數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)含完整程序

1、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)8051定時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)處理、按鍵掃描及LED數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上4個(gè)LED數(shù)碼管，設(shè)計(jì)帶有鬧鈴功能的數(shù)字時(shí)鐘，要求：1在4位數(shù)碼管上顯示當(dāng)前時(shí)間，顯示格式為“時(shí)時(shí)分分” ；2由LED閃動(dòng)做秒顯示；3利用按鍵可對(duì)時(shí)間及鬧玲進(jìn)行設(shè)置，并可顯示鬧玲時(shí)間。當(dāng)鬧玲時(shí)間到蜂鳴器發(fā)出聲響，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。三、 工作原理及設(shè)計(jì)思路利用單片機(jī)定時(shí)器完成計(jì)時(shí)功能，定時(shí)器0計(jì)時(shí)中斷程序每隔5ms中斷一次并當(dāng)作一個(gè)計(jì)數(shù)，每中斷一次計(jì)數(shù)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)200次時(shí)，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷是否1min鐘到了，再判斷是否1h到了。為了將時(shí)間在

2、LED數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動(dòng)態(tài)顯示法實(shí)現(xiàn)LED顯示。鬧鈴聲由交流蜂鳴器產(chǎn)生，電路如右圖，當(dāng)P1.7輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會(huì)發(fā)出不同的聲音。四、硬件電路設(shè)計(jì)及描述由于擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)器， P0口只能作地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)，P2口只能作地址總線(xiàn)高8位，P3.7、P3.6作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)信號(hào)。P3.0、P3.1作為串行輸入、輸出接口，在仿真模式下完成與PC機(jī)的通信，故也不可用。實(shí)驗(yàn)儀上單片機(jī)可用作I/O的口僅有：P1.0-P1.7 ，8位；P3.2、P3.3、P3.4、P3.5 ，4位。其中：P1.0 用作數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA，P1.

3、1用作時(shí)鐘信號(hào)CLK，所以P1.0和P1.1應(yīng)該接對(duì)應(yīng)跳線(xiàn)的A位，即跳線(xiàn)的中間和下面相連。P1.3、P1.4、P1.5和P1.6是四個(gè)數(shù)碼管的位掃描線(xiàn)，其中P1.6對(duì)應(yīng)數(shù)碼管W1，顯示小時(shí)高位；P1.5對(duì)應(yīng)數(shù)碼管W2，顯示小時(shí)低位；P1.4對(duì)應(yīng)數(shù)碼管W3，顯示分鐘高位；P1.3對(duì)應(yīng)數(shù)碼管W4，顯示分鐘低位。P1.7連接蜂鳴器電路，輸出不同頻率的方波，使其發(fā)出不同的聲音。P1.2 用來(lái)控制秒的閃爍顯示。故，P1.2也應(yīng)該接對(duì)應(yīng)跳線(xiàn)的A位。其顯示電路如下圖：P3.2、P3.3、P3.4、P3.5分別連接單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4，從而輸入高低電平。將S2 S1 定義為功能模式選擇開(kāi)關(guān)；S3

4、 定義為分鐘數(shù)調(diào)整開(kāi)關(guān)；S4 定義為小時(shí)數(shù)調(diào)整開(kāi)關(guān)。當(dāng)S2 S1=00時(shí)，顯示當(dāng)前時(shí)間，不進(jìn)行任何操作。當(dāng)S2 S1=01時(shí)， 顯示當(dāng)前時(shí)間，同時(shí)可進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整，若S3=1，分鐘數(shù)持續(xù)加1，若S4=1，小時(shí)數(shù)持續(xù)加1。當(dāng)S2 S1=10時(shí)，顯示鬧鐘時(shí)間，同時(shí)可進(jìn)行鬧鐘調(diào)整，若S3=1，分鐘數(shù)持續(xù)加1，若S4=1，小時(shí)數(shù)持續(xù)加1。當(dāng)S2 S1=11 時(shí)，顯示當(dāng)前時(shí)間，同時(shí)關(guān)閉鬧鐘。音節(jié)由不同頻率的方波產(chǎn)生，音節(jié)與頻率的關(guān)系如表1所示。要產(chǎn)生音頻方波，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出方波的I/0反相，然后重復(fù)

