电子时钟的设计与实现

电子课程设计

电子时钟的设计与实现

学院:电子信息工程学院

专业班级：08级电信一班

学号：

姓名:秦训钢

2００9年6月2５日

摘要：

电子钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所。本系统采用本系统以AT89S５２为主控芯片，实现电子时钟的设计，并考虑节约系统的硬件,能用软件实现的功能尽量都用软件实现。而且达到时钟功能为24小时的计时方式，显示时、分；具有快速校准时、分的功能；根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整;然后输出到4位的LED显示器显示出来。

关键词AT８9S52定时器按键数码管

目录

1．设计任务 (4)

2．设计方案与实现 (5)

硬件设计 (5)

软件设计 (7)

3．总结 (8)

4．附录......................................................................．9 元件清单................................................................1０程序清单 (10)

5参考文献………………………………………………………１4

1设计任务：

1) 题目

4位LED数字时钟的设计

2）技术指标及设计要求

(１)显示小时、分钟时间 (２）实现秒的量化显示 (3）具有调整时间功能

（4）开机复位显示及手动复位显示功能 3） 给定条件及器件 (1）单片机及相关外围器件 (2）直流稳压电源5V （３）万用电路板 (4）４联共阳数码管 2 设计方案及实现 1） 硬件设计 （1)相关器件介绍

数码管介绍： 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发

光二极管单元（多一个小数点显示）;按能显示多少个“8”可分为１位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(ＣＯM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应

(a) 4联LED 数码显示

(b) 4联LED 数码显示

图3 四位LED 数码a b

c d

e f

g h CO

b f a a b

c

d

e

f

g

h a b c d

e f

g h

a

b

c d

e f

g h g CO

h d CO

e

CO

c ④ ③ ② a b c

d e

f g h

a b f g h c d e

CO (a) LED 数码显示(b) LED 数码显示

图1 一位LED 数码a g h

COM

(c) 共阳极结构

90

E B 图2 9012和LED 引

3

图 4 按键引线排1 2 3 4

or _

+

VCC VSS

XTAL2XTAL1RST

P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7

P1. 0P1.1

P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6

P1.7

P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0

ALE P3. 0P3.1

P3.2 P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

EA PSEN RXD/

TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/RD/239134567891011121314151617181920

40

383736353433323130292827262524242221

80318051 875189C51

字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极CO Ｍ接到地线GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。

本设计采用共４联共阳数码管 数码管的驱动方式

数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,因此根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。

① 静态显示驱动:静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一

个段码都由一个单片机的I ／Ｏ端口进行驱动,或者使用如BC Ｄ码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用Ｉ/Ｏ端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×８＝４0根Ｉ／O 端口来驱动,要知道一个89S ５２单片机可用的I ／O 端口才32个呢:)，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。

② 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显

示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划＂a,ｂ，c,d,ｅ,f ，g ，ｄｐ"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM 增加位选通控制电路,位选通由各自独立的Ｉ/Ｏ线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端,就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1~２m ｓ,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O 端口，而且功耗更低。

本设计采用动态扫描的方式进行显示 单片机(ＡT ８9S ５2）介绍:

主要性能

与MC Ｓ-５1单片机产品兼容 、8K 字节在系统可编程 F ｌash 存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作: 0Ｈz~33H ｚ 、 三级加密程序存储器 、 32个可 编程I/O 口线 、三个1６位定时器/计数器 八个 中断源 、全双工UAR Ｔ串行通道、 低功耗空 闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、 看门狗 定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。

功能特性描述

At ８9s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 ８K 在系统可编程Ｆｌash 存储器。使用Ａtm ｅl 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业８０C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Ｆlas ｈ允许程序存储器在系统可编程,亦适

于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的８ 位C ＰＵ 和在系统可编程Fla ｓh ，使得A Ｔ８9S5２为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S ５2具有以下标准功能: 8k 字节Ｆｌash ，２5６字节RAM ， 32 位I/Ｏ 口线,看门狗定时器，2 个数据指针,三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外,AT ８９Ｓ5２ 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作,允许RAM 、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RA Ｍ内容被保存,振荡器被冻结， 单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止

电路设计

电路原理图如下所示，单片机采用内部有8kb 的ｆlash RO Ｍ与8０C ５1完全兼容的AT89S52单片机，扩展4位共阳极LED 数码显示器,采用动态显示方式，显示段码由P0口提供，位码由P2.4~２.7提供，扩展2个独立式按键用于时间的设定及调整。

软件设计：

（1）

软件设计基本思想：由单片机的定时器T ０产生0.05s 的时间基准，通过计数得到时钟的秒、分、时信号,由显示子程序送数码管显示器显示，键盘工作在扫描方式，当有键按下时，通过键处理程序完成时间的调整。

(2） 程序流程图如下：

图6 时钟电路

_

调试

通过烧录器将软件烧录到单片机后数码管显示不正常,经检查是硬件电路的复位按键接错,导致系统总是复位无法正常工作，经修改后显示正常。

总结：

经过了一个多星期的学习和工作，我终于完成了单片机时钟课程设计。从开始接到论文要求到时钟的实现，再到论文文章的完成,每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。

