(qū)動led或者其他的設備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器

6、，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。當8051單片機的p0口總線負載達到或超過p0最大負載能力時，必須接入74ls245等總線驅(qū)動器。圖3（a）為74ls245的管腳圖。圖3（a）74ls245管腳圖3.4顯示部分由8個共陰極的數(shù)碼管組成時、分、秒和分隔符的顯示p0口的8條數(shù)據(jù)線p0.0至p0.7分別與74ls245的a口對應相接，增大at89c51的帶負載能力；p3口對應接八個數(shù)碼管的公共端，通過程序控制數(shù)碼管的亮與滅，這樣通過p0口送出一個存儲單元的高位、低位bcd顯示代碼，通過p3口送出 掃描選通代碼輪流點亮led1至led8,就會將要顯示的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管中顯示出來，從p0口輸出的代碼是bcd碼，從p3口輸

7、出的就是位選碼。這是掃描顯示原理。led顯示段碼字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0c0h3fh990h6fh1f9h06ha88h77h2a4h5bhb83h7ch3boh4fhcc6h39h499h66hda1h5eh592h6dhe86h79h682h7dhf84h71h7f8h07h空白ffh00h880h7fhp8ch73h注：（1）本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點不亮的情況。 （2）“空白”字符即沒有任何顯示。四、 軟件設計本次設計的軟件部分由主程序，靜態(tài)顯示子程序，中斷服務程序，時、分、秒加1子程序，時、分、秒單元清零子程序組成。4.1 電子鐘的主程序本設計中，計

8、時采用定時器t0中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，當端口開關按下時，轉入相應功能程序。其主程序執(zhí)行流程見下圖。開始設堆棧指針秒分時計數(shù)單元清零設定時器工作方式設定時器初值設中斷方式中斷初始化調(diào)顯示子程序tmod=01為工作方式14.2定時器中斷服務程序定時器to用于時間計時，定時溢出中斷周期設為100ms,中斷進入后，判斷是否到1秒鐘，到了，則調(diào)用加法子程序?qū)γ脒M行加1處理，處理完后返回斷點地址，同時判斷秒是否到了60秒，到了則對秒單元清零，同時對分進行加1操作，同樣對分進行判斷，到60分則對分單元清零，同時對時加1，同樣也對時進行判斷，到24小時，則對時單元清零，最后中斷返回。 t0中斷

9、服務程序執(zhí)行流程見下圖：保護現(xiàn)場 賦初值10數(shù)是否到？ny秒值加1是否到60秒？n y秒清0分加1是否到60分？ny分清0小時加1是否到24小時？ny小時清0恢復現(xiàn)場返回中斷4.3電子鐘的顯示子程序4.4延時子程序附：程序片段如下：s_setbitp1.0m_setbitp1.1h_setbitp1.2secondequ30hminuteequ31h;定義minute為31h單元標號，分計數(shù)單元hourequ32h;定義hour為32h單元標號，時計數(shù)單元tcntequ34h;定義tcnt為34h單元標號定時器to計數(shù)org00h;程序開始地址sjmpstart ;跳轉到start執(zhí)行org0

10、bh;定時器to中斷入口地址ljmp int_t0;跳轉到int-to執(zhí)行start:mov dptr,#table;指針指向table首地址movhour,#0;初始化秒計數(shù)單元movminute, #0;初始化分計數(shù)單元movsecond,#0;初始化時計數(shù)單元movtcnt,#0;初始化t0計數(shù)單元movtmod,#01h;工作方式1movth0,#(65536-50000)/256;定時 50 毫秒movtl0,#(65536-50000)mod 256movie,#82h;允許定時器to中斷setbtr0;啟動定時器t0;判斷是否有控制鍵按下，是哪一個鍵按下a1:lcalldispl

11、ay;跳轉到display執(zhí)行jnbs_set,s1;檢查 p1.0 口 電平jnbm_set,s2;檢查 pl.l 口電平jnbh_set,s3;檢查 p1.2 口 電平ljmpa1;返回s1:lcalldelay;去抖動jbs_set,a1;確認 p1.0 口電平incsecond;秒值加1mova,second;秒數(shù)值送入a比較cjne a,#60,j0;判斷是否加到60秒movsecond,#0;second 單元清零ljmpk1;轉到k1執(zhí)行s2:lcalldelay;長調(diào)用delay指令 jbm_set,a1;確認pl.l 口電平k1:incminute;分鐘值加1mova,min

12、ute;分數(shù)值送入a比較cjnea,#60,j1;判斷是否加到60分movminute,#0;秒單元清零ljmpk2;調(diào)用k2指令s3:lcalldelay;調(diào)用延時子程序jbh_set,a1;確認？1.2 口電平k2:inchour;小時值加1mova,hour;時數(shù)值送入a比較cjnea,#24,j2;判斷是否加到24小時movhour, #0;時單元清零movminute, #0;分單元清零movsecond,#0;秒單元清零ljmpa1;跳轉到程序a1;等待按鍵抬起j0: jbs_set,a1;調(diào)用a1指令lcalldisplay;調(diào)用顯示子程序sjmpj0;返回j0指令j1: jbm

