单片机综合实验报告电子时钟

一、实验内容：

设计一个数字时钟，显示范围为00：00：00~23：59：59。通过5个开关进行控制，其中开关K1用于切换时间设置（调节时钟）和时钟运行（正常运行）状态；开关K2用于切换修改时、分、秒数值；开关K3用于使相应数值加1调节；开关K4用于减1调节；开关K5用于设定闹钟，闹钟同样可以设定初值，并且设定好后到时间通过蜂鸣器发声作为闹铃。

选做增加项目：还可增加秒表功能（精确到0.01s）或年月日设定功能。

二、实验电路及功能说明

1602显示器电路（不需接线）

电子音响电路

按键说明：

按键键名功能说明

K1

切换键进入设定状态

K2 校时依次进入闹钟功能是否启用，闹钟时,分秒,

年,月,日及时间时,分,秒的设置,直到退出

设置状态

K3 加1键调整是否起用闹钟和调节闹钟时,分,秒,

年,月,日,时间的时,分,秒的数字三、实验程序流程图：

四、实验结果分析

定时程序设计：

单片机的定时功能也是通过计数器的计数来实现的，此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也就是每经过1个机器周期的时间，计数器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶体，则计数频率为1MHz，即每过1us的时间计数器加1。这样可以根据计数值计算出定时时间，也可以根据定时时间的要求计算出计数器的初值。MCS-51单片机的定时器/计数器具有4种工作方式，其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对特殊功能寄存器的编程，可以方便的选择定时器/

计数器两种工作模式和4种工作方式。

定时器/计数器工作在方式0时，为13位的计数器，由TLX(X=0、1)的低5位和THX的高8位所构成。TLX低5位溢出则向THX进位，THX计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TFX.

当定时器/计数器工作于方式1，为16位的计数器。本设计师单片机多功能定时器，所以MCS-51内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1。

实时时钟实现的基本方法：

这次设计通过对单片机的学习、应用，以A T89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它主要通过51单片机综合仿真实验仪实现，通过1602能够准确显示时间，调整时间，它的计时周期为24小时,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。主要实现功能为显示时间，时间校准调时(采用手动按键调时)，闹铃功能（设置定时时间，到点后闹铃发出响声）。通过键盘可以进行校时、定时。闹铃功能使用I/O 口定时翻转电平驱动的无源蜂鸣器。本文主要介绍了工作原理及调试实现。

四个按键K1、K2、K3、K4、一个蜂鸣器。

1602显示时钟、跑表。

时钟的最小计时单位是秒，但使用定时器的方式1，最大的定时时间也只能达到131ms。我们可把定时器的定时时间定为50ms。这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：秒。而计数20次可以用软件实现。

秒计时是采用中断方式进行溢出次数的累积，计满20次，即得到秒计时。从秒到分，从分到时是通过软件累加并进行比较的方法来实现的。要求每满1秒，则“秒”单元中的内容加1；“秒”单元满60，则“分”单元中的内容加1；“分”单元满60，则“时”单元中的内容加1；“时”单元满24，则将时、分、秒的内容全部清零。

实时时钟程序设计步骤：

先对系统进行初始化，如：LCD1602初始化，DS1302初始化等，然后才能进入主显示模块，即可在LCD1602上看到相应的信息。对于LCD1602的初始化，主要是对开启显示屏，清屏，设置显示初始行等操作。DS1302的初始化主要是先开启写功能，然后写入一个初始值。

本系统采用的是LCD1602液晶显示器，由于其是本身带有驱动模块的液晶屏，所以对于LCD1602操作程序可分为开显示、设置显示初始行、写数据和清屏等部分。LCD1602的写命令程序和写数据程序分别以子程序的形式写在程序里，以便主程序中的调用。

（1）选择工作方式，计算初值；

（2）采用中断方式进行溢出次数累计；

（3）计时是通过累加和数值比较实现的；

（4）时钟显示缓冲区：时钟时间在方位数码管上进行显示，为此在内部RAM中要设置显示缓冲区，共6个地址单元。显示缓冲区从左到右依次存放时、分、秒数值；

（5）主程序：主要进行定时器/计数器的初始化编程，然后反复调用显示子程序的方法等待中断的到来；

（6）中断服务程序：进行计时操作；

（7）加1子程序：用于完成对时、分、秒的加操作，中断服务程序在秒、分、时加1时共有三种条调用加1子程序，包括三项内容：合字、加1并进行十进制调整、分字。

程序说明：

按K1按键进入设定状态

按K2,依次进入闹钟功能是否启用，闹钟时,分秒,年,月,日及时间时,分,秒的设置,直到退出设置状态按K3,调整是否起用闹钟和调节闹钟时,分,秒,年,月,日,时间的时,分,秒的数字

LCD第二排中间显示小喇叭，表示启用闹钟功能，无则禁止闹钟功能（可在调整状态进行设置）正常状态,LCD上排最前面显示自定义字符,LCD下排最前面闪动"_"

设置状态,LCD上排最前面显示"P",下排最前面在设置闹钟时间时显示"alarm_",其它状态显示

"time"

年代变化2000--2099,星期自动转换

程序中有自定义字符写入

在整个系统中，在单片机的30H、31H和32H中存储当前时间的小时、分钟和秒。由于要用数码管显示当前的时间，必须用到分字和合字，因此在33H、34H、35H、36H、37H和38H中存储当前时间的时十位、时个位、分十位、分个位、秒十位和秒个位，方便显示。

本设计有由四个轻触按键组成的小键盘，这些按键可以任意改变当前的状态。按功能移位键一次，表示当前要校对小时的十位；按第二次，表示当前校对的是小时的个位；按第三次，则表示校对的是分钟的十位；第四次，表示的校对的是分钟的个位。按下数字“+”键和数字“-”键可在当前校对的数字上相应加上1或者减去1。

本设计采用查表方式，在程序里预先存储两个表格，即日常作息时间表和考试时间表，可以通过手动按键来选择所要执行的时间表。并且用红、绿发光二极管来区别当前所执行的时间表。系统开机后，按功能移位键就可以调整当前的时间，整个系统操作简单，功能明确。

显示数据时，先把要显示的数据送到数据缓冲区SBUF中，再从SBUF中显示。串行口缓冲寄存器SBUF器是可直接寻址的专用寄存器。在物理上，它对应着两个寄存器，一个发送寄存器，一个接收寄存器。CPU写SBUF，就是修改发送寄存器；读SBUF，就是读接收寄存器。接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时响应接收器的中断，没有把上一帧数据读走，而产生两帧数据重叠的问题。对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生写重叠的问题。

五、心得体会

在享受我们成果之时,懂得的重要性与高难度性,所以为期一周的单片机课程设计没有浪费,我们从中学到了很多知识.,也让我们对单片机有了更深一步的了解.虽然最后结果是出来了,可这与老师的精心指导是分不开的。

通过对这程序的制作，是我对单片机的基本知识的使用更加熟练，同时也增加了我对单片机的一些认识，在作业完成过程中通过和同学的交流，也增加了合作的技巧。通过查阅资料也学到了一些课本上没有的东西，拓宽了自己的知识面，增加了学好单片机的信心。

这次实训虽然其中会有些错误和失败，但总的来说是受益匪浅，在运用中发现问题，解决问题，就是最大的收获。专心做自己的事，是一种乐趣；互相交流，是大家一起进步的必要过程；上网查阅资料，是获得所需信息的有效途径。我想，这些练习和经验都将是我以后最宝贵的财富！