单片机电子时钟

1、单片机课程设计数字时钟一、设计方案：2二、设计内容：2三、电子时钟21电子时钟简介32 电子时钟的基本特点33电子时钟的原理3四、单片机的知识51单片机的简介52单片机的发展53单片机的特点74单片机的应用与89C51单片机的介绍8五、系统软件程序设计141.主程序142、数码管显示模块143、定时器/计数器T0中断服务程序144、按键处理模块156、软件编译环境：Keil uVision219六、系统硬件电路的设计20七、课程设计总结21一、设计方案： 1、通过单片机内部的计数/定时器，采用软件编程来实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法的硬件线路简单，系统的功能一般与软件设计相关，通常用在

2、对时间精度要求不高的场合。2、采用时钟芯片，它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，具有自动产生时钟等相关功能，硬件成本相对较高；软件编程简单，通常用在对时钟精度要求较高的场合。二、设计内容：这里采用应用广泛的AT89C52作为时钟控制芯片，利用单片机内部的定时/计数器T0 实现软时钟的目的。首先将T0设定工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间（50ms），然后用另一个定时/计数器T1对基准时间计数形成秒，妙计60次形成分，分计60形成小时，小时计到12。最后通过数码管把它们的内容在相应的位置显示出来，达到时、分、秒计时的功能。此外还要实现对时间的调整功能，89C52的P1.0、P1.1、P

3、1.2外接三个独立按键，当按下P1.0按键时，系统进入调时间的状态或启动时间显示的功能；当按下P1.1按键时，对显示的数码管进行加一的功能；当按下P1.2按键时，对显示的数码管进行减一的功能，达到调整时间的目的。三、电子时钟1电子时钟简介1957，Vebtura发明了世界第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟实基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一， 满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民日常生活不可缺少的工具。2 电子时钟的基本特点现在高精度的计时工具大多

4、数却使用了石英晶体振荡器，由于电子时钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要往常的调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。3电子时钟的原理该电子时钟由89C51，BUTTON,六段数码管等构成，采用晶体振荡电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分为一小时，满二十四小时为一天。而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同功能，按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能

5、，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一，而连续两次按下按键不松开，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。四、单片机的知识1单片机的简介自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机向两个方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型计算机及其系列化，向大、中型计算机的挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种控制领域需要的单片机。单片机是把中央处理单元、随机存储器、只读存储器、定时/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微型计

6、算机系统的含义，从某种意义上说，一块单片机芯片就是一台微型计算机。自从1975年美国德克萨斯公司推出世界第一个4位单片机TMS1000型以来，单片机技术不断发展，目前已成为微型计算机技术的一个独特分支，广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化和家用电子产品等各个控制领域。2单片机的发展1975年4位单片机的产生开创了单片机的历史，由于4位单片机具有较高的性能价格比，主要用于家用电器和电子玩具，如电视机、空调机、洗衣机、微波炉等。1976年美国Intel公司首次推出了8位单片机MCS-48系列，从而进入了8位单片机时代。1978年Motorola公司推出6801系列的8位机。早期的8位单片机的功能较差

7、，一般都没有串行I/O口，几乎不带A/D、D/A转换器，中断控制和管理能力也较弱，并且寻址空间的范围小（小于8KB）。随着集成工艺水平的提高，一些高性能8位单片机相继问世，增加了通用串行通信控制，强化中断控制功能，增加了定时/计数器的个数，扩展了存储器的容量，部分系列单片机内还集成了A/D、D/A转换接口。如Intel公司的MCS-51系列、NEC公司的PD78XX系列等。为了提高单片机的控制功能，拓展其应用领域，在高档8位单片机基础上，又推出新一代8位单片机，如Intel、Phillips、Atmel、华邦公司的80C51系列，Motorola公司的MC68HC11系列，Microchip公

