51单片机数码管时钟电路的设计AT89C51.docx

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51单片机数码管时钟电路的设计AT89C51

广东石油化工学院

《51单片机原理与实践》课程设计报告

学院

计算机与电子信息学院

专业

班级

学号

姓名

指导教师

课程成绩

完成日期

2010年12月27日

数码管时钟电路的设计

一、设计目的：

通过这次课程设计掌握单片机系统的基本设计步骤及设计思路，掌握汇编语言的用法及各种指令的含义，比较熟练的运用指令进行单片机系统的设计的，熟悉用KEIL软件进行汇编语言的汇编，以及把代码写入实验板中，观测代码结合实际的运行结果后进行调整，体会到编程的分析问题、确定算法、画程序流程图、编写程序、程序功能模块化的优点的各各步骤。

二、设计要求：

LED数码管时钟电路采用24h计时方式，时、分、秒用六位数码管显示。

该电路采用AT89C2051单片机，使用3V电池供电，只使用一个按键开关即可进入调时、省电（不显示LED数码管）和正常显示三种状态。

三、设计实验内容：

1.硬件的设计

其采用AT89C51单片机应用设计，LED显示采用动态扫描方式实现，P0口输出段码数据，P2口输出位码数据，P1.1、P1.2接按钮开关。

为了提供LED数码管的驱动电流，采用6MHz晶振。

2.系统总体分析

系统主要包含四大模块：

显示模块、时间计时模块、模式切换模块和模式设置模块。

●显示模块：

主要由主循环负责。

内存中开辟了一段8字节的内存空间，用作数据显示的字符缓冲区。

主循环不断将缓冲区中的字符呈现至数码管。

●时间计时模块：

电子钟的核心模块，记录了时间的时、分、秒信息。

●模式切换模块（MODE）：

切换电子钟的设置模式，包括时设置、分设置、秒设置、闹铃开关设置、闹铃时设置和闹铃分设置。

相关数据被设置时将闪烁显示。

●模式设置模块（CONFIG）：

通过判断设置模式（MODE），执行相应的设置。

如时、分、秒的增1以及闹铃开关的变换。

另外，主循环还负责扫描键盘，检测相应键是否被按下，若MODE键被按下则在特定单元中登记该功能，并启动定时器1，然后返回继续执行显示功能。

在定时器1中断时，被登记的功能正式执行。

期间用时约10ms，用以消除机械抖动。

主循环流程图大致如下：

图

（一）主循环流程图

定时器1中断服务程序流程图如下：

图

（二）定时器1中断服务程序流程图

3.系统主要程序的设计

1）主程序

本设计中的主程序主要负责对键盘扫描及显示数据，还包括判断是否闹钟正在活动。

若键盘中的P1.6（模式键）或P1.7（设置键）被按下，登记将被执行的功能，主循环不负责功能模块的执行。

若闹钟正在活动，调用蜂鸣函数。

其中bPalse标识了一秒的前半秒和后半秒，是为了控制显示数据的半秒闪烁。

主函数还包含初始化操作，以下省略。

loop:

MOVB,#01111111B；位选通信号

MOVR0,#prebuf-01H；数据缓冲区

nextnum:

ACALLkeyscan；扫描键盘

INCR0

MOVA,@R0

PUSHACC

MOVA,B

RLA

MOVB,A

JBbPalse,show

ORLA,dmask

JNBbAlaIng,show

MOVled,#0FFH

ACALLbeeponce若闹铃活动，调用蜂鸣函数

DECSP

SJMPloop

show:

PUSHACC

ACALLdisplayone在特定数码管显示数据。

DECSP

DECSP

ACALLdelay

CJNER0,#prebufend,nextnum

SJMPloop

keyscan:

JNBkeym,keymode；若切换键被按下，登记“切换”功能

JNBkeyc,keyconf；若设置键被按下，登记“设置”功能

RET

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

;

;logfunction'mode'

;

