1、北京交大单片机课程设计电子时钟单片机应用课程设计实验课程题目：电子时钟班级：通信0604姓名电子时钟（一） 实验目的学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LED数码管显示的设计方法。（二） 设计任务及要求 利用实验平台上4个LED数码管， 设计带有闹铃功能的数字时钟，要求： 1 在4位数码管上显示当前时间。显示格式“时时分分” 2 由LED闪动做秒显示。3 利用按键可对时间及闹玲进行设置，并可显示闹铃时间。当闹玲时间到蜂鸣器发出声响，按停止键使可使闹铃声停止。（三）工作原理及设计思路 利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔50ms中断一次并当作一个计数，每中断一次计数加1，
2、当计数20次时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示。其显示电路如图1 图1闹铃声由交流蜂鸣器产生，当P1.7输出不同频率的方波，.蜂鸣器便会发出不同的声音。（四）程序设计分析：1、定时计数的误差分析 主要误差来源及补偿 ：1、硬件电路在线路手工焊接时可能存在虚焊，或者有接触不良的情况，以及外界环境的影响，硬件误差影响可能成为最后原因。2、采用11.0592MHz晶振计算定时计数初值时存在小数舍入误差公式： ,定时器/计数
3、器采用工作方式1，定时器T0、T1溢出周期为50ms,计算得到N=19456=4C00H,TH0=4CH,TL0=00H.若仍采用理论上的12MHz计算初值，则有：N1=3CB0H，那么用11.0592MHz，N1不变，益出周期约为54.25ms，每次溢出比实际的要慢4.3ms，那么一秒钟要慢85ms，从而影响24h比实际的要慢122min。修正后误差处理通软件实现，最终的时钟误差测得值为3-5s。补偿方法：1）、精确定时计数时可采用12MHz的晶振。2）、用软件补偿，通用方法如下： MCS-51单片机的中断响应延迟时间，取决于其它中断服务程序是否在进行，或取决于正在执行的是什么样的指令。单中
4、断系统中的中断响应时间为38个机器周期。无论是哪一种原因引起的误差，在精确定时的应用场合，必须考虑它们的影响，以确保精确的定时控制。根据定时中断的不同应用情况，应选择不同的精确定时编程方法。以定时器T1工作在定时方式1为例，晶振频率为12MHz 。在定时器溢出中断得到响应时，停止定时器计数，读出计数值(反映了中断响应的延迟时间)，根据此计数值算出到下一次中断时，需多长时间，由此来重装载和启动定时器。例如定时周期为1ms，则通常定时器重装载值为-1000(0FC18H)。下面的程序在计算每个定时周期的精确重装载值时，考虑了由停止计数(CLR TR1)到重新启动计数(SETB TR1)之间的7个机
5、器周期时间。程序中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是汇编符号，分别表示-1000+7=0FC1FH这个立即数的低位字节(1FH)和高位字节(0FCH)。CLR EA ；禁止所有中断CLR TR1 ；停止定时器T1MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望数的低位字节ADD A，TL1 ；进行修正MOV TL1，A ；重装载低位字节MOV A，#HIGH(-1000+7) ；对高位字节处理ADDC A，TH1 MOV TH1，A SETB TR1 ；重启动定时器SETB EA ；重开中断 ；本次设计的软件误差补偿CLR ET0 ；关T0中断允许 CLR TR0 ；关闭
6、定时器T0 MOV A,#0C0H ；中断响应时间同步修正 ADD A,TL0 ；低8位初值修正 MOV TL0,A ；重装初值（低8位修正值） MOV A,#4CH ；高8位初值修正 ADDC A,TH0 ； MOV TH0,A ；重装初值（高8位修正值） SETB TR0 ；开启定时器T02、按键消除抖动的设计分析由于键的按下与释放是通过机械触点的闭合与断开来实现的，因机械触点的弹性作用，在闭合与断开的瞬间均有一个抖动过程，所以键闭合与断开会产生如附图所示的电压波形，抖动时间一般在510ms。这个抖动对判断键是否按下或释放有较大影响，因此必需消除键的抖动，只有这样，才能可靠地判断键的状态。
7、在单片机应用系统中，消除抖动有硬件和软件两种方法。硬件去抖动方法主要有利用R-S触发器和滤波器电路，如图所示。软件去抖动通常是程序检测到键被按下时，延时10ms后再检测键是否仍然闭合，若是则确认是一次真正的闭合，否则就忽略次此按键。本次设计时采用的软件消抖程序CLOSE:JB P3.2,CLOSE ；无按键按下，等待。 LCALL DISPLAY ；有键按下，调显示子程序延时消抖 JB P3.2,CLOSE ；是干扰返回CLOSE等待3、数码管及其限流电阻的选用 数码管共阳型和共阴型的外型相同，共阴极是把所有的发光二极管的阴极俩在一起，通常接地，通过控制每一只的阳极电平来使其发光或者熄灭。阳极