8、司的PIC16C系列等。8位单片机功能强、品种多、价格低廉，因而广泛应用于各个领域。继8位单片机以后，16位单片机逐渐问世并得到很大的发展，Intel公司于1983年推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型产品。16位单片机的集成度更高，内部除有常规I/O口、定时/计数器、全双工串行口外，还有高速I/O部件、多路A/D转换器、脉冲宽度调制器及监视定时器等，运算速度更快。近年来还出现了32位单片机，例如英国Inmos公司的IMST414单片机、Intel公司的80960单片机、日本NEC公司的PD77230单片机，可用于高速控制、图像处理、语音偶A/DA处理和数字滤波等从单片机的结构上看，单片

9、机的发展趋势将向着片内存储器容量增加、高性能、高速度、多功能、低电压、低功耗、低价格以及外围接口电路内装化等方向发展。1.大容量和高性能化：新一代8位单片机的CPU及寄存器都采用16位，内部总线也采用16位，有的还采用流水线技术以及RISC精简指令集计算机技术，指令执行速度可达100ns，堆栈的空间达64KB，并支持C语言的开发。内部RAM在1MB以上，内部ROM可达48KB，存储器寻址可达16MB。2. 多样化的I/O口及电路内装化：随着集成度的不断提高，尽可能把众多的各种外围功能部件集成在片内。单片机内部一般带有存储器、定时/计数器、串行口、并行口，目前较高档的单片机内部还集成A/D、D/

10、A、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动、PWM端口、FIP控制、彩色电视机和录像机用的锁相电路等多样的I/O接口。3. 低功耗、宽范围的电源电压：许多单片机工作电压范围大，而且可在低电压下工作。单片机的发展前景是非常乐观的，其应用范围也将更加广泛。3单片机的特点单片机结构上的设计主要是满足控制的需要，因此，它在硬件结构、指令系统及I/O能力等方面均有其独特之处，其显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能，故也可以把单片机成为微控制器。与普通的微型计算机相比，单片机主要具有以下特点：（1） 体积小、结构简单、可靠性高 单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各

11、芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于恶劣环境下工作。（2） 控制功能强 单片机虽然结构简单，但是它“五脏俱全”，已经具备了足够的控制功能。单片机具有较多的I/O口，CPU可以直接对I/O口进行I/O操作、算术操作、逻辑操作和位操作，指令简单而丰富。所以单片机也是“面向控制”的计算机。（3） 低电压、低功耗 单片机已可在2.2V的电压下运行，有的已能在1.2V或0.9V电压下工作；工耗降至A级，一颗纽扣电池就可以长期使用。（4） 优异的性能价格比 由于单片机构成的控制系统硬件结构简单、开发周期短、控制功能强、可靠性高，因此，

12、在达到同样功能的条件下，用单片机开发的控制系统比用其他类型的微型计算机开发的控制系统价格更便宜。4单片机的应用与89C51单片机的介绍 由于单片机具有上述显著特点，所以其应用领域无所不及，到处都有它的身影。A、单片机的典型应用领域（1）工业控制 单片机广泛用于工业自动化控制系统中，数据采集、过程控制、过程测控和生产线上的机器人系统，都是用单片机作为控制器。自动化使工业系统处于最佳工作状态，从而提高经济效益、改善产品质量和减轻劳动强度，因此单片机技术广泛应用与机械、电子、石油、化工、纺织和食品等工业领域中。（2）智能化仪器仪表 在各类仪器仪表中引入单片机，可以使仪器仪表智能化、数字化、自动化，提

13、高测试精度和准确度，简化结构，减小体积及重量，提高性能价格比。例如：只智能仪器，医疗器械和数字示波器等。（3）智能家电 家电产品智能化程度的进一步提高需要有单片机的参与，例如“微电脑控制”的洗衣机、电冰箱、微波炉、空调机、电视机和音响设备等，这里的 “微电脑”实际上就是单片机。(4)信息与通信技术 图形终端机、传真机、复印机、调制解调器、声像处理器和数字滤波器等。B、单片机的应用实例下面以单片机在遥控及数字调谐电视接收机中的应用为例进行介绍。单片机在电视接收机中的应用，大致分为两个领域：一是用于操作控制系统；二是用于图像、声音信息的处理。属于前一领域的应用有红外遥控、数字调谐、节目预约、功能显