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

keymode:

MOVfunclog,#01H;keyact

ACALLfuncperform；激活“功能执行模块”（见下文），

RET

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

;

;logfunction'config'

;

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

keyconf:

MOVfunclog,#02H

ACALLfuncperform；激活“功能执行模块”（见下文）

RET

2）显示子程序

在特定数码管显示数据，通过堆栈传递参数。

第一个参数是待显示的字符，第二个参数是位选通信号。

函数通过查字形码表将字形显示至数码管。

displayone:

PUSHACC

PUSHPSW

MOVA,R0

PUSHACC

PUSHB

MOVPSW,#00H

MOVA,SP

SUBBA,#07H

MOVR0,A

MOVA,@R0

INCR0

MOVB,@R0

PUSHDPL

PUSHDPH

MOVDPTR,#metrix

MOVCA,@A+DPTR

JNBbPalse,noft

ANLA,ft

noft:

MOVlmask,B

MOVled,A

POPDPH

POPDPL

POPB

POPACC

MOVR0,A

POPPSW

POPACC

RET

3）定时器TO中断服务程序

电子钟的计秒程序，负责计算时间。

act:

;maintimeractor

CJNER2,#0BH,con

CLRbPalse;palsepersecond

con:

DJNZR2,leave

MOVR2,#14H

PUSHACC

PUSHPSW

MOVPSW,#00H

MOVA,s;s

INCA

DAA

MOVs,A

CJNEA,#60H,incn

MOVs,#00H

MOVA,m;m

INCA

DAA

MOVm,A

CJNEA,#60H,incn

MOVm,#00H

MOVA,h;h

INCA

DAA

MOVh,A

CJNEA,#24H,incn

MOVh,#00H

incn:

SETBbPalse

JNBbAlaOn,alarmoff

ACALLcheckala;checkalarmwhenalarmisON

alarmoff:

MOVA,npage

ANLA,#02H

JNZskip

ACALLprepare

skip:

POPPSW

POPACC

leave:

MOVTH0,#03CH

MOVTL0,#0B0H

RETI

4）模式切换程序

切换设置模式，包括时间时设置、时间分设置、时间秒设置、闹铃开关设置、闹铃时设置、闹铃分设置。

mode:

;mode

;SETBP3.2

PUSHACC

PUSHPSW

PUSHDPL

PUSHDPH

JNBbAlaIng,modeskip

SETBbKick;stopalarm

CLRbAlaIng

SJMPmodeleave

modeskip:

MOVnpage,#00H

MOVDPTR,#maskdat

MOVA,cmode

INCA

CJNEA,#07H,enmode

MOVA,#00H

enmode:

MOVcmode,A

ANLA,#04H

JZnotalapage

MOVnpage,#02H

ACALLpreala；时钟调整页准备

notalapage:

MOVA,cmode

MOVCA,@A+DPTR

MOVdmask,A；设置时闪烁

modeleave:

POPDPH

POPDPL

POPPSW

POPACC

RET

5）模式设置程序

对时间量执行加1，特别的闹铃开关执行开关设置。

conf:

;conf

;SETBP3.3

PUSHACC

PUSHPSW

MOVPSW,#00H

MOVA,cmode

PUSHDPL

PUSHDPH

JNBbAlaIng,confskip

;SETBbKick;stopalarm

;CLRbAlaIng

SJMPconfleave

confskip:

MOVDPTR,#confset

RLA

JMP@A+DPTR

set1:

；时设置

MOVA,h

INCA

DAA

MOVh,A

CJNEA,#24H,notset

MOVh,#00H

SJMPnotset

set2:

；分设置

MOVA,m

INCA

DAA

MOVm,A

CJNEA,#60H,notset

MOVm,#00H

SJMPnotset

set3:

；秒设置

MOVA,s

INCA

DAA

MOVs,A

CJNEA,#60H,notset

MOVs,#00H

SJMPnotset

setae:

CPLbAlaOn;闹钟开关

SJMPnotseta

setah:

MOVA,ah;闹钟时设置

INCA

DAA

MOVah,A

CJNEA,#24H,notseta

MOVah,#00H

SJMPnotseta

setam:

MOVA,am;闹钟分设置

INCA

DAA

MOVam,A

CJNEA,#60H,notseta

MOVam,#00H

notseta:

ACALLpreala

CLRbKick

SJMPconfleave

notset:

ACALLprepare

confleave:

POPDPH

POPDPL

POPPSW

POPACC

RET

confset:

SJMPconfleave

SJMPset1

SJMPset2

SJMPset3

SJMPsetae

SJMPsetah

SJMPsetam

6）功能执行程序

执行程序负责执行被登记的功能，功能由主循环扫描键盘并登记。

主循环中，当扫描到有键盘按下时，登记下将被执行的功能，然后启动定时器1，定时器1的中断服务程序即是功能执行程序，中断程序分析并执行被登记的功能。

encperform:

CLRTR1;actonce

PUSHACC

PUSHPSW

MOVA,funclog

CJNEA,#01H,encconf

JNBkeym,encperformleave;actionjustatbuttonup;

ACALLmode;do'mode'function

SJMPencperformleave

encconf:

CJNEA,#02H,encperformleave

JNBkeyc,encperformleave;actionjustatbuttonup;

ACALLconf;do'config'function

encperformleave:

POPPSW

POPACC

RETI

四、完整源代码

sEQU30H

mEQU31H

hEQU32H

dmaskEQU33H

cmodeEQU34H

ftEQU36H

prebufEQU37H;8bytebuffer

prebufendEQU3EH

amEQU3FH;alarmminite

ahEQU40H;alarmhour

npageEQU41H;functionpage

funclogEQU42H;functoact

stackEQU4FH

;pin

ledEQUP0

lmaskEQUP2

beepEQUP3.3

keymEQUP1.6;key'mode'

keycEQUP1.7;key'config'

;bitaddr

bPalseEQU00H

bAlaIngEQU01H

bAlaOnEQU02H

bKickEQU03H

;metrixelement

m_noneEQU0AH

m_oEQU0BH

m_fEQU0CH

m_nEQU0DH

org0000H

LJMPstart

org0003H

LJMPmodelogger;INT0tomode

org000BH

LJMPact;timer

org0013H

LJMPconflogger;INT1toconfig

org001BH

LJMPencperform;performer

org0100H

start:

MOVSP,#stack

MOVTMOD,#11H

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

MOVR2,#14H;R2usedbyT0

MOVs,#00H

MOVm,#00H

MOVh,#00H

MOVdmask,#00H

MOVcmode,#00H

MOVnpage,#00H

MOVah,#23H

MOVam,#59H

SETBEA

SETBET0;T0

SETBPT0

SETBTR0

SETBET1;T1

SETBEX0;INT0

SETBIT0

SETBEX1;INT1

SETBIT1

SETBP3.2

SETBP3.3

SETBkeym

SETBkeyc

CLRbAlaIng

CLRbAlaOn

CLRbKick

loop:

MOVB,#01111111B

MOVR0,#prebuf-01H

nextnum:

ACALLkeyscan

INCR0

MOVA,@R0

PUSHACC

MOVA,B

RLA

MOVB,A

JBbPalse,show

ORLA,dmask

JNBbAlaIng,show

MOVled,#0FFH;clrledwhenalarm

ACALLbeeponce

DECSP

SJMPloop

show:

PUSHACC

ACALLdisplayone

DECSP

DECSP

ACALLdelay

CJNER0,#prebufend,nextnum

SJMPloop;endstart

beeponce:

CPLbeep

MOVR5,#02H

beeploop2:

MOVR6,#0FFH

beeploop1:

NOP

DJNZR6,beeploop1

DJNZR5,beeploop2

RET;endbeeponce

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

;;displayonecharacter

;