这次论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。通过本次毕业设计，，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力,单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。

附录：

(1)元器件清单：

（2）程序清单

;＝==＝＝===========＝=============＝=＝=＝=====＝===========

;预定义部分:

;==＝＝====＝==＝==＝＝==＝＝＝＝=======＝＝==＝=＝=======＝====＝==＝BUF EQU６EH

SBＦＥQU 6FＨ

MBＦＥQU 70H

HBＦＥＱU 71Ｈ

FGW EQU 7６H

ＦSW EQU77H

ＳGＷEQU 78H

SSＷＥQU 79H

B05 ＢIT 00Ｈ;0.5s标志

SＳ2 BIT P3．１

SS1 BIT Ｐ3．0

;＝＝==＝===＝==＝==========================＝=＝======＝====

；初始化及主程序

;==＝＝===＝＝=====＝=========＝==＝＝＝=====＝=＝＝＝＝======＝===＝ＯRG０000H

LJMP ?MAＩN

ORG ００0BH

LＪMP ?ＴOCLOCK ;0.０5ｓ中断服务程序

ORＧ0100H

MAIN: MＯV ＩE,＃0０H

MＯV SP,＃30Ｈ; 堆栈指针

20Ｈ,#0０H ??;清标志

MOV ?

CLR?A ?;A＝00Ｈ

ＭＯV ?BUF,A ???;ＢUF清０

MOV ?SBF,A ;ＳBF清0

MOV MＢF，A ；ＭBＦ清0

MOＶ?HBＦ,＃0CH ???;初始时钟显示12:0０

MＯV ?ＴMＯＤ,#０1H???；定时器Ｔ０工作在方式1

MOＶ?TH0,#3CＨ??;T0用于时钟定时，０.0５s定时初值

MOV ?TＬ０,#０B0H

ＳＥＴB ?PＴ0??;T０高级优先

ACAＬL PUＴＤ＿ＰＲG ???;调用向显示缓冲区放数子程序

ACALＬ DISＰ＿PＲG???;调用显示子程序

LCALL?YS20MS

ＳETB EA?；开中断

SEＴＢET0

SETＢTＲ0 ???;启动定时

NOP

NOＰ

LOＯ_１:ACALL PUＴD_PRG ??;调用向显示缓冲区放数子程序

ＡCALＬＤIＳＰ_ＰＲG ;调用显示子程序?ACAＬL JPCL_PＲG ??;调用键盘扫描处理子程序

?SJMPＬOO＿1

;＝＝=＝＝＝=＝=＝==＝==＝============＝==＝====＝===＝＝==＝＝＝＝＝=== ;T0中断服务程序

;＝=＝==＝==＝===＝===＝＝＝=====＝======＝==＝====＝＝===＝=＝＝==== TOCLOCK: MOV ?TH0，#３CH

?ＭOV ?TL0,#0Ｂ７H

?PＵSＨPSＷ

?PUＳＨACＣ

ＩNＣ?BＵF??;BUF+1

MOＶA，BＵF

CJNＥＡ,#10，CＬOＣK_1

ＳETB B05??；置位0.５s标志

ＣＬＯCK_１: ＣＪＮE A,#20,ＤK1３?；累计20次为1s

CLＲ?B0５??；清除0．５ｓ标志

?ＭOV ?BＵF，＃00H

MOV ?Ａ，SBF ?;修改秒计数单元

?INC ? A

ＭＯＶSＢＦ,Ａ??;

?CJNE ?Ａ,#60,DK13 ?;不到60，返回

?ＭOV ＳBF，＃00H ??；等于60,计数单元清0 MＯV A,ＭBF ???;修改分计数单元

?INＣ?A

?MOV MBF，A

ＣJNＥ?A,#60,ＤK1３

?MＯＶ MBF,＃00Ｈ

?MOV ?A,ＨBF ?；修改时计数单元

?ＩＮC ?Ａ

MOＶHBＦ,A

?CＪNE ?Ａ,＃24,DK１3

MOV ?HBF,#0０H

?ＳＪＭP ?DＫ13

DＫ1３:??POP ?ＡCC

ＰOP PSW

?RETI

;==＝＝==＝=＝=＝＝==＝==＝＝===＝＝＝==＝======＝==============＝===

;向显示缓冲区放数子程序

;＝=＝======＝=＝==＝==＝=＝=＝＝=＝===＝＝===＝===＝=========＝=＝===

PＵTD_ＰRG: PＵＳH PSW ???;保护现场,(RS1，RS0）

PUSHＢ

?ＰUSH ?ＡCC

PUTＤ2: MＯＶ A,MBＦ??;ＭBF中内容送入A

?AＣALＬ?CＨU１0 ???；调用除１０程序

? MＯV FGW,B??；分个位送显缓７6H

MＯＶＦSW,A ?;分十位送显缓77H

PUＴＤ5:?MＯV Ａ,HBF ???;HBＦ中内容送入Ａ

ACALL CHU１0 ???；调用除10程序

?MOＶSＳW,A ?;时十位送显缓７9H

PUTD１０:?MOV ?ＳGW，B ???;时个位送显缓78H

PＵTＤ9:POP?ACC

POP Ｂ?? ;恢复现场

?POP PSＷ??;恢复(ＲS１，ＲS0)