8、为高电平发光，为低电平熄灭。共阳极是把所有的阳极连在一起，通常接高电平（+5V），通过控制每一只的阴极电平使其发光或者熄灭，阴极为低电平发光，为高电平熄灭。为了保证发光二极管经久耐用而不被烧毁，需要外接限流电阻。取值一般是流经的电流在1020mA，由于高亮度数码管的使用，电流还可以取得小一些。发光二极管开启电压，红色在1.61.8V之间，绿色约为2.0V。设导通电压为 =1.6V，正向电流为520mA ，限流电阻R取值在170 680 ，考虑单片机本身的驱动能力很大，实际设计取值560 。4、数码管显示技术-动态显示技术 在多位LED显示时，为了降低成本和功耗，将所有位的段选线并联起来，由一个
9、8位口控制，由另一个端口进行显示位的控制。但是，由于段选是公用的，要让各位数码管显示不同的字符，就必须采用扫描方式，即动态扫描显示方式。首先从段选线上送出字段码，再控制位选线，字符就显示在指定位置上，持续15ms时间，然后关闭所有显示；接下来又送出新的字段码，按照上述过程又显示在新的位置上，直到每一位数码管都扫描完为止，即为一个扫描周期。由于人的视觉停留效应，因此当扫描周期小到一定程度时，人就感觉不出字符的移动或闪烁，觉得每位数码管到一直在显示，达到一种稳定的视觉效果。 动态扫描显示的扫描方式有程序控制和定时中断扫描两种。程序控制扫描方式要占用许多CPU时间，在计算机的任务较重时，难以得到好的
10、效果，所以在实际中常采用定时中断扫描方式，这种方式是每隔一定时间（如1ms）显示一位数码管，假设有4位数码管，显示扫描周期为4ms,显示效果十分良好。本次设计采用这种方法。5、主要程序设计分析（1） 主程序 设计中采用定时器T0中断完成，其余状态循环调用显示子程序，当P3.2端口或者P3.3端口开关按下时，转入调整时间或者调整闹钟功能程序。（2） 显示子程序 数码管显示的数据存放在内存单元70H-75H中,其中70H71H存放秒数据,72H73H存放分数据,74H75H存放时数据,每一地址单元内均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在R
11、OM表中。显示时，先取出70H75H某一地址中的数据，然后查的对应的显示段码从P0口输出。P2口将对应的数码管选中，就是显示该地址单元的数据值。（3） 定时器T0中断服务程序 定时器T0用于时间计时。定时溢出中断周期设为50ms，中断累计20次（即1s）时对秒计数单元进行加1操作。时间计数单元地址分别在70H71H（s）、76H77H（min）、78H79H（h），闹钟计数单元地址在：7AH7BH（min）、7CH7DH（h）、7EH单元存放“熄灭符”数据（#0AH）。在计数单元中采用十进制BCD码计数，满60进位。（4）T1中断服务程序 T1中断服务程序应用于指示调整单元数字的亮闪。在时间调
12、整状态下，每过0.3秒，将对应单元的显示数据换成熄灭符数据（#0AH）。这样，在调整时间时，对应调整单元的显示数据就会间隔闪亮。（5）调时功能程序 调时功能程序的设计方法是：按下按键，若按下时间小于1秒，进入省电状态（数码管不亮，时钟不停），否则进入调分状态，等待操作，此时计时器停止走动。当再次按下按钮时，若按下的时间小于0.5秒，则时间加1分钟；若按下时间大于0.5秒，则进入小时调整状态。在小时调整状态下，当按键按下的时间大于0.5秒时退出调整状态，时钟继续走动。闹钟调整与调时思路基本相同。（五）具体程序：; SST89E58RD时钟程序 ; 定时器T0、T1溢出周期为50MS，T0为秒计数
13、用， T1为调整时闪烁用，; P3.2为调整按钮，p0口 为字符输出口，采用共阳显示管。; 中断入口程序 ; ORG 0000H ;程序执行开始地址 LJMP START ;跳到标号START执行 ORG 0003H ;外中断0中断程序入口 RETI ;外中断0中断返回 ORG 000BH ;定时器T0中断程序入口 LJMP INTT0 ;跳至INTTO执行 ORG 0013H ;外中断1中断程序入口 RETI ;外中断1中断返回 ORG 001BH ;定时器T1中断程序入口 LJMP INTT1 ;跳至INTT1执行 ORG 0023H ;串行中断程序入口地址 RETI ;串行中断程序返回;
14、 ; ; 主 程 序 ; ; START: MOV R0,#70H ;清70H-7EH共11个内存单元 MOV R7,#0FH ; CLEARDISP: MOV R0,#00H ; INC R0 ; DJNZ R7,CLEARDISP ; MOV 20H,#00H ;清20H（标志用） MOV 7EH,#0AH ;放入熄灭符数据 MOV TMOD,#11H ;设T0、T1为16位定时器 MOV TL0,#0B0H ;50MS定时初值（T0计时用） MOV TH0,#3CH ;50MS定时初值 MOV TL1,#0B0H ;50MS定时初值（T1闪烁定时用） MOV TH1,#3CH ;50MS
