数字时钟1

摘要 一 摘要 单片计算机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集CPU ,RAM ,ROM , 定时，计数和多种接口于一体的微控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产 品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代性的一种。这次毕业设 计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 二 说明 系统由AT89C51、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成，能实现时间的调整、定 时时间的设定，输出等功能。系统的功能选择由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0 为时间校对，定时器调整功能键，按SB 0 进入调整状态。SB1 为功能切换键。第一轮按动 SB1 依次进入一路、二路、三路定时时间设置提示程序，按SB3 进入各路定时调整状态。定 时时间到，二极管发亮。到了关断时间后灭掉。如果不进入继续按SB1 键，依次进入时间 ¡ 年¡ 位校对、¡ 月¡ 位校对、 ¡ 日¡ 位校对、¡ 时¡ 位校对、¡ 分¡ 位校对、¡ 秒¡ 位 校对状态。不管是进入那种状态，按动SB2 皆可以使被调整位进行不进位增量加1 变化。各 预置量设置完成后，系统将所有的设置存入RAM 中，按SB1 退出调整状态。上电后，系统自 动进入计时状态，起始于¡ 00¡ 时¡ 00¡ 分。SB4 为年月日显示转换键，可使原来显示时分 秒转换显示年月日。 三、电路原理分析 1. 显示原理 电原理图见附图1。由6 个共阴极的数码管组成时、分、秒的显示。P0 口的8 条数据线 P0.0 至P0.7 分别与两个CD4511 译码的ABCD 口相接，P2 口的 P2.0 至P2.2 分别通过电阻 R10 至R13 与VT1 至VT3 的基极相连接。这样通过P0 口送出一个存储单元的高位、低位BCD 显示代码，通过P2 口送出扫描选通代码轮流点亮LED1 至LED6，就会将要显示的数据在数 码管中显示出来。从P0 口输出的代码是BCD 码，从P2 口输出的就是位选码。这是扫描显示 原理。 。 2 键盘及读数原理 键盘是人与微机打交道的主要设备，按键的读取容易引起误动作。可采用软件去 抖动的方法处理，软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动，这时触点的逻辑电 平是不稳定的，如不采取妥善处理的话，将引起按键命令错误或重复执行，在这里 采用软件延时的方法来避开抖动，延时时间20ms. 3 连击功能的实现 按下某键时，对应的功能键解释程序得到执行，如操作者没有释放按键，则对应 的功能会反复执行，好象连续执行，在这里我们采用软件延时250ms,当按键没释放则 执行下一条对应程序。利用连击功能，能实现快速调时操作。 四、程序设计思想和相关指令介绍 本系统的主程序主要完成时间显示和定时输出判断功能。而年月日显示和各时间单元进 位，时间设定时，调定时间设定时等功能全部在中断服务程序中完成。 1．数据与代码转换。 由前述可知，从P2 口输出位选码，从P0 口输出段选码，LED 就会显示出数字来。但P0 口的输出的数据是要BCD 码，各存储单元存储的是二进制数，也就是和要显示出的字符表达 的含义是不一致的。可见，将要显示的存储单元的数据直接送到P0 口去驱动LED 数码管显 示是不能正确表达的，必须在系统内部将要显示的数据经过BCD 码行转换后，将各个单元数 据的段选代码送入P0 口，给CD4511 译码后去驱动数码管显示。 具体转换过程如下： 我们先将要显示的数据装入累加器A 中，再将A 中的数据转换成高低两位的BCD 码， 再放回A 中，然后将A 中的值输出。如：有一个单元存储了45 这样一位数，则需转换成四 位的BCD 码：（0100）（0101）然后放入A 中。 A 中BCD 码，高位四位代表¡4¡低四位代 表¡5¡同时送给两个译码器中，译码后¡ 45¡ 字就在两个LED 中显示出来。 2．计时功能的实现与中断服务程序 时间的运行依靠定时中断子程序对时钟单元数值进位调整来实现的。计数器T0 打开后， 进入计时，满100 毫秒后，重装定时。中断一次，满一秒后秒进位，满60 秒后即为1 分钟， 分钟单元进位，60 分到了后，时单元进位，24 小时满后，天单元进位。这样然后根据进率， 得到年、月、日、时、分、秒存储单元的值，并经译码后，通过扫描程序送LED 中显示出来， 实现时钟计时功能。累加是用指令INC 来实现的。 进入中断服务程序以后，执行PUSH PSW 和PUSH A 将程序状态寄存器PSW 的和累 加器A 中的数据保存起来，这便是所谓的¡ 保护现场¡ . 以保护现场和恢复现场时存取关键 数据的存储区叫做堆栈。在软件的控制之下，堆栈可在片内RAM 中的任一区间设定，而堆栈 的数据存取与一般的RAM 存取又有区别，对它的操作，要遵循¡ 后进先出¡ 的原则。 3 时间控制功能与比较指令 系统的另一功能就是实现对执行设备的定时开关控制，其主要控制思想是这样的：先 将执行设备开启的时间和关闭时间置入RAM 某一单元，在计时主程序当中执行几条比较指 令，如果当前计时时间与执行设备的设定开启时间相等，就执行一条 CLR 指令，将对应的 那路P3 置为高电位，开启；如果当前计时时间与执行设备设定的关闭时间相等，就执行SETB 对应的P3 置低电位，二极管截止，。