5、計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可在I/O腳得到此頻率的方波。在ZKS-03實(shí)驗(yàn)儀上，產(chǎn)生方波的I/O腳選用P1.7，通過(guò)跳線(xiàn)選擇器JP1將單片機(jī)的P1.7與蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路相連。這樣P1.7輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會(huì)發(fā)出不同的聲音。另外，音樂(lè)的節(jié)拍是由延時(shí)實(shí)現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要設(shè)定延時(shí)時(shí)間，就可求得節(jié)拍的時(shí)間。延時(shí)作為基本延時(shí)時(shí)間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍，每個(gè)音節(jié)相應(yīng)的定時(shí)器初值X可按下法計(jì)算： （1/2）*(1/f)=(12/fose)*(216-x)即 x=216-(fose/24f)其中f:音調(diào)頻率，當(dāng)晶振fose=11.0592MHz時(shí)，音節(jié)“1”

6、相應(yīng)的定時(shí)器初值為x,則可得x=63777D=F921H 其它的可同樣求得。在單片機(jī)上控制一個(gè)音符唱多長(zhǎng)可采用循環(huán)延時(shí)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，我們確定一個(gè)基本時(shí)長(zhǎng)的延時(shí)程序，比如說(shuō)以十六分音符的時(shí)長(zhǎng)為基本延時(shí)時(shí)間，那么，對(duì)于一個(gè)音符，如果它為十六分音符，則只需調(diào)用一次延時(shí)程序，如果它為八分音符，則只需調(diào)用二次延時(shí)程序，如果它為四分音符，則只需調(diào)用四次延時(shí)程序，依次類(lèi)推。 通過(guò)上面關(guān)于一個(gè)音符音調(diào)和節(jié)拍的確定方法，我們就可以在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)演奏音樂(lè)了。具體的實(shí)現(xiàn)方法為：將樂(lè)譜中的每個(gè)音符的音調(diào)及節(jié)拍變換成相應(yīng)的音調(diào)參數(shù)和節(jié)拍參數(shù)，將他們做成數(shù)據(jù)表格，存放在存儲(chǔ)器中，通過(guò)程序取出一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)，播放

7、該音符，該音符唱完后，接著取出下一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)，如此直到播放完畢最后一個(gè)音符，根據(jù)需要也可循環(huán)不停地播放整個(gè)樂(lè)曲。另外，對(duì)于樂(lè)曲中的休止符，一般將其音調(diào)參數(shù)設(shè)為FFH，F(xiàn)FH，其節(jié)拍參數(shù)與其他音符的節(jié)拍參數(shù)確定方法一致，樂(lè)曲結(jié)束用節(jié)拍參數(shù)為00H來(lái)表示。 五、軟件設(shè)計(jì)流程及描述開(kāi)始中斷返回秒數(shù)滿(mǎn)60？5ms中斷次數(shù)滿(mǎn)200？5ms中斷次數(shù)加1分鐘數(shù)清零，小時(shí)數(shù)加1秒數(shù)清零，分鐘數(shù)加1小時(shí)數(shù)清零5ms中斷次數(shù)清零，秒數(shù)加1，LED閃動(dòng)一下分鐘數(shù)滿(mǎn)60？ 小時(shí)數(shù)滿(mǎn)24?時(shí)鐘走時(shí)中斷服務(wù)程序六、源程序代碼及注釋注：首先將單片機(jī)用到的主要寄存器做下說(shuō)明（如下）；P1.2 作秒的閃爍控制位；P1.7

8、 作響鈴控制電平；P3.2、P3.3 作模式選擇鍵S2、S1；P3.4 作分調(diào)整鍵S3（分鐘數(shù)+1）；P3.5 作時(shí)調(diào)整鍵S4（小時(shí)數(shù)+1）；R0為計(jì)數(shù)5ms的次數(shù)；R1為秒數(shù)；R2為分鐘數(shù)；R3為時(shí)鐘數(shù)；R4 在顯示程序中作為向LED傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的左移次數(shù)標(biāo)志位；R4 在音樂(lè)鬧鈴程序中讀取TABLE中的數(shù)據(jù)；R5作為節(jié)拍長(zhǎng)度；40H 作顯示的分；41H 作顯示的時(shí)；42H 作鬧鐘的分；43H 作鬧鐘的時(shí)；63H、64H 存放延時(shí)程序DELAY的延時(shí)數(shù)；60H、61H 作定時(shí)器T1的初值。;* 主程序 *S1BITP3.2;定義模式選擇鍵S2、S1S2BITP3.3S3BITP3.4;定義時(shí)調(diào)整