RＥT ??;子程序返回;=＝=＝=＝==＝＝=＝=＝＝＝＝====＝======＝＝＝===＝＝==＝=＝＝＝==＝＝=＝====＝；除1０子程序

;===========＝=＝=======＝=＝=＝＝＝＝=＝＝=======＝＝＝＝=====＝===== CHU１０:MOV Ｂ，#0AH

DIＶAＢ

RET

;＝=＝=＝==＝===＝=====＝=＝===＝==＝==＝＝========＝=======＝＝====＝

;显示子程序(须将显缓中十进制数转换成七段码,再送数码显示器）

;==＝====＝===＝==＝＝＝＝======＝==＝＝=====＝==＝==＝=====＝=＝=====

DＩSP＿PRG:?PUSH PSW

ＳETB RＳ０?；转工作寄存器组１

CLR?RS1

PUSＨ?ACC ???;保护现场

?MOV A,Ｐ2

ORL A,#０F0Ｈ??;高４位置1

?ＭOV?P２,Ａ???;关闭显示

MOV R0,#FGＷ

?MＯV?ＤPTR,#ＴABD

?MＯＶ?A,@Ｒ0

?MOVC ?A,＠A+ＤPTR

?MＯV?P0,A

?CLＲＰ2．4 ??;点亮1位

ＬCALL ＹＳ２0MS

INC R０

MOV ＤＰTR,#TABD

MOＶA，@R0

MOＶC A，@A＋DＰTR

MOＶＰ0,A

SETB P２.4

CＬR P2.５?;点亮2位

ＬＣAＬL YS2０MS

ＩＮＣＲ0

MOV DPTＲ,＃TAＢD

MＯV Ａ,＠R0

MOVC A,@A+DPTR

JNＢB０５,DＩSP＿1

ANL A,#7FH?；点亮小数点

DISＰ＿1:?MOV P0,A

SETB P2.5

CＬR P2.6 ?；点亮３位

ＬCALＬYS２０MS

INC R0

ＭＯV DPTR,#ＴＡBD

ＭOV Ａ，@R0

ＣJNＥA,#０0H,ＤIＳP_2

MＯV A,#0ＡＨ;最高位为0,显示灭

DISP＿2: MOVC A，@A+ＤPTR

?MOV Ｐ0，A

?ＳＥTB P２.６

?ＣLＲP2.7?;点亮4位

LCＡＬL YS20MS

?SETB P２．７

POP ACC ;恢复现场

?ＰＯP PSW ;返回工作寄存器组

?RET ；子程序返回

TABD: DＢ0C0Ｈ,0F9Ｈ,０A4H，0B０Ｈ，99H,92H,82H，０F8Ｈ，80H，９０H,0ＦFH ；===＝==＝==＝＝====＝====＝======＝＝=======＝=====＝====＝======

;键扫描处理子程序

；==＝======＝=====＝=======＝=＝==＝＝＝=＝＝====＝=＝=＝＝===＝====＝＝JPCL_PＲG: JＢ?SS1,JP_1 ??;S1未按下转查S2

?ACALＬDＥLＹ10 ?;延时消抖

?JB ?SＳ1,JP_1

JP_2: ACAＬLＰＵTＤ_PRG

ACALL DIＳP_PＲG

?JＮB SS1,JP_2;等待S１键释放

MOＶＡ,HＢF ;修改时计数缓冲单元

ADD A,#1

?CJNE A，#24,JP_3 ;是否等于2４

??CＬRＡ?;等于24时单元清０

ＪP_3:?ＭOV HBF，A ?;保存结果

?RＥT???;返回

JP＿１: JB ＳＳ２,ＪP＿４?;S2未按下转返回

?ACALＬDELY1０

JB ?SＳ2,JP_4

JＰ_5:?ＡCAＬL PＵＴD_PＲG

ACAＬL ?DIＳP＿PＲG

?JＮＢSS2,ＪP_５

?MOV?Ａ,MＢF

?ＡDD?A,#1

CＪＮE A,#60,JＰ_6

CLＲＡ

JP_6: ＭOV ?MBＦ,A

JP_４:?RET

；＝===＝＝=================＝===＝==＝===========＝========== ;延时子程序

;===＝=＝===＝===================＝＝=＝==＝========＝====＝＝== DEＬＹ10:ＭＯV R6，#20

DEＬ_２:?MOV Ｒ7,#7DH

ＤEＬ_1: NOP

?NOＰ

?ＤJNZ Ｒ7,DEL_1

?DJNZ R６,DＥL_2

?RET

YＳ20MS: MOV Ｒ6，#０6Ｈ

DL２:?ＭOＶR7,#１00

DL1:?NＯP

?ＮOP

DJNZ R7,ＤL1

?DＪＮZ R6,ＤＬ2

RET

END

参考文献

李国兴《单片机开发应用技术》北京大学出版社

AT89S52使用手册