实现此控制功能用到的比较指令为CJNE A，#direct， rel，其转移条件是累加器A 中的值与立即数不等则转移。 参考文献 1、 谢自美，《电子线路设计、实验、测试 》武汉：华中理工大学出版社，2000 2、 何书森、何华斌《实用数字电路原理与设计速成》福州：福建科学技术出版社，2000.6 3、 白驹衍， 《单片计算机及应用》北京：电子工业出版社， 1999.2 五：程序 SEC EQU 32H ;秒 即时时间 \伪指令 MIN EQU 31H ;分 HOUR EQU 30H ;时 DAY EQU 35H ;日 MON EQU 34H ;月 YEAR EQU 33H ;年 MIN_1 EQU 41H ;分 定时器1 路、开存储单元 HOUR_1 EQU 42H ;时 DAY_1 EQU 43H ; MON_1 EQU 44H ; YEAR_1 EQU 45H ; MIN_11 EQU 40H ;分 定时器1 路、关存储单元 HOUR_11 EQU 46H ;时 DAY_11 EQU 47H ;日 MON_11 EQU 48H ;月 YEAR_11 EQU 49H ;年 ;*********************** ORG 0000H ljmp MAIN ORG 0003H ;中断转换显示年月日、INT0（SB4 键） LJMP SHOW ORG 000BH ;计数中断 T0、方式1 LJMP TIME ORG 0013H LJMP CHANGE; 调整时间、定时、INT1（SB0 键） ;------主程序 ORG 0030H MAIN: ;--------初始化付值 MOV YEAR , #02 MOV MON , #05 MOV DAY , #01 MOV HOUR , #00 MOV MIN , #00 MOV SEC , #00 CLR 40H ;定时单元1 路清零 CLR 41H CLR 42H CLR 43H CLR 44H CLR 45H CLR 46H CLR 47H CLR 48H CLR 49H ;-------开中断 MOV TMOD , #01H ;计数、模式1、T0 MOV TL0, #0B0H ;100SM 计数定时 MOV TH0, #3CH ; clr p3.0 MOV 20H, #0AH ;10 次*100SM SETB PT0 ;T0 为最高级 SETB TR0 ;允许计数 SETB ET0 ;允许T0 中断 SETB EX0 ;允许INT0 中断 SETB EX1 ;允许INT1 中断 SETB EA ;开总中断 ;------显示、定时器启动判断 LOOP: MOV R1, #30H; 存储单元 MOV R4, #01H; 位选通 MOV R3, #03H; 三组显示 NEXT: MOV A , @R1 ; MOV B , #10 ;将存储单元转换成两高低两组的BCD 码 DIV AB SWAP A ORL A, B MOV P0, A;输出 MOV P2, R4 INC R1 ;下一单元 MOV A, R4 ; RL A ;位移 MOV R4, A LCALL DE5SM ;延时0.5SM DJNZ R3, NEXT ;全扫描显示一偏 ;------判断定时输出(只编写了一路) CJNE R7, #88H,LOOP ;是8 则开，否则、定时已关、转 ;---------开 MOV A, YEAR CJNE A, YEAR_1, LOOP_1;年比较，不等转关 MOV A, MON CJNE A, MON_1, LOOP_1 MOV A, DAY CJNE A , DAY_1,LOOP_1 MOV A, HOUR CJNE A, HOUR_1,LOOP_1 MOV A, MIN CJNE A, MIN_1, LOOP_1 CPL P3.0 ;---------关 LOOP_1: MOV A, YEAR CJNE A, YEAR_11, LOOP;年比较 MOV A, MON CJNE A, MON_11, LOOP MOV A, DAY CJNE A , DAY_11,LOOP MOV A, HOUR CJNE A, HOUR_11,LOOP MOV A, MIN CJNE A, MIN_11, LOOP CPL P3.0 LJMP LOOP ;-----年月日显示中断子程序 SHOW: PUSH PSW push ACC PUSH B PUSH 01H PUSH 02H PUSH 03H PUSH 04H MOV R2, #0FFH ;中断扫描次数 TURN: MOV R1 , #33H MOV R4 , #01H MOV R3 , #03H NEXT_1: MOV A, @R1 MOV B , #10 DIV AB SWAP A ORL A, B MOV P0, A MOV P2, R4 INC R1 RL A MOV R4 ,A LCALL DE5SM DJNZ R3, NEXT_1 DJNZ R2, TURN ;反复显示一定时间后返回 POP 04H POP 03H POP 02H POP 01H POP B POP ACC POP PSW RETI ;-----计数中断服务子程序 TIME: PUSH PSW PUSH ACC PUSH B PUSH 