14、示和语言遥控等。现在以数字调谐选台电路为例加以说明，如图1所示。当进行预置选台是，有本机键盘或遥控发出预置选台指令、单片机控制器读入指令后首先进行解码（通过执行解码程序完成，每一种控制功能都对应一段控制程序，分别写于程序存储器ROM中的不同区域，用地址码来选择）。解码的结果是识别出输入的控制功能指令代码所代表的控制功能，即找到该控制功能所对应控制程序的首地址，然后从该首地址开始执行这段程序。在控制程序的控制下，对时钟脉冲进行变换处理，由微控制器的搜索计数器进行加减计数，产生数字选台数据，其中数字频信息送至频段译码电路，得到三个频段（VL、VH、U）的控制电压送至调谐器完成频段的切换；而数字调谐

15、电压信息送至微控制器内的D/A转换器，以便合成频率和宽度为特定值的脉冲宽度调制（PWM）信号，经低通滤波器变换成直流调谐控制电压VT，也送至调谐器进行频段内不同频道的选择，两种信号共同作用完成选台。控制电路还送出供显示选台及接收机调整状态的标记用的信号。中频电路视频信号处理红外遥控接受器本机键盘 单片微控制器节目存储器EEPROM显示电路滤波器频段译码器AFT控制 调谐器 图1 数字调谐选台电路图C、MCS-51系列单片机简介MCS-51系列是Intel公司在1980年推出的高档8位单片机，具有性能价格比高、品种多、兼容性强、开发用的仿真机较为完善等优点，所以在国际和国内的占有率相当高。表1列

16、出了MCS-51系列单片机部分芯片结构和性能。表1 MCS-51系列单片机系列子系列 内部ROM形式内部存储器外部存储器寻址功能定时/计数器并行口串行口中断源无ROMEPROMROM容量RAM容量518031805187514KB128B2×64KB2×16位4×8位1580C3180C5187C514KB128B2×64KB2×16位4×8位15 528032805287528KB256B2×64KB3×16位4×8位1680C3280C5287C528KB256B2×64KB3×1

17、6位4×8位16 在52子系列的内部ROM中以掩膜方式集成有8KB BASIC解释程序，即通常所说的8052-BASIC,这意味着单片机已经可以使用高级语言。该BASIC与基本BASIC相比，增加了一些控制语句，以满足单片机作为控制机的需要。表1中单片机型号带字母“C”表示所用的是CHMOS工艺CHMOS是CMOS和HMOS的结合，除保持了HMOS高速度和高密度的特点外，还具有CMOS低功耗的特点。如8051的功耗为630mW,而80C51的功耗只有120mW。CHMOS的单片机芯片在低功耗的便携式、手提式或野外作业用的仪器仪表设备上应用广泛。按单片机芯片内部ROM的配置状态，单片机

18、可分为四种：无ROM型单片机、掩膜ROM型单片机、EPROM型单片机和EEPROM(或Flash ROM)型单片机（如AT89C51）。它们各有特点及适用场合，在使用时应根据需要进行选择。五、系统软件程序设计1.主程序 先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有按键按下时，则转入相应的功能程序。2、数码管显示模块 本实验有8个数码管，从右到左为妙、横线、分、横线、时。在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段表中查出所显示的信息的断码，从P0端口输出，