9、鍵S4,分調(diào)整鍵S3S4BITP3.5SDABITP1.0CLKBITP1.1ORG 0000HAJMPMAINORG 000BH;T0的中斷服務(wù)程序的入口地址AJMPTIMER;跳轉(zhuǎn)到時(shí)鐘走時(shí)中斷服務(wù)程序ORG 001BH ;T1的中斷服務(wù)程序的入口地址AJMPALARM_OPEN ;跳轉(zhuǎn)到鬧鐘響鈴中斷服務(wù)程序ORG 0030HMAIN:MOV 40H,#00 ;顯示的分MOV 41H,#00 ;顯示的時(shí)MOV 42H,#58 ;鬧鐘的分MOV 43H,#23 ;鬧鐘的時(shí) MOV R0,#00H ;寄存器清零（RO為計(jì)數(shù)5ms的次數(shù)，R1為秒數(shù)， MOV R1,#00H;R2為分鐘數(shù)，R3為

10、時(shí)鐘數(shù)） MOV R2,#00H MOV R3,#00HMOV TMOD,#11H ;設(shè)置T0,T1處于工作方式1MOV TH0,#0EEH ;設(shè)置定時(shí)器的初值 MOV TL0,#00HSETB EA;允許總中斷SETBET0 ;允許T0,T1中斷 SETB ET1 SETB TR0 ;啟動(dòng)T0LOOP:LCALL DISPLAY1 ;調(diào)用顯示程序 LCALL ALARM;調(diào)用鬧鈴程序 LCALL MODE ;調(diào)用模式判斷程序 AJMP LOOP;* 時(shí)鐘顯示部分 *DISPLAY1:MOV DPTR,#TAB1 MOV A,41H MOV B,#10 DIV AB LCALL DISP1 C

11、LR P1.6;LED1數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的高位 LCALL DELAY SETB P1.6 JB P1.2,TD;控制LED2數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)"dp"閃爍AJMP TD1TD:MOV A,B AJMP TD2TD1:MOV A,B ADD A,#10TD2:LCALL DISP1;LED2數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的低位 CLR P1.5 LCALL DELAY SETB P1.5 MOV A,40H MOV B,#10 DIV AB LCALL DISP1 CLR P1.4;LED3數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的高位 LCALL DELAY SETB P1.4 MOV A,B

12、LCALL DISP1 CLR P1.3;LED4數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的低位 LCALL DELAY SETB P1.3 RETDISP1:MOVC A,A+DPTR;LED串并轉(zhuǎn)換口從P1.0接收一個(gè)8位數(shù)碼管顯示字形數(shù)據(jù) MOV R4,#08H;R4記作左循環(huán)的次數(shù)DUP1:RLC A;A帶進(jìn)位左循環(huán)移位 MOV SDA,C CLR CLK;上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)接收 SETB CLK DJNZ R4,DUP1 RET;* 鬧鐘顯示部分 *DISPLAY2:MOV DPTR,#TAB1MOVA,43HMOV B,#10DIV ABLCALL DISP2CLR P1.6;LED1數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即

13、小時(shí)的高位LCALL DELAYSETB P1.6MOV A,BLCALL DISP2CLR P1.5;LED2數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時(shí)的低位LCALL DELAYSETB P1.5MOV A,42HMOV B,#10DIV ABLCALL DISP2CLR P1.4;LED3數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的高位LCALL DELAYSETB P1.4MOV A,BLCALL DISP2CLR P1.3;LED4數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的低位LCALL DELAYSETB P1.3RETDISP2:MOVC A,A+DPTR;LED串并轉(zhuǎn)換口從P1.0接收一個(gè)8位數(shù)碼管顯示字形數(shù)據(jù)MOV R4,#08H;