06H MOV TH0 , #3CH;重装计数 MOV TL0 , #0BH; DJNZ 20H, OUT ;转到中断跳出pop 程序 MOV 20H, #0AH ; 重装：100*10=1000 ;-----进位程序 INC SEC MOV R6, SEC ; CJNE R6, #60, OUT;比较 MOV SEC , #00 ; INC MIN MOV R6, MIN CJNE R6, #60, OUT MOV MIN , #00 INC HOUR MOV R6 , HOUR CJNE R6 , #25 , OUT MOV HOUR ,#00 INC DAY MOV R5, MON CJNE R5, #1, MON_22;是否1 月、不是转2 月 MOV R5, DAY CJNE R5, #32, OUT ; 本月是否益出 INC MON MOV DAY,#1 LJMP OUT OUT: POP 06H POP B POP ACC POP PSW RETI MON_22: MOV R5, MON CJNE R5 , #2 , MON_33;是否2 月、不是转3 月 MOV A, YEAR ;判断是否瑞年 MOV B, #4 DIV AB MOV A , B JNZ OUT_1;不是则转（A 不为零则转） MOV R5 ,DAY CJNE R5,#30, OUT;如是瑞年、判断是否到29 天 INC MON MOV DAY ,#1 LJMP OUT OUT_1: MOV R5, DAY CJNE R5, #29, OUT ;平年二月判断 INC MON MOV DAY , #1 LJMP OUT MON_33: MOV R5, MON CJNE R5, #3 , MON_44 MOV R5, DAY CJNE R5 , #32, OUT INC MON MOV DAY , #1 LJMP OUT MON_44: MOV R5, MON CJNE R5,#4, MON_55 MOV R5, DAY CJNE R5 ,#31,OUT INC MON MOV DAY , #1 LJMP OUT MON_55: MOV R5,MON CJNE R5,#5, MON_66 MOV R5,DAY CJNE R5,#32,OUT INC MON MOV DAY,#1 LJMP OUT MON_66: MOV R5, MON CJNE R5,#6, MON_77 MOV R5, DAY CJNE R5 ,#31,OUT INC MON MOV DAY , #1 LJMP OUT MON_77: MOV R5, MON CJNE R5,#7, MON_88 MOV R5, DAY CJNE R5,#32,L1 INC MON MOV DAY , #1 L1: LJMP OUT MON_88: MOV R5, MON CJNE R5,#8, MON_99 MOV R5, DAY CJNE R5 ,#32,L2 INC MON MOV DAY , #1 L2: LJMP OUT MON_99: MOV R5, MON CJNE R5,#9, MON_00 MOV R5,DAY CJNE R5 ,#31,L3 INC MON MOV DAY , #1 L3: LJMP OUT MON_00: MOV R5, MON CJNE R5,#10, MON_AA MOV R5, DAY CJNE R5 ,#32,L4 INC MON MOV DAY , #1 L4: LJMP OUT MON_AA: MOV R5, MON CJNE R5,#11, MON_BB MOV R5,DAY CJNE R5,#31,L5 INC MON MOV DAY , #1 L5: LJMP OUT MON_BB: MOV R5, DAY CJNE R5 ,#32,L6 INC YEAR MOV MON, #1 MOV DAY , #1 L6:LJMP OUT ;-------按SB2\定时器年单元加1 子程序 SB3_2: LJMP SHOW_2 ;二路没编返回 SB3_3: LJMP SHOW_3 ;三路没编返回 SB3_1: MOV A , YEAR_1 ; 调时年单元 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #01H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H, SB3_1 CJNE A, #0FBH, KEY2_7 ;按SB2 转年调整 LJMP MON_111 ;按SB1 往下调月单元 KEY2_7:CJNE A, #0FDH, SB3_1 INC YEAR_1 ; 1 路年单元加1 MOV R5,YEAR_1 CJNE R5,#09,SB3_1 ;益出 MOV YEAR_1, #00H AJMP SB3_1 ; ;-------月单元加1 子程序 MON_111: MOV A , MON_1 ; 调时月单元显示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #02H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H, MON_111 CJNE A, #0FBH, KEY2_8 ;按SB2 转月调整 LJMP DAY_111 KEY2_8: CJNE A,#0FDH,MON_111 