13、_set,a1;數(shù)值比較lcalldisplay;調(diào)用顯示子程序sjmpj1;返回j1指令j2: jbh_set,a1;數(shù)值比較lcalldisplay;調(diào)用顯示子程序sjmpj2;返回j2指令;定時器to中斷服務子程序，對秒，分鐘和小時的計數(shù)int_t0:movth0,# (65536-50000)/256;定時 50msmovtl0,# (65536-50000) mod 256inctcnt;定時器to計數(shù)單元中的數(shù)值加1mova, tcnt;定時器t0計數(shù)單元中的數(shù)值送入a比較cjnea,#20,retune ;計時 1 秒，incsecond;秒計數(shù)單元中的數(shù)值加1movtcnt,#

14、0;定時器to計數(shù)單元歸零mova,second;秒計數(shù)單元中的數(shù)值送入a比較cjnea, #60,retune;記時 1 分，incminute;分計數(shù)單元中的數(shù)值加1movsecond, #0;秒計數(shù)單元歸零mova, minute;分計數(shù)單元中的數(shù)值送入a比較cjnea,#60,retune;記時 1 時，inchour;時計數(shù)單元中的數(shù)值加1movminute, #0;分計數(shù)單元歸零mova,hour;時計數(shù)單元中的數(shù)值送入a比較cjnea, #24,retune;記時 1 天，movhour,#0;時計數(shù)單元歸零movminute, #0;分計數(shù)單元歸零movsecond, #0;秒

15、計數(shù)單元歸零movtcnt,#0;定時器t0計數(shù)單元清零retune: reti;中斷返回 ;顯示控制子程序display: mova,second;顯示秒movb, #10;b寄存器賦值為10divab;(a)/(b)，商存入a,余數(shù)存入b,分別處理a與b中數(shù)clrp3.6;數(shù)碼管7開始工作movca,a+dptr;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)值地址并送入a輸出顯示movp0,a;在數(shù)碼管7輸出顯示秒單元的十位數(shù)值lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.6;數(shù)碼管7停止工作mova, b;將b寄存器中的數(shù)送入a處理顯示clrp3.7;數(shù)碼管8開始工作movca,a+dptr;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)值地址

16、并送入a輸出顯示movp0,a;在數(shù)碼管8輸出顯示秒單元的個位數(shù)值lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.7;數(shù)碼管8停止工作clrp3.5;數(shù)碼管6開始工作movp0,#40h;顯示分隔符lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.5;數(shù)碼管6停止工作mova,minute;顯示分鐘movb, #10;b寄存器賦值為10divabclrp3.3;數(shù)碼管4開始工作movca,a+dptr;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)值地址并送入a輸出顯示movp0,a;在數(shù)碼管4輸出顯示分單元的十位數(shù)值lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.3;數(shù)碼管4停止工作mova,b;將b寄存器中的數(shù)送入a

17、處理顯示clrp3.4;數(shù)碼管5開始工作movca,a+dptr;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)值地址并送入a輸出顯示movp0,a;在數(shù)碼管5輸出顯示分單元的個位數(shù)值lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.4;數(shù)碼管5停止工作clrp3.2;數(shù)碼管3開始工作movp0,#40h;顯示分隔符lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.2;數(shù)碼管3停止工作mova,hour;顯示小時movb,#10;b寄存器賦值為10divab;商存入a,余數(shù)存入b,分別處理a與b中數(shù)clrp3.0;數(shù)碼管1開始工作movca,a+dptr;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)值地址并送入a輸出顯示movp0,a;在數(shù)碼管1輸出顯示

18、時單元的十位數(shù)值lcall delay;調(diào)用延時子程序 setbp3.0;數(shù)碼管1停止工作setb p3.0;數(shù)碼管1停止工作mova,b;將b寄存器中的數(shù)送入a處理顯示clrp3.1;數(shù)碼管2開始工作 movca,a+dptr;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)值地址并送入a輸出顯示movp0,a;在數(shù)碼管2輸出顯示時單元的個位數(shù)值lcalldelay;調(diào)用延時子程序setbp3.1;數(shù)碼管2停止工作ret;子程序返回table:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h;*w 極 led 顯示器段選碼 0，1，2，3，4 db6dh，7dh，07h，7fh，6fh;共陰極 led 顯示器段選碼 5，6，7， ;延時子程序delay: movr6,#10;r6 賦值為 10dl: movr7,#250;r7 賦值為 250djnzr7,$;原地踏步