单片机原理与接口设计数字钟伟福实现.docx

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单片机原理与接口设计数字钟伟福实现

题目：

数字时钟的设计与实现

一．功能要求：

1．用单片机和6位LED数码管显示时、分、秒，实现从00时00分00秒----23时59分59秒循环运行。

2．用按键实现时、分、秒的调整。

3．整点提醒：

0、1、2……23和短蜂鸣。

4．省电功能：

关闭显示。

5．定时设定提醒：

时间到时发出五次蜂鸣声

6．秒表功能：

显示XX分XX秒XX

按“复位”键：

显示00分00秒00；

按“启动”键：

从00分00秒00开始计时

按“停止”键：

显示实际计时XX分XX秒XX。

二．硬件设计要求：

1．用伟福6000实验装置上8255的A囗作显示段码锁存器，B囗作位码锁存器，利用发的实验器材6位LED数码管显示时、分、秒。

2．利用伟福6000实验装置上8255的B囗的6根位码输出线和8255C囗中的PC0作按键的输入囗线，实现最多6个按键的识别，作为实现上述功能要求的硬件保证。

3．伟福6000实验装置上提供给该课题的硬件是：

AT89C51单片机（包括P1囗、P3囗）、8位可编程並行I/O囗8255（包括A囗、B囗、C囗）、地址译码电路、蜂码器及直流电源。

4．本次设计提供给各组的器材有：

（1）印刷电路板一块

（2）7406集成电路3片

（3）LED数码管6个

（4）1K排阻2个，4.7K电阻一个。

（5）40芯IC插座2个、14芯IC插座3个

（6）按键6个

（7）焊锡、导线若干。

三．软件设计（仅供参考）：

1．主程序流桯图

2．显示子程序的设计：

（1）釆用十进制BCD

（2）显示缓冲区的分配

（3）要显示的数据送显示缓冲区

（4）把显示的数据置换出段码

（5）送段码和位码，进行显示

（6）延时

3．定时中断服务子程序的设计

（1）利用定时器T0定时10毫秒，累计到1秒时秒计数加1，累计到60秒时分计数加1，累计到60分时时计数加1，累计到24小时从头开始。

（2）注意保护现场和恢复现场

（3）注意设置毫秒、秒、分、时的存放单元

四、软件仿真

仿真部分由Protues实现。

Protues可以嵌入单片机的二进制代码，便于程序调试。

本次仿真的电路图如下所示：

其中，按键为输入电路，为行列式设计，行线接入8255芯片的PC0口，列线分别对应接入8255芯片的PB0~PB3口，与数码管的位选线共享端口。

数码管为输出电路。

本次实验一共要使用6个数码管，以动态显示方式轮番输出字符，6个数码管的段码线相互并联后接入8255芯片的PA端口，a、b、c、d、e、f、g端口分别连接PA0~PA6端口，在8255芯片引脚和段码线之间分别一一串联7406芯片、并联一个排阻以提供激励，使数码管发亮。

位选线则以数码管的接地线组成，从时十位、时个位、分十位、分个位、秒十位、秒个位分别接入8255芯片的PB0~PB5端口，其中PB0~PB3这四个端口分别并联上四个按键。