INC MON_1 ;1 路月单元加1 MOV R5,MON_1 CJNE R5,#13,MON_111;益出 MOV MON_1, #01H AJMP MON_111 ; 转到月显 ;_------日单元加1 子程序 DAY_111: MOV A , DAY_1 ; 调时日单元显示提示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #04H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H,DAY_111 CJNE A, #0FBH, KEY2_9 ;按SB2 转日调整 LJMP HOUR_111 KEY2_9: CJNE A,#0FDH,DAY_111 INC DAY_1 ;1 组日单元加1 MOV R5, DAY_1 CJNE R5,#32,DAY_111;益出 MOV DAY_1, #01H AJMP DAY_111 ; 转到日显 ;-------按SB2 时单元加1 子程序 HOUR_111: MOV A , HOUR_1 ; 调时时单元显示提示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #01H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H,HOUR_111 CJNE A, #0FBH, KEY2_10 ; 按SB2 转时调整 LJMP MIN_111 KEY2_10:CJNE A,#0FDH,HOUR_111 INC HOUR_1 MOV R5,HOUR_1 CJNE R5,#24,HOUR_111;益出 MOV HOUR_1, #00H AJMP HOUR_111 ; 转到时显 ;-------分单元加1 子程序 MIN_111: MOV A , MIN_1 ; 调时分单元、并显示提示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #02H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H,MIN_111 CJNE A, #0FBH, KEY2_11 ;按SB2 转分调整 AJMP OFF_CH ;按SB3 往下调定时：关单元 KEY2_11: CJNE A, #0FDH, MIN_111 INC MIN_1 ;1 路分单元加1 MOV R5, MIN_1 CJNE R5,#60,MIN_111;益处 MOV MIN_1, #00H AJMP MIN_111 ; 转到分显 年单元调整 OFF_CH: MOV A , YEAR_11 ; 调时年单元 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #01H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H, OFF_CH CJNE A, #0FBH, KEY2_F7 ;按SB2 转年调整 LJMP MON_OFF ;按SB1 往下调月单元 KEY2_F7:CJNE A, #0FDH, OFF_CH INC YEAR_11 ; 1 路年单元加1 MOV R5,YEAR_11 CJNE R5,#09,OFF_CH ;益出 MOV YEAR_11, #00H AJMP OFF_CH ; ;-------月单元加1 子程序 MON_OFF: MOV A , MON_11 ; 调时月单元显示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #02H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H, MON_OFF CJNE A, #0FBH, KEY2_F8 ;按SB2 转月调整 LJMP DAY_OFF KEY2_F8: CJNE A,#0FDH,MON_OFF INC MON_11 ;1 路月单元加1 MOV R5,MON_11 CJNE R5,#13,MON_OFF;益出 MOV MON_11, #01H AJMP MON_OFF ; 转到月显 ;_------日单元加1 子程序 DAY_OFF: MOV A , DAY_11 ; 调时日单元显示提示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #04H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H,DAY_OFF CJNE A, #0FBH, KEY2_F9 ;按SB2 转日调整 LJMP HOUR_OFF KEY2_F9: CJNE A,#0FDH,DAY_OFF INC DAY_11 ;1 组日单元加1 MOV R5, DAY_11 CJNE R5,#32,DAY_OFF;益出 MOV DAY_11, #01H AJMP DAY_OFF ; 转到日显 ;-------按SB2 时单元加1 子程序 HOUR_OFF: MOV A , HOUR_11 ; 调时时单元显示提示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #01H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H,HOUR_OFF