14、R4記作左循環(huán)的次數(shù)DUP2:RLC A;A帶進(jìn)位左循環(huán)移位MOV SDA,CCLR CLK;上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)接收SETB CLKDJNZ R4,DUP2RET;* 判斷鬧鐘時(shí)間是否到來(lái) *ALARM:MOV A,40HCJNE A,#00H,MUSIC;整點(diǎn)鬧鈴LJMPB2MUSIC:MOV A,43H CJNE A,41H,B1 MOV A,42H CJNE A,40H,B1;音樂(lè)鬧鈴SETBP1.7MOV 70H,#00HNEXT: MOV A,70H MOV DPTR,#TABLE;從TABLE中讀取數(shù)據(jù)聲響時(shí)間 MOVC A,A+DPTR MOV R4,A;將TABLE中讀取的數(shù)據(jù)存放

15、在R4 JZ END0 ANL A,#0FH MOV R5,A;R5作為節(jié)拍長(zhǎng)度 MOV A,R4 SWAP A ANL A,#0FH JNZ SING CLR TR1 JMP D1SING: DEC A MOV 62H,A RL A MOV DPTR,#TABLE1;從TABLE1中讀取數(shù)據(jù)聲調(diào) MOVC A,A+DPTR MOV TH1,A;設(shè)定TH1值 MOV 61H,A MOV A,62H RL A INC A MOVC A,A+DPTR MOV TL1,A;設(shè)定TL1值 MOV 60H,A MOV TH1,61H MOV TL1,60H SETB TR1D1: ACALL DELAY

16、0;聲音延時(shí) INC 70H JMP NEXTEND0: CLR TR1 JMP MUSICDELAY0: MOV R7,#2;R5的值就是聲響持續(xù)時(shí)間D2: MOV R6,#214D3: MOV R4,#245 DJNZ R4,$ DJNZ R6,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY0 RETB1:CLR TR1 RETB2: MOV 61H,#0FEH MOV 60H,#033HMOVTH1,61HMOVTL1,60H ;方波頻率設(shè)為1KHzSETB TR1;* 鬧鐘響鈴中斷服務(wù)程序 * ALARM_OPEN:PUSH ACC PUSH PSW MOV TH1,61H M

17、OV TL1,60H CPL P1.7 POP PSW POP ACC RETI;* 時(shí)鐘走時(shí)中斷服務(wù)程序 *TIMER:MOV TH0,#0ECH;重新對(duì)T0賦值,設(shè)置中斷時(shí)間為5ms MOV TL0,#78H MOV 40H,R2 MOV 41H,R3 INC R0;計(jì)數(shù)5ms的次數(shù)加1 CJNE R0,#200,BACK;不夠200次，跳轉(zhuǎn)到BACK CPL P1.2;夠200次，P1.2翻轉(zhuǎn)控制LED閃動(dòng)一下 MOV R0,#00H;計(jì)數(shù)5ms的次數(shù)清0，秒數(shù)加1 INC R1 CJNE R1,#60,BACK;不夠60秒，跳轉(zhuǎn)到BACK MOV R1,#00H;夠60秒,秒數(shù)清0,分

18、鐘加1 INC R2 CJNE R2,#60,BACK;夠60分鐘，跳轉(zhuǎn)到BACK MOV R2,#00H;夠60分鐘，分鐘數(shù)清0，小時(shí)數(shù)加1 INC R3 CJNE R3,#24,BACK;夠24小時(shí)，跳轉(zhuǎn)到BACK MOVR3,#00H;夠24小時(shí)，小時(shí)數(shù)清0BACK:RETI;* 按鍵判斷部分 *MODE:MOV A,P3;軟件消抖后再判斷 LCALL DELAY CJNE A,P3,MODE ANL A,#0CH;對(duì)S2、S1的值判斷 CJNE A,#00H,LOP1 AJMP T_BACK;模式為00，開(kāi)T1中斷LOP1:CJNE A,#04H,LOP2 AJMP T_CHANGE;