同理，每个引脚和8255芯片之间都一一串联上7406芯片和并联上排阻。

位选线负责选取某一时间片要显示哪一个数码管，显示间隔由源程序决定。

五、焊接

本次实验由于没有提供8051芯片、8255芯片。

上述芯片均由伟福实验箱提供，焊接的时候需要在万用板上面预留PA、PB接线口。

另外，万用板上面同时需要预留电源的正负极、PC0口接线，共计17个接线口。

由于万用板的大小的限制及芯片引脚定义的影响，实际上的电路图不会和仿真软件的电路图完全一致，不过大体上还是一样的。

还有，本次焊接实际上需要比较多的电线，尤其是数码管部分，由于相邻引脚非常贴近，在焊接的时候要非常留心，谨防相邻两点短路。

在焊接完成后，由于背板上面线路众多，需要用胶纸固定整理，防止导线脱落。

焊接完成后，万用板上面已经有相应的接线，于是进行硬件实现部分。

六、硬件实现

本次硬件实现部分由伟福Lab6000实验箱提供8051芯片和8255芯片，分别连接万用板相应的接线。

由伟福的Wave6000软件向实验箱上面的8051芯片烧入时钟的程序。

另外，电源的正负极也是由Lab6000提供。

电路板中有6个按键，不过实际上使用的有4个，就是离PA、PB连接端口较远的4个起作用，离PA、PB连接端口较近的两个没有定义。

从远离端口的按键开始依次编号K1、K2、K3、K4，每个按键都有如下功能：

1）当先按K1的时候，系统就进入调节时间状态，数码管上就显示时钟。

K2、K3、K4的功能依次为选择调整的单元（时、分、秒），单元数值加1，退出调整状态，单元数值减1；

2）当先按K2的时候，系统不作出任何反应，等待用户按K1、K3、K4；

3）当先按K3的时候，系统就进入省电模式，数码管熄灭，然后按K1、K2、K3、K4任意一键即可点亮数码管并还原到上次的显示状态；

4）当先按K4的时候，系统就进入秒表状态，数码管上面就显示秒表。

K1、K2、K3、K4的功能依次为切换至时钟、显示暂停变化（内部继续计时）或者数码管继续变化、复位清零、暂停计时。

七、程序

所有程序如下所示

ORG

0000H

AJMP

MAIN

ORG

000BH

;T0的中断入口

AJMP

IT0P

MAIN:

MOV

SP,#70H

;设置堆栈

MOV

36H,#00H

;秒

MOV

37H,#00H

;分

MOV

38H,#00H

;时

MOV

43H,#99H

;给闹钟一个初值

MOV

A,#89H

;工作方式

MOV

DPTR,#0FF7FH;

MOVX

@DPTR,A

;工作方式

MOV

TMOD,#01H

;设T0为方式1

初始状态

MOV

39H,#100

;装入中断次数

SETB

ET0

;允许T0申请中断

SETB

EA

;总中断允许

MOV

TH0,#0D8H

;给T0装入计数初值

MOV

TL0,#0F0H

;

START:

SETB

TR0

;启动T0

MOV

3AH,#36H

;给数据处理一个初值

LCALLDATAT

;数据处理

LCALLDISPLAY

;显示

MOV

A,38H

;判断闹钟的时

CJNE

A,43H,KEYI

;不相等就跳

MOV

A,37H

;判断闹钟的分

CJNE

A,42H,KEYI

;

MOV

A,36H

;判断闹钟的秒

CJNE

A,41H,KEYI

;

CLR

P1.0

;启动蜂鸣

KEYI:

LCALLKS1

;判断有没键按下

判断键按下？

JZ

LK1

;有按下，是抖动？

LJMP

START

;回主程序

LK1:

LCALLDIR

;停一下

防抖动

LCALLDIR

;

LCALLKS1

;再检查有没键按下

JZ

LK2

;有按下则扫描并处理

LJMP

START

;回主程序

LK2:

ACALLLK

;扫描键

扫描

MOV

40H,#00H

;按键次数

LK3:

LCALLKS1

;是否松手

松手检测

JZ

LK3

;

MOV

A,3DH

;扫描得来的键位

JB

Acc.0,CHTIMEI;从左到右数键1

调时

{主菜单}

JB

Acc.1,CLOCKI;

闹钟

JB

Acc.2,SAVEI;

省电

JB

Acc.3,WATCHI;

秒表

LJMP

START

;

CHTIMEI:

LJMP

CHTIME

;调时入口地址

CLOCKI:

LJMP

CLOCK

;闹钟入口地址

SAVEI:

LJMP

SAVE

;省电入口地址

WATCHI:

LJMP

WATCH

;秒表入口地址

CHTIME:

CLR

TR0

;暂停时钟时钟

调时-------功能

MOV

3AH,#36H

;给数据处理一个初值

LCALLDATAT

;数据处理

LCALLDISPLAY

;显示

LCALLKS1

;判断有没键按下

判断键按下？

JZ

LK4

;有按下，是抖动？

LJMP

CHTIME

;返回调时

LK4:

LCALLDIR

;停一下

调时防抖动

LCALLDIR

;

LCALLKS1

;再检查有没键按下

JZ

LK6

;有按下则扫描并处理

LJMP

CHTIME

;返回调时

LK6:

LCALLLK

;扫描键

LK5:

LCALLKS1

;是否松手

JZ

LK5

;

MOV

A,3DH

;扫描得来的键位

JB

Acc.0,XUANW;从左到右数键1

选位

{调时菜单}

JB

Acc.1,ADDBCD;

加1

JB

Acc.2,OUT

;

退出

JB

Acc.3,SUBCD;

减1

LJMP

CHTIME

;返回调时

XUANW:

MOV

A,#36H

;选位的初值

调时选位

INC

40H

;累加偏移量

ADD

A,40H

;

CJNE

A,#39H,CHTIME;判断是否选位过度

OUT:

LJMP

START

;回主程序

调时退出

ADDBCD:

MOV

A,#36H

;操行位初值

调时加1

ADD

A,40H

;求出操作位

MOV

R0,A

;

INC

@R0

;+1

LJMP

CHTIME

;返回调时

SUBCD:

MOV

A,#36H

;操行位初值

调时减1

ADD

A,40H

;求出操作位

MOV

R0,A

;

DEC

@R0

;-1

LJMP

CHTIME

;返回调时

CLOCK:

MOV

41H,#00H

;闹钟初值

闹钟-------功能

MOV

42H,#00H

;

MOV

43H,#00H

;

CLOCK1:

MOV

3AH,#41H

;给数据处理一个初值

LCALLDATAT

;数据处理

LCALLDISPLAY

;显示

LCALLKS1

;判断有没键按下

判断键按下？

JZ

LK14

;有按下，是抖动？

LJMP

CLOCK1

;返回闹钟

LK14:

LCALLDIR

;停一下

闹钟防抖动

LCALLDIR

;

LCALLKS1

;再检查有没键按下

JZ

LK16

;有按下则扫描并处理

LJMP

CLOCK1

;返回闹钟

LK16:

LCALLLK

;扫描键

LK15:

LCALLKS1

;是否松手

JZ

LK15

;

MOV

A,3DH

;扫描得来的键位

JB

Acc.0,XUANW1;从左到右数键1

选位

{闹钟菜单}

JB

Acc.1,ADDBCD1;

加1

JB

Acc.2,OUT1

;

退出

JB

Acc.3,SUBCD1;

减1

LJMP

CLOCK1

;返回闹钟

XUANW1:

MOV

A,#41H

;选位的初值

闹钟选位

INC

40H

;累加偏移量

ADD

A,40H

;判断是否选位过度

CJNE

A,#44H,CLOCK1;返回闹钟

OUT1:

LJMP

START

;回主程序

闹钟退出

ADDBCD1:

MOV

A,#41H

;操行位初值

闹钟加1

ADD

A,40H

;求出操作位

MOV

R0,A

;

INC

@R0

;+1

LJMP

CLOCK1

;返回闹钟

SUBCD1:

MOV

A,#41H

;操行位初值

调时减1

ADD

A,40H

;求出操作位

MOV

R0,A

;

DEC

@R0

;-1

LJMP

CLOCK1

;返回闹钟

SAVE:

MOV

A,#0FFH

;段码置1

省电-------功能

MOV

DPTR,#0FF7CH;

MOVX

@DPTR,A

;

黑屏省电

LCALLKS1

;判断有没键按下

判断键按下？

JZ

LK24

;有按下，是抖动？

LJMP

SAVE

;返回省电

LK24:

LCALLDIR

;停一下

省电防抖动

LCALLDIR

;

LCALLKS1

;再检查有没键按下

JZ

LK25

;有按下则扫描并处理

LJMP

SAVE

;返回省电

LK25:

LCALLKS1

;是否松手

松手检测

JZ

LK25

;

LJMP

START

;回主程序

省电退出

WATCH:

MOV

44H,#00H

;秒表初值

秒表-------功能

MOV

45H,#00H

;

MOV

46H,#00H

;

GOO:

MOV

A,45H

;继点和暂停的保存

MOV

49H,A

;

MOV

A,46H

;

MOV

4AH,A

;

MOV

A,44H

;

MOV

48H,A

;

CJNE

A,#100,STOP;是否到1秒，未到则返回

MOV

44H,#00H

;脉动清0

INC

45H

;增加秒

MOV

A,45H

;