CJNE A, #0FBH, KEY2_F10 ; 按SB2 转时调整 LJMP MIN_OFF KEY2_F10:CJNE A,#0FDH,HOUR_OFF INC HOUR_11 MOV R5,HOUR_11 CJNE R5,#24,HOUR_OFF;益出 MOV HOUR_11, #00H AJMP HOUR_OFF ; 转到时显 ;-------分单元加1 子程序 MIN_OFF: MOV A , MIN_11 ; 调时分单元、并显示提示 MOV B ,#10 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV P0, A MOV P2, #02H LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H,MIN_OFF CJNE A, #0FBH, KEY2_F11 ;按SB2 转分调整 LJMP ON_1 ;按SB3 往下调定时：开与关 KEY2_F11: CJNE A, #0FDH, MIN_OFF INC MIN_11 ;1 路分单元加1 MOV R5, MIN_11 CJNE R5,#60,MIN_OFF;益处 MOV MIN_11, #00H LJMP MIN_OFF ; 转到分显 ;-------开、关定时 ON_1:CJNE A, #0FBH, MIN_OFF K1: MOV A, #88H MOV R7, A MOV P0, A MOV P2, #0FFH;三组都显示开 LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H, ON_1;去抖后比较 CJNE A, #0FBH,KEY2_12 ;按SB2 转关 LJMP OUT_A ;按SB3 调出、处于开状态 KEY2_12: CJNE A, #0FDH, K1 k2: MOV A, #00H; 显示0 关 MOV R7, A MOV P0, A MOV P2, #0FFH; LCALL READ LCALL DE250SM CJNE A, 01H, K2;去抖后比较 CJNE A, #0FBH,KEY2_13 ;按SB2 转开 LJMP OUT_A ;SB3 调出、处关状态 KEY2_13: CJNE A, #0FDH, K2 ; 比较按了没 LJMP K1 ; 按了SB2、转开 OUT_A: POP 00H POP B POP ACC POP PSW RETI ;_------读取按键程序 READ:MOV A , P1;读取按键 MOV R1, A LCALL DE10MS MOV A, P1 RET ;_----延时程序 DE5SM: PUSH 01H MOV R1, #0FFH DJNZ R1,$ POP 01H RET DE10MS: PUSH 04H PUSH 05H MOV R4, #0AH Dl1: MOV R5, #0FFH dl2: DJNZ R5,$ DJNZ R4,dl1 POP 05H POP 04H RET DE250SM:PUSH 02H PUSH 00H MOV R0, #0FFH DEL:MOV R2, #0FFH DJNZ R2,$ DJNZ R0, DEL POP 00H POP 02H RET ;_---调整时间进位程序 MIN_AD: INC MIN MOV R6, MIN CJNE R6, #60, OU1 MOV MIN , #00 OU1: RET HOUR_AD: INC HOUR MOV R6 , HOUR CJNE R6 , #25 , OU2 MOV HOUR ,#00 OU2: RET DAY_AD: INC DAY MOV R6, DAY CJNE R6 , #32, OU3 ; 是否益出 MOV DAY ,#01H OU3: RET MON_AD: INC MON MOV R6, MON CJNE R6, #13, OU4 ; 是否益出 MOV MON ,#01H OU4: RET YEAR_AD: INC YEAR MOV R6, YEAR CJNE R6, #09, OU5;是否益出 MOV YEAR ,#00H OU5: RET END 六：附录 实验设计电路图1 图1：实验主程序流程图 流程图2：定时中断程序流程图 流程图3：调时功能流程图 七：实验心得 学了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，更多的是关于人与人之间关系方面的。 在这期间，我得到了很多同学的帮助。我本人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我束手无策了。后来请教我们班的一个男生，每次跟他一起到试验室调试程序，看他边做边给我讲解。最后在计算机上调试成功，后来自己又抽空做了些拓展，完成了本程序。 后来，我发现自己对单片机也有了很大兴趣，想暑假回家以后自己去买一些东西来做，再补一补汇编语言。 最后说明自己对这门课程的感受，课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“基本”——基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。 基于汇编语言的 单片机的设计 设计名称 ： 电子时钟设计 班级 ： 学号 ： 姓名 ： 指导教师 ：