用8031单片机CPU及接口电路设计一个时钟

用8031单片机CPU及接口电路设计一个时钟

第一章设计说明 (3)

1.1 设计内容 (3)

1.2 设计要求 (3)

1.3设备及工作环境 (3)

第二章硬件方案 (3)

2.1 设计思路 (3)

2.2 原理电路图 (4)

2.3 主要元件功能说明 (5)

2.4 硬件工作原理阐述 (6)

第三章软件方案 (6)

3.1 分析论证 (6)

3.2 程序流程图 (8)

3.3 程序清单 (12)

第四章调试过程及结果分析 (18)

第五章设计总结 (19)

参考文献 (19)

第一章设计说明

1.1设计内容

用8013单片机CPU及接口电路设计并实现显示时间的实时时钟。

1.2设计要求

（1）在ZY15MCU12BD型综合单片机试验箱的硬件结构上编写软件完成设计。

（2）程序的首地址应使目标机可以直接运行，即从0000H开始。在主程序的开始部分必须设置一个合适的栈底。程序放置的地址

须连续且靠前，不要在中间留下大量的空间地址，以使目标机

可以使用较少的硬件资源。

（3）6位LED数码管从左到右分别显示时. 分. 秒（各占用2位），采用24小时标准计时制。开始计时时为000000，到235959

后变成000000.

（4）在XD1—2键盘上选定3个键分别作为小时. 分. 秒的调校键。

每按一次键，对应的显示值便加1。分. 秒加到59后变为00;

小时加到23后再按键即变为00.再调校时均不向上一单位进

位（例如分加到59后变为00；但小时不发生改变）.

（5）软件设计必须使用8031片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法。

（6）上机调试程序。

（7）写出设计报告。

2.3设备及工作环境

(1) 硬件：计算机一台、ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、通讯电缆一根。

(2) 软件：Windows操作系统、Keil C51软件。

第二章硬件方案

2.1 设计思路

电子时钟主要由显示模块、校时模块和时钟运算模块三大部分组成。其中校时模块和时钟运算模块要对时、分、秒的数值进行操作，并且秒计算到60时，要自己清零并向分进1；分计算到60时，要自己清零并向时进1；时计算到24时，要清零。这样，才能循环记时。

2.2硬件结构及原理电路图

1.3主要硬件元件功能说明

2.3. 1 8255A的主要功能：

本数字时钟采用8255接口芯片作为显示/键盘接口电路。适用线选法对8 055选中其工作。方法为：在P2.6引脚上接一反相器与8255的片选线C S(底电平有效)相连。当P2.6=1则表示地址4000H，此时CS=0。此时选中8255工作且选中地址4000H。

对8255接口电路 8255的地址分配：A口：4000H B口：4001H C口：4002H 控制口：40 03H

8031的P0口与8255的数据线相连，同时P0口接一个锁存器，即7 4LS373的Q0、Q1与8255的地址线A0、A1相连。

当ALE=1时，锁存器74LS373工作，锁存地址A0、A1，A1A0有四种组合00、01、10、11这与线选初始地址4000H结合可得到四个地址4000H、4 001H、40002、4003H，此时可正好分配8255的4个端口地址，即A口：4 000H、B口：4001H、C口：4002H、控制口：4003H

2. 3. 2 89C51的主要功能：

89C51是8位CPU，具有片内振荡器和时钟电路，2个16位的定时器/计数器，5个中断源，两个中断优先级。本实验中使用的是8031单片机。8 031的内部没有ROM，需外接外部ROM，但本实验硬件中不需要扩展外部R OM电路图。

2. 3. 3 时钟电路的主要功能：

8031单片机的时钟信号通常用内部振荡方式得到：

在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如下图所示。

图中，电容器Col，C02起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。晶振频率的典型值为12MHZ，

2.4硬件工作原理阐述

电子时钟主要由8031片内定时器定时中断，并取一存储单元作为计数器使用，每中断一次，在中断服务程序中使计数器加1、8031芯片、74LS3 73锁存器、8255A接口芯片、74LS240驱动器、LED数码显示管和4*4

键盘组成。主要用8031片内定时器定时中断服务程序完成秒、分、时的运算即计时功能，TIME0的中断服务程序完成调时、调分、调秒功能。8 255A负责将内存里的时位、分位和秒位数值输出到数码管。同时按键01键、02键、03键是分别对时、分、秒的加1校对；05键、06键、07键时分别对时、分、秒的减1校对；00键是清零键。并且开机时时钟时从0 00000开始计时的，到235959时在回到000000.

第一章软件方案

3.1 分析论证

此实时时钟的设计与实现，主要采用了6只LED数码管，8031内部二进制16位定时器/计数器，可编程中断控制器8031等芯片，包括显示模块，运算模块和校时模块三大功能模块。

3.1.1、显示模块：

用8255控制，用数码管的显示功能来设计。显示部分硬件用六只LED为显示管，这些LED发光二极管的阴极是互相连接在一起的，所以称为共阴极数码管。通过在这8只发光二极管的阳极加+5 V或0 V的电压使不同的二极管发光，形成不同的数字。该模块主要是将运算模块和校时模块运算出来并存放在内存单元里的十六进制表示的时位、分位和秒位数值转化为十进制，并通过8只数码管显示出来。该模块实现的硬件是DVCC－8086JH实验箱中的LED单元，采用软件译码，即在程序中设置一个段选码表。CPU直接往LED输出八段代码，省去了硬件译码器。A0～A3作为