CJNE

A,#60,STOP

;是否到60秒，未到则返回

MOV

45H,#00H

;秒单元清0

INC

46H

;增加分

STOP:

MOV

3AH,#44H

;给数据处理一个初值

LCALLDATAT

;数据处理

LCALLDISPLAY

;显示

LCALLKS1

;判断有没键按下

判断键按下？

JZ

LK34

;有按下，是抖动？

LJMP

GOO

;返回秒表

LK34:

LCALLDIR

;停一下

防抖动

LCALLDIR

;

LCALLKS1

;再检查有没键按下

JZ

LK36

;有按下则扫描并处理

LJMP

GOO

;返回秒表

LK36:

LCALLLK

;扫描键

LK35:

LCALLKS1

;是否松手

JZ

LK35

;

MOV

A,3DH

;扫描得来的键位

JB

Acc.1,HOLDON;从左到右数键2

继点

{秒表菜单}

JB

Acc.2,WATCH;

秒表复位

JB

Acc.3,STOPI;

连续暂停

OUT3:

LJMP

START

;回主程序

秒表退出

GOON1:

MOV

3AH,#44H

;给数据处理一个初值

秒表连续

LCALLDATAT

;数据处理

MOV

A,45H

;继点和连续暂停的保存

MOV

49H,A

;

MOV

A,46H

;

MOV

4AH,A

;

MOV

A,44H

;

MOV

48H,A

;

STOPI:

MOV

A,44H

;

秒表暂停

CJNE

A,#100,GOON;是否到1秒，未到则返回

MOV

44H,#00H

;脉动清0

INC

45H

;增秒

MOV

A,45H

;

CJNE

A,#60,GOON

;是否到60秒，未到则返回

MOV

45H,#00H

;秒单元清0

INC

46H

;增分

GOON:

LCALLDISPLAY

;显示

LCALLKS1

;判断有没键按下

判断键按下？

JZ

LK44

;有按下，是抖动？

LJMP

STOPI

;返回秒表暂停

LK44:

LCALLDIR

;停一下

防抖动

LCALLDIR

;

LCALLKS1

;再检查有没键按下

JZ

LK46

;有按下则扫描并处理

LJMP

STOPI

;返回秒表暂停

LK46:

LCALLLK

;扫描键

LK45:

LCALLKS1

;是否松手

JZ

LK45

;

MOV

A,3DH

;扫描得来的键位

JB

Acc.1,HOLDON;从左到右数键2继点（秒表之连续暂停菜单）

JB

Acc.2,WATCH1;

复位

JB

Acc.3,GOON1;

连续暂停之连续暂停

LJMP

START

;

退出

WATCH1:

LJMP

WATCH

;

连续暂停的秒表复位

HOLDON:

MOV

A,48H

;把保存值放回秒表

秒表继点

MOV

44H,A

;

MOV

A,49H

;

MOV

45H,A

;

MOV

A,4AH

;

MOV

46H,A

;

LJMP

GOO

;返回秒表

KS1:

MOV

DPTR,#0FF7DH;给PB送0

;子程序之测键按下否

MOV

A,#03FH

;

MOVX

@DPTR,A

;

INC

DPTR

;到PC口

MOVX

A,@DPTR

;取PC值

ANL

A,#01H

;只取第一位

RET

;返回

LK:

MOV

A,#20H

;给初始位选码

;子程序之扫描键

LK9:

MOV

3DH,A

;保存位选码

MOV

DPTR,#0FF7DH;

MOVX

@DPTR,A

;位选码给PB口

INC

DPTR

;到PC口

MOVX

A,@DPTR

;把PC给A

JNB

Acc.0,LK8

;扫到键就跳

MOV

A,3DH

;恢复位码

RR

A

;右移

CJNE

A,#7FH,LK9

;扫了6次？

LK8:

MOV

A,3DH

;恢复位选码

RET

;返回

DATAT:

MOV

R0,3AH

;

;子程序之数据处理

MOV

A,@R0

;

MOV

B,#10

;

DIV

AB

;

MOV

30H,B

;

MOV

31H,A

;

INC

3AH

;

MOV

R0,3AH

;

MOV

A,@R0

;

MOV

B,#10

;

DIV

AB

;

MOV

32H,B

;

MOV

33H,A

;

INC

3AH

;

MOV

R0,3AH

;