;@paramcharCharactertodisplay

;@parammaskPositioncharactertodisplay

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

displayone:

PUSHACC

PUSHPSW

MOVA,R0

PUSHACC

PUSHB

MOVPSW,#00H

MOVA,SP

SUBBA,#07H

MOVR0,A

MOVA,@R0

INCR0

MOVB,@R0

PUSHDPL

PUSHDPH

MOVDPTR,#metrix

MOVCA,@A+DPTR

JNBbPalse,noft

ANLA,ft

noft:

MOVlmask,B

MOVled,A

POPDPH

POPDPL

POPB

POPACC

MOVR0,A

POPPSW

POPACC

RET;enddisplayone

delay:

PUSHACC

MOVA,R5

PUSHACC

MOVA,R6

PUSHACC

MOVR5,#03H

dloopo:

MOVR6,#0FFH

dloop:

NOP

DJNZR6,dloop

DJNZR5,dloopo

POPACC

MOVR6,A

POPACC

MOVR5,A

POPACC

RET;enddelay

ORG0200H

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

;

;preparetimedatas

;tothedisplaybuffer

;

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

prepare:

MOVft,#11011111B;enableft

PUSHACC

PUSHPSW

PUSHB

MOVA,R1

PUSHACC

MOVR1,#prebuf

MOV@R1,#m_none

INCR1

MOV@R1,#m_none

INCR1

MOVA,h;h

MOVB,A

SWAPA

ANLA,#0FH

MOV@R1,A

ANLB,#0FH

INCR1

MOV@R1,B

MOVA,m;m

MOVB,A

SWAPA

ANLA,#0FH

INCR1

MOV@R1,A

ANLB,#0FH

INCR1

MOV@R1,B

MOVA,s;s

MOVB,A

SWAPA

ANLA,#0FH

INCR1

MOV@R1,A

ANLB,#0FH

INCR1

MOV@R1,B

POPACC

MOVR1,A

POPB

POPPSW

POPACC

RET;endprepare

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

;

;preparealarmdatas

;tothedisplaybuffer

;

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

preala:

MOVft,#0FFH;noft

PUSHACC

PUSHPSW

MOVR1,#prebuf

MOV@R1,#m_o

INCR1

JNBbAlaOn,alaoff

MOV@R1,#m_n

INCR1

MOV@R1,#m_none

SJMPalacon

alaoff:

MOV@R1,#m_f

INCR1

MOV@R1,#m_f

alacon:

INCR1

MOV@R1,#m_none

MOVA,ah

SWAPA

ANLA,#0FH

INCR1

MOV@R1,A

MOVA,ah

ANLA,#0FH

INCR1

MOV@R1,A

MOVA,am

SWAPA

ANLA,#0FH

INCR1

MOV@R1,A

MOVA,am

ANLA,#0FH

INCR1

MOV@R1,A

POPPSW

POPACC

RET;endpreala

ORG0300H

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

;

;performaction

;

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

encperform:

CLRTR1;actonce

PUSHACC

PUSHPSW

MOVA,funclog

CJNEA,#01H,encconf

JNBkeym,encperformleave;actionjustatbuttonup;

ACALLmode;do'mode'function

SJMPencperformleave

encconf:

CJNEA,#02H,encperformleave

JNBkeyc,encperformleave;actionjustatbuttonup;

ACALLconf;do'config'function

encperformleave:

POPPSW

POPACC

RETI

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

;

;preparetodofunction

;

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

funcperform:

MOVTH1,#0D8H

MOVTL1,#0F0H

SETBTR1

RET

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

;

;logfunction'mode'

;

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

modelogger:

MOVfunclog,#01H

ACALLfuncperform

RETI

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

;

;logfunction'config'

;

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

conflogger:

MOVfunclog,#02H

ACALLfuncperform

RETI

ORG0400H

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

;

;mode

;

;tochangefunction

;orstopal