19、模式為01，進(jìn)行時(shí)間調(diào)整LOP2:CJNE A,#08H,LOP3 AJMP A_CHANGE;模式為10，進(jìn)行鬧鈴調(diào)整LOP3:AJMP A_CLOSE;模式為11，關(guān)閉鬧鐘;. 時(shí)鐘調(diào)整 .T_CHANGE:LCALL DISPLAY1 LCALL DELAY1 JNB S3,T_HOUR;S3為0,判斷S4T_MIN:MOV R5,40HINC R5;S3為1,分鐘數(shù)加1CJNE R5,#60,LOP4MOV R5,#00HLOP4:MOV 40H,R5 MOV R2,40H AJMPMODET_HOUR:JNB S4,MODE;S4為0，跳轉(zhuǎn)到MODE MOV R5,41H INC R

20、5;S4為，小時(shí)數(shù)加1 CJNE R5,#24,LOP5 MOV R5,#00HLOP5:MOV 41H,R5 MOV R3,41H AJMP MODE;. 鬧鈴調(diào)整 .A_CHANGE:LCALL DISPLAY2 LCALL DELAY2 JNB S3,A_HOUR;S3為0,判斷S4A_MIN:MOV R5,42H INC R5;S3為1,分鐘數(shù)加1 CJNE R5,#60,LOP6 MOV R5,#00HLOP6:MOV 42H,R5 AJMPMODEA_HOUR:JNB S4,MODE;S4為0,跳轉(zhuǎn)到MODE MOV R5,43H INC R5;S4為1,小時(shí)數(shù)加1 CJNE R5

21、,#24,LOP7 MOV R5,#00HLOP7:MOV 43H,R5 AJMP MODE;. 返回 .T_BACK:SETB ET1;開(kāi)T1中斷 RETA_CLOSE:CLR ET1;關(guān)T1中斷 RET;* 延時(shí)程序 *DELAY:MOV 63H,#5H;約2.78msD5:MOV 64H,#0FFH DJNZ 64H,$ DJNZ 63H,D5 RET;* 延時(shí)程序1 *DELAY1:MOV R7,#50HD6:LCALL DISPLAY1 DJNZ R7,D6 RET;* 延時(shí)程序2 *DELAY2:MOV R7,#50HD7:LCALL DISPLAY2 DJNZ R7,D7 RET

22、;* 數(shù)碼管顯示的字形表 *TAB1:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;數(shù)字09，不帶小數(shù)點(diǎn)"dp" DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H;數(shù)字09，帶小數(shù)點(diǎn)"dp"* 音樂(lè)的節(jié)拍表 *TABLE: DB 82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H DB 0E2H,01H,

23、0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,94H DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H DB 00H;* 由音樂(lè)音符設(shè)置的T1計(jì)數(shù)值 *TABLE1:DW 64260,64440,64524,64580,64684,64777,64820,64898;音符計(jì)數(shù)值 DW 64968,65030,65058,6511

24、0,65157,65178,65217END七、實(shí)驗(yàn)過(guò)程將P1.0、P1.1、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P3.0、P3.1的跳線(xiàn)接相應(yīng)的A位，P1.7的跳線(xiàn)接相應(yīng)的C位，拔掉其它不用的跳線(xiàn)。插好電源，插好通信線(xiàn)，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀電源開(kāi)關(guān)，在實(shí)驗(yàn)上將工作模式開(kāi)關(guān)SX撥到“LOAD”一檔，按下復(fù)位開(kāi)頭RESET，然后啟動(dòng)DPFlash，單擊“編程”，在彈出的窗口中選中“編程MON51”，再按“確定”，就將程序下載到單片機(jī)的Flash中。關(guān)閉DPFlash，啟動(dòng)Keil，新建一個(gè)工程，然后選擇芯片（PhilipsP80/P87C52X2）。編寫(xiě)匯編語(yǔ)言程序，保存并添加至工程中，然后進(jìn)行編譯。將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的工作模式開(kāi)關(guān)SX撥到“MON”位置，按下RESET復(fù)位開(kāi)關(guān)，設(shè)置S0、S1、S3和S4的狀態(tài)，再運(yùn)行程序，撥動(dòng)S0、S1、S3和S4對(duì)應(yīng)的開(kāi)頭，檢查電子時(shí)鐘功