19、同时在P2端口进行数码管显示。3、定时器/计数器T0中断服务程序 T0用于计时，选中方式一，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计数器对50ms计数，计20次则对秒单元加一。秒单元加到60则对分单元加一，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加一，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。在对各单元计数的同时，把他们的值放到存储器单元的指定位置。流程图如下：现场保护，重置初值，启动下一个50ms是开始显示单元清0T0、T1设为16位计数模式允许T0中断调用显示子程序进入功能程序按下键否开始中断返回50ms计数器加一秒单元加一，50ms

20、计数器清0分单元加一，秒单元清0时单元加一，分单元清0时单元清050ms计数器=20？秒单元=60?分单元=60？时单元=24？主程序流程图T0中断服务程序NONONONO 4、按键处理模块 按键设置为：如果没有按键吗，则时钟正常走时。当按下K0键时，进入调分状态，时钟停止走动；按K1和K2按键可以进行加一和减一操作；继续按K0键可以分别进行分和小时的调整；最后按K0键启动计时。5、汇编语言程序ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INIT0 START:MOV R0,#70H;主程序开始MOV R7,#0CH INIT: MOV R0,#00HINC R0DJN

21、Z R7,INITMOV 72H,#10;对连字符进行装值MOV 75H,#10MOV TMOD,#01H;选择定时器/计数器T0的方式1MOV TL0,#0B0H;对低位赋初值MOV TH0,#03CH;高位赋初值SETB EASETB ET0SETB TR0 START1:LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1 DL1MS:MOV R6,#14H;延时1子程序 DL1:MOV R7,#19H DL2:DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET DL20MS:ACALL SCAN;延时20ms子程序ACALL SCANACALL SCANRET ;数码管

22、显示程序开始 SCAN:MOV A,78HMOV B,#0AHDIV AB ;时间秒的十位送给A，时间秒的个位送BMOV 71H,A;时间秒要显示的十位MOV 70H,B;时间秒要显示的个位MOV A,79HMOV B,#0AHDIV AB;时间分的十位送给A，时间分的个位送BMOV 74H,A;时间分要显示的十位送地址MOV 73H,B;时间分要显示的个位送地址MOV A,7AHMOV B,#0AHDIV AB;时间时的十位送给A，时间时的个位送BMOV 77H,A;时间时显示的十位送地址MOV 76H,B;时间时要显示的个位送地址MOV R1,#70HMOV R5,#0FEHMOV R3,

23、#08H SCAN1:MOV A,R5;数码管的显示程序MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR;对字段表取值显示MOV P0,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RL AMOV R5,ADJNZ R3,SCAN1MOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFHRET ;"09"和"-"的字段表TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;定时/计数器T0中断程序 INIT0:PUSH ACCPUSH PSWC

24、LR ET0CLR TR0MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0;50ms是否到20次，没有到就继续执行50ms的延时MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0;一秒的延时是否计到60次，没有就继续执行 MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 79H,#00INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0;60分钟的延时是否计到24次，没有就 继续执行程序MOV 7AH,#00 O

25、UTT0:SETB ET0;启动定时器T0POP PSWPOP ACCRETI;按键处理程序 KEYSCAN:CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0;P1.0有按键按下则跳转到子程序JNB P1.1,KEYSCAN1;P1.1有按键按下则跳转到子程序JNB P1.2,KEYSCAN2;P1.2有按键按下则跳转到子程序 KEYOUT:SETB EARET KEYSCAN0:LCALL DL20MS;20ms的延时消抖JB P1.0,KEYOUT WAIT0:JNB P1.0,WAIT0;判断按键是否松手， 松手就往下执行程序INC 7CHMOV A,7CHCLR ET0CLR TR0CJNE A,#03H,KEYOUT;按下第一次和第二次对时、分选定MOV 7CH,#00;按下第三次时就启动计时SETB ET0SETB TR0SJMP KEYOUT KEYSCAN1:LCALL DL20MS;按键加一的程序JB P1.1,KEYOUT WAIT1:JNB P1.1,WAIT1MOV A,7CHCJNE A,#02H,KSCAN11;如果功能键按下则对时加一调整INC 79HCJNE A,