MOV

A,@R0

;

MOV

B,#10

;

DIV

AB

;

MOV

34H,B

;

MOV

35H,A

;

DISPLAY:

MOV

A,#20H

;初始化

;子程序之显示

MOV

R0,#30H

;显示初地址

ld0:

MOV

3BH,A

;保存位选

MOV

DPTR,#0FF7DH;

MOVX

@DPTR,A

;位选码给PB口

MOV

A,@R0

;

MOV

DPTR,#TAB

;取表地址

MOVC

A,@A+DPTR

;查表

MOV

DPTR,#0FF7CH;

MOVX

@DPTR,A

;段选给PA

MOV

3CH,#0FFH

;显示的延时

del1:

DJNZ

3CH,del1

;

INC

R0

;

MOV

A,3BH

;恢复位选

RR

A

;

JNB

Acc.7,ld0

;判断是否显示了6次

RET

;返回

DIR:

MOV

3EH,#0AH

;

;子程序之延时

DIR1:

MOV

3FH,#0F0H

;

DIR2:

DJNZ

3FH,DIR2

;

DJNZ

3EH,DIR1

;

RET

;返回

TAB:

DB

0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H

;LED的字模

DB

92H,82H,0F8H,80H,90H

;0123456789

IT0P:

PUSH

A

;保存A

;时钟中断

MOV

TH0,#0D8H

;重装初值

MOV

TL0,#0F0H

;

INC

44H

;脉动

DJNZ

39H,RETURN

;1秒未到，返回

MOV

39H,#100

;重置中断次数

INC

36H

;增加秒

MOV

A,36H

;

CJNE

A,#60,RETURN;是否到60秒，未到则返回

MOV

36H,#00H

;秒单元清0

SETB

P1.0

;停蜂鸣

INC

37H

;增加分

MOV

A,37H

;

CJNE

A,#60,RETURN;是否到60分，未到则返回

MOV

37H,#00H

;分单元清0

CLR

P1.0

;整点蜂鸣

INC

38H

;增加时

MOV

A,38H

;恢复A中的时

CJNE

A,#24,RETURN;是否到24时，未到则返回

MOV

38H,#00H

;时单元清0

RETURN:

POP

A

;恢复A

RETI

;中断返回

END

八、心得感想

XX1（电路图）：

电路图的时候其实也并非简单，为了焊接方便，在了解了电路原理以后，我需要多次重新排版，一次次地连线，然后将每次重新排版的电路图保存下来比较，最后才得出最简单的连接图。

XX2（焊接）：

我觉得焊接最首先要做的就是了解芯片的用途，引脚，把电路图看明白，大体回路怎样连线有个谱，怎样编排电路元件才使焊接最容易，这都要对引脚的接法熟悉才行，在焊接时每一步都很重要，我都先会把芯片和数码管的反面图画出来，先找引脚，然后用线连起来，焊接时我最怕两条回路的焊锡连在一起，焊接时我经常把锡焊的太大块以至产生不少错误，不过一熟悉了就会比较快了，不过一焊久了，就会感到烦，特别是焊错时，所以我觉得焊接时心态很重要，这也让我明白做事要认真，特别是我们这个专业，耐心要很好，哪怕错了都要慢慢找，直到纠正过来，虽然过程很辛苦，但焊好那一刻真的感到很满意，因为毕竟是自己做的。

XX3（焊接）：

做了焊接以后，我发现动手能力完全不同于平时的课本学习体验的，是一种实践。

有助于对理论知识的理解。

而在操作过程中，熟悉了就能生巧。

XX杰（软件）：

一程序的基础

程序的基础很重要。

程序的基础是指程序中所包含的子程序和中断程序。

写一个程序通常要从基本的做起然后不断地累加上去。

每加一层，都要以之前的为基础。

所以如果之前的是正确的，但现在不正确，那就容易显现出问题，方便修改。

如先写显示，再写显示时钟，接着写按键测量和扫描，最后才是功能的实现。

每更加一种，我都会确保之前的为正确。

所以程序的基础很重要。

这个程序的基础包括有数据处理，显示程序，按键检测，按键扫描，延时程序还有时钟的中断。

虽然程序中防抖动和松手检测没有写成子程序，但也是程序的基础。

数据的处理。

这