15、定时初值 SETB EA ;总中断开放 SETB ET0 ;允许T0中断 SETB TR0 ;开启T0定时器 MOV R4,#14H ;1秒定时用初值（50MS20） START1: LCALL DISPLAY ;调用显示子程序 JNB P3.3,SETALARM1 ;P3.3口为0时转ALARM调整程序 JNB P3.2,SETMM1 ;P3.2口为0时转时间调整程序 TEST:MOV A,78H ;闹铃时间判断 SETB P1.1 CJNE A,7CH,START1 MOV A,79H CJNE A,7DH,START1 MOV A,76H CJNE A,7AH,START1 MOV A,
16、77H CJNE A,7BH,START1 CLR P1.1 ;指示灯 SJMP START1 ;P3.2口为1时跳回START1 SETMM1:LJMP SETMM ;转到时间调整程序SETMM SETALARM1:LJMP SETM ;转到闹钟调整程序SETM SJMP TEST; 1秒计时程序 ;T0中断服务程序 INTT0: PUSH ACC ;累加器入栈保护 PUSH PSW ;状态字入栈保护 CLR ET0 ;关T0中断允许 CLR TR0 ;关闭定时器T0 MOV A,#0B7H ;中断响应时间同步修正 ADD A,TL0 ;低8位初值修正 MOV TL0,A ;重装初值（低8位
17、修正值） MOV A,#3CH ;高8位初值修正 ADDC A,TH0 ; MOV TH0,A ;重装初值（高8位修正值） SETB TR0 ;开启定时器T0 DJNZ R4, OUTT0 ;20次中断未到中断退出 ADDSS: CPL P1.7 MOV R4,#14H ;20次中断到（1秒）重赋初值 MOV R0,#71H ;指向秒计时单元（70H-71H） ACALL ADD1 ;调用加1程序（加1秒操作） MOV A,R3 ;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合） CLR C ;清进位标志 CJNE A,#60H,ADDMM ; ADDMM: JC OUTT0 ;小于60秒时中断退出 A
18、CALL CLR0 ;大于或等于60秒时对秒计时单元清0 MOV R0,#77H ;指向分计时单元（76H-77H） ACALL ADD1 ;分计时单元加1分钟 MOV A,R3 ;分数据放入A SETB P1.5 CJNE A,#59H,FEN1 CLR P1.5 SETB P1.5 CLR P1.5 FEN1:CLR C ;清进位标志 CJNE A,#60H,ADDHH ; ADDHH: JC OUTT0 ;小于60分时中断退出 ACALL CLR0 ;大于或等于60分时分计时单元清0 MOV R0,#79H ;指向小时计时单元（78H-79H） ACALL ADD1 ;小时计时单元加1小
19、时 MOV A,R3 ;时数据放入A CLR C ;清进位标志 CJNE A,#24H,HOUR ; HOUR: JC OUTT0 ;小于24小时中断退出 ACALL CLR0 ;大于或等于24小时小时计时单元清0 OUTT0: MOV 72H,76H ;中断退出时将分、时计时单元数据移 MOV 73H,77H ;入对应显示单元 MOV 74H,78H ; MOV 75H,79H ; POP PSW ;恢复状态字（出栈） POP ACC ;恢复累加器 SETB ET0 ;开放T0中断 RETI ;中断返回; 闪动调时 程 序 ;T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示INTT1: PU
20、SH ACC ;中断现场保护 PUSH PSW ; MOV TL1, #0B0H ;装定时器T1定时初值 MOV TH1, #3CH JB 11H,ALARM ;判断当前是否为调闹钟 DJNZ R2,INTT1OUT ;0.3秒未到退出中断（50MS中断6次） MOV R2,#06H ;重装0.3秒定时用初值 CPL 02H ;0.3秒定时到对闪烁标志取反 JB 02H,FLASH1 ;02H位为1时显示单元熄灭 MOV 72H,76H ;02H位为0时正常显示 MOV 73H,77H ; MOV 74H,78H ; MOV 75H,79H ; AJMP INTT1OUT ALARM: DJN
21、Z R2,INTT1OUT ;0.3秒未到退出中断（50MS中断6次? MOV R2,#06H ;重装0.3秒定时用初值 CPL 04H ;0.3秒定时到对闪烁标志取反 JB 04H,FLASH11 ;04H位为1时显示单元熄灭 MOV 72H,7AH ;04H位为0时正常显示 MOV 73H,7BH ; MOV 74H,7CH ; MOV 75H,7DH ; AJMP INTT1OUT ;转中断退出INTT1OUT: POP PSW ;恢复现场 POP ACC ; RETI ;中断退出FLASH1: JB 01H,FLASH2 ;01H位为1时，转小时熄灭控制 MOV 72H,7EH ;01
