电子时钟.docx
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电子时钟
电子时钟设计
第一章设计方案
1.1要求
用8051单片机,采用动态扫描的方式,用4位LED数码管显示秒、分值。
晶振采用6MHZ。
具体要求如下:
(1)从右往左显示秒值的个位、十位,分值的个位、十位,个位能向十位进位;
(2)上电后首先显示00,表示从00秒开始计时,当时间显示到59时,4位显示都清零,从零开始。
(3)以三个独立式按键实现复位、启动、停止。
1.2方法
用中断的编程思路使用定时器T0,定时器工作在定时方式,实现1秒定时,每50ms溢出中断一次,中断20次后就到1秒钟;秒表计时显示用动态显示方式实现;通过键盘扫描方式取得KE0、KE1、KE2的键值,用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止、清0等功能。
1.3试验线路分析
4位LED显示的位码由单片机的P2口输出,段码由P1口输出,P2口线与LED之间接有200欧限流电阻;LED为共阳极数码管,显示方式为动态显示方式;3个按键可以采用独立式键盘,其中两个按键分别连接到外部中断INT0、INT1,第3个按键连接到定时器1的T1端口,以中断方式实现键盘的扫描。
动态显示程序中,在单片机内部RAM中设置待显示数据缓冲区,由查表程序完成显示译码,将缓冲区内待显示数据转换成相应的段码,再将段码通过8051的P0口输出;位码数据由累加器循环左移指令产生,再通过P2口输出。
1.4软件设计
整体程序主要分为3个部分:
主程序、显示子程序和定时器中断程序。
主程序主要是初始化部分和不断调用动态显示子程序部分。
动态显示子程序完成四位LED的轮流位扫描,它被主程序不断调用,以保证稳定可靠的显示。
显示时间的刷新由定时器中断产生,定时器每50ms中断一次,当中断20次后(即1s后),对时间单元(秒计数单元、分计数单元)进行更新,然后通过拆字子程序将时间单元里面的十六进制数拆开为两个BCD码,并送到显示缓冲区。
返回主程序后显示缓冲区的待显示数据被刷新一次,数码管相应的显示数值也就随之发生变化。
1.5程序编制
编程时置KE0健为“启动”,置KE1键为“停止”,置KE2键为“清0”,因按键较少,所以采用独立式按键即可满足条件,其中两个按键分别连接到外部接口INT0、INT1,另外一个连接到外部引脚T1,编程时置T1为8位计数方式,初始值设定为0FFH.程序中,INT0、INT1和T1均允许中断,故按键的处理通过各相应中断子程序来完成。
4位LED显示的数据由显示缓冲区30H~33H单元中的数据决定,顺序是从右至左。
动态显示时,每位显示持续时间为1ms,1ms延时由软件实现,4位显示约耗时4ms。
1秒定时采用定时器T0方式1中断,每50ms中断一次,用20H(MCEC)作50ms计数单元,每20次为一个循环体,计满20次,秒计数单元21H(SEC)加1。
21H、22H单元的数据均采用十六进制计数,该数据被拆成个位和十位两个数据后分别送至显示缓冲区的30H、31H、32H、33单元。
1.6资源分配表
名称
地址分配
用途
初始化值
MSEC
20H
定时器50ms计数单元
14H
SEC
21H
秒计数单元
00H
MIN
22H
分计数单元
00H
30H~35H
显示缓冲区
00H
30H:
秒的个位
31H:
秒的十位
32H:
分的个位
33H:
分的十位
40H以上
堆栈区
表1-1资源分配表
第二章8051芯片介绍
8051芯片内部有一高增益反相放大器,用于构成振荡器,反向放大器输入端为XTAL1,输出端XTAL2。
在XTAL1和XTAL2两端跨接一个石英晶体及两个电容就构成了稳定自激振荡器,电容器C1和C2通常都取30PF左右,对振荡频率有微调作用。
振荡频率范围是1.2-12MHZ。
2.1电源引脚
Vcc40电源端
GND20接地端
*工作电压为5V,另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V,引脚功能一样。
2.2外接晶体引脚
图2-1外接晶体引脚
XTAL119
XTAL218
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。
内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF左右。
*型号同样为AT89C51的芯片,在其后面还有频率编号,有12,16,20,24MHz可选。
大家在购买和选用时要注意了。
如AT89C5124PC就是最高振荡频率为24MHz,40P6封装的普通商用芯片。
2.3复位RST9
在振荡器运行时,有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引腿时,将使单片机复位,只要这个脚保持高电平,51芯片便循环复位。
复位后P0-P3口均置1引脚表现为高电平,程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。
当复位脚由高电平变为低电平时,芯片为ROM的00H处开始运行程序。
常用的复位电路如图所示。
*复位操作不会对内部RAM有所影响。
图2-2常用复位电路
2.4输入输出引脚
(1)P0端口[P0.0-P0.7]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口,端口置1(对端口写1)时作高阻抗输入端。
作为输出口时能驱动8个TTL。
对内部Flash程序存储器编程时,接收指令字节;校验程序时输出指令字节,要求外接上拉电阻。