22、H位为0时，熄灭符数据放入分 MOV 73H,7EH ;显示单元（72H-73H），将不显示分数据 MOV 74H,78H ; MOV 75H,79H ; AJMP INTT1OUT ;转中断退出FLASH2: MOV 72H,76H ;01H位为1时，熄灭符数据放入小时 MOV 73H,77H ;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示 MOV 74H,7EH ; MOV 75H,7EH ; AJMP INTT1OUT ;转中断退出; FLASH11: JB 01H,FLASH21 ;01H位为1时，转小时熄灭控制 MOV 72H,7EH ;01H位为0时，熄灭符数据放入分 MOV 73
23、H,7EH ;显示单元（72H-73H），将不显示分数据 MOV 74H,7CH ; MOV 75H,7DH ; AJMP INTT1OUT ;转中断退出FLASH21: MOV 72H,7AH ;01H位为1时，熄灭符数据放入小时 MOV 73H,7BH ;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示 MOV 74H,7EH ; MOV 75H,7EH ; AJMP INTT1OUT ;转中断退出; 加1子 程 序 ; ADD1: MOV A,R0 ;取当前计时单元数据到A DEC R0 ;指向前一地址 SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换 ORL A,R0 ;前一地址中数据放入A中低
24、四位 ADD A,#01H ;A加1操作 DA A ;十进制调整 MOV R3,A ;移入R3寄存器 ANL A,#0FH ;高四位变0 MOV R0,A ;放回前一地址单元 MOV A,R3 ;取回R3中暂存数据 INC R0 ;指向当前地址单元 SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换 ANL A,#0FH ;高四位变0 MOV R0,A ;数据放入当削地址单元中 RET ;子程序返回 ; 清零程序 ;对计时单元复零用 CLR0: CLR A ;清累加器 MOV R0,A ;清当前地址单元 DEC R0 ;指向前一地址 MOV R0,A ;前一地址单元清0 RET ;子程序返回; 时钟调
25、整程序 ;当调时按键按下时进入此程序 SETMM: cLR ET0 ;关定时器T0中断 CLR TR0 ;关闭定时器T0 LCALL DL1S ;调用1秒延时程序 JB P3.2,CLOSEDIS ;键按下时间小于1秒，关闭显示（省电） MOV R2,#06H ;进入调时状态，赋闪烁定时初值 SETB ET1 ;允许T1中断 SETB TR1 ;开启定时器T1 SET2: JNB P3.2,SET1 ;P3.2口为0（键未释放），等待 SETB 00H ;键释放，分调整闪烁标志置1 SET4: JB P3.2,SET3 ;等待键按下 LCALL DL05S ;有键按下，延时0.5秒 JNB P
26、3.2,SETHH ;按下时间大于0.5秒转调小时状态 MOV R0,#77H ;按下时间小于0.5秒加1分钟操作 LCALL ADD1 ;调用加1子程序 MOV A,R3 ;取调整单元数据 CLR C ;清进位标志 CJNE A,#60H,HHH ;调整单元数据与60比较 HHH: JC SET4 ;调整单元数据小于60转SET4循环 LCALL CLR0 ;调整单元数据大于或等于60时清0 CLR C ;清进位标志 AJMP SET4 ;跳转到SET4循环 CLOSEDIS: SETB ET0 ;省电（LED不显示）状态。开T0中断 SETB TR0 ;开启T0定时器（开时钟） CLOSE
27、: JB P3.2,CLOSE ;无按键按下，等待。 LCALL DISPLAY ;有键按下，调显示子程序延时削抖 JB P3.2,CLOSE ;是干扰返回CLOSE等待 WAITH: JNB P3.2,WAITH ;等待键释放 LJMP START1 ;返回主程序（LED数据显示亮） SETHH: CLR 00H ;分闪烁标志清除（进入调小时状态） SETHH1: JNB P3.2,SET5 ;等待键释放 SETB 01H ;小时调整标志置1 SET6: JB P3.2,SET7 ;等待按键按下 LCALL DL05S ;有键按下延时0.5秒 JNB P3.2,SETOUT ;按下时间大于0.5秒退出时间调整 MOV R0,#79H ;按下时间小于0.5秒加1小时操作 LCALL ADD1 ;调加1子程序 MOV A,R3 ; CLR C ; CJNE A,#24H,HOUU ;计时单元数据与24比较 HOUU: JC SET6 ;小于24转SET6循环 LCALL CLR0 ;大于或等于24时清0操作 AJMP