在访问外部程序和外部数据存储器时,P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线,访问期间内部的上拉电阻起作用。
(2)P1端口[P1.0-P1.7]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接收低8位地址信息。
(3)P2端口[P2.0-P2.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接收高8位地址和控制信息。
在访问外部程序和16位外部数据存储器时,P2口送出高8位地址。
而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
(4)P3端口[P3.0-P3.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接控制信息。
除此之外P3端口还用于一些专门功能,具体请看表2-2.。
P1-3端口在做输入使用时,因内部有上接电阻,被外部拉低的引脚会输出一定的电流。
P3引脚
兼用功能
P3.0
串行通讯输入(RXD)
P3.1
串行通讯输出(TXD)
P3.2
外部中断0(INT0)
P3.3
外部中断1(INT1)
P3.4
定时器0输入(T0)
P3.5
定时器1输入(T1)
P3.6
外部数据存储器写选通WR
P3.7
外部数据存储器写选通RD
表2-1端口引脚兼用功能表
第三章硬件线路设计图
图3-1硬件线路设计图
第四章程序流程图
主程序显示子程序
定时器中断子程序(如下图):
第5章系统软件编程
MSECEQU20H50ms计数单元;
SECEQU21H;秒单元
MINEQU22H;分单元
;----------------各程序入口----------------
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0003H
AJMPKE1
ORG000BH
AJMPCONT
ORG0013H
LJMPKE0
ORG001BH
LJMPKE2
;------------------主程序-----------------
;-----------------初始化部分-------------
MAIN:
MOVTMOD,#61H;置T0方式1定时,T1方式2计数
MOVTH0,#0F6H;T0置初值
MOVTL0,#3CH
MOVTH1,0FFH;T1置初值
MOVTL1,#0FFH
MOVSEC,#00H;60s计数单元置初值
MOVMIN,#00H;分单元置初值
MOVMSEC,#14H;50ms计数单元置初值
MOVSP,#3FH;堆栈指针置初值
MOV30H,#00H;显示缓冲区清0
MOV31H,#00H
MOV32H,#00H
MOV33H,#00H
MOVIE,#8FH;打开中断源
SETBTR1;启动定时器1
CLRA;累加器清0
START:
LCALLDISP;调显示子程序
SJMPSTART;跳动START,不断调显示子程序
;-----------------显示子程序部分--------------
DISP:
MOVR2,#04H;LED待显示位数送R2
MOVR1,#00H;设定显示时间
MOVR4,#08H;共阳管的位码初始值,从右端LED管先亮
MOVR0,#30H;显示缓冲区首址送R0
MOVA,@R0;秒显示个位送A
DISP1:
MOVDPTR,#TAB;指向字形表首址
MOVCA,@A+DPTR;查表取得字形码
MOVP1,A;字形码送P0口
MOVA,R4;取位选字
MOVP2,A;位码送P2口
DJNZR1,$;延时0.5ms
DJNZR1,$;延时0.5ms
RRA;位选字右移位
MOVR4,A;移位后的位选字送R4
INCR0;指向下一位缓冲区地址
MOVA,@R0;缓冲区数据送A
DJNZR2,DISP1;未扫描完,继续循环
SJMPDISP
RET
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;共阳极LED字型表
DB92H,82H,0F8H,80H,90H
;-------------按键0中断服务程序-------------
;功能:
启动
KE0:
SETBTR0;启动定时器0,开始计时
RETI;中断返回
;--------------按键1中断服务程序-----------
;功能:
暂停
KE1:
CLRTR0;关闭定时器0,暂停计时
RETI;中断返回
;--------------按键2中断服务程序-----------
;功能:
清0
KE2:
MOVSEC,#00H;秒清0
MOVMIN,#00H;分清0
MOV30H,#00H;显示缓冲区清0
MOV31H,#00H;显示缓冲区清0
MOV32H,#00H
MOV33H,#00H
RETI
;---------------定时器中断子程序-------------
;功能:
50ms执行一次,完成秒、分单元的刷新并拆开放到显示缓冲区
;出口:
显示缓冲区30H~33H中存放的待显示的4个数据
CONT:
PUSHACC;保护现场
MOVTH0,#3CH;重置定时器初始值
MOVTL0,#0B0H
DJNZMSEC,RN;判断到20次吗,若未到说明没有到1s
;直接返回主程序:
否则说明1s到
MOVMSEC,#14H;1s到,重置50ms定时器溢出次数初始值为20次
INCS
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