数字时钟.docx
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数字时钟
宁波理工学院
题目基于单片机的数字时钟
姓名
学号
专业班级
指导教
学院
完成日期2012年5月18日
基于单片机的数字时钟
摘要
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒的装置，与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。
从数字钟的发展上看，主要向小型化、多功能化发展。
本次作业我们主要用到单片机来设计一个数字时钟。
数字时钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成，这些都是数字电路中应用最广的基本电路，这些我们都可以通过单片机软件设计。
本文主要介绍通过51单片机及数码管的结合，来实现数字时钟的工作。
一、概述
1.由单片机AT89C51芯片和动态数码显示管为核心，辅以必要的电路，构成一个数字时钟。
（74LS245芯片组成）。
2.时钟显示方式为：
时-分-秒。
时钟计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”。
3.具有校时功能。
设置有三个按键，分别对时、分、秒进行调整校对。
也能对时钟进行清零。
二、设计思想及原理图
数字时钟主要由AT89C51、显示模块、控制模块和计时运算模块四大部分组成。
其中，控制模块和计时运算模块主要对时、分、秒的数值显示和调整进行操作，并且秒计算到60时，自动清零并向分进1；分计算到60时，自动清零并向时进1；时计算到24时，自动清零。
这样，就形成了循环计时，显示模块主要用来显示当前计数值。
AT89C51是整个设计的核心，主要用来产生定时中断，传输数据和控制各部件工作。
三、硬件设计
图1：
晶体振荡器电路
1.按键电路
此块设计中，采用三个独立的按键来作为数字时钟的调时控制。
三个按键分别控制时钟的时（H_SET）、分（M_SET）、秒（S_SET），通过按键的按下来对其进行置数。
按键按一下，数值加1。
电路如图3所示。
2.驱动电路
这里采用74LS245芯片来驱动数码显示管的显示。
74LS245是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
在这里把它的A口作为输入端，接收来自单片机的信号，B口作为输出端，把信号送入显示器的段选端。
3.数码管显示器
7SEG-MPX8-CC-BLUE是共阴极数码管显示器，显示模块需要实时显示当前的时间,显示时、分、秒需要6个数码管，另需两个数码管来显示横杠，因此总共需要8个数码管。
时值的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分值的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒值的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横杠。
由于是多位数码管的显示，所以采用动态扫描的方法进行显示。
这里采用7SEG-MPX8-CC-BLUE共阴极数码管显示器，其和驱动电路的连接如图4所示。
图4：
驱动数码显示电路图
4.整体电路
以AT89C51单片机为核心，加上电源、按键电路、驱动电路和数码显示器组成了数字时钟的整体结构。
单片机的管脚分配如下表所示，整体电路如图5所示。
AT89C51的管脚
外围电路接口
P0.0~P0.7
74LS245芯片的管脚A0~A7
P1.0
S_SET按键
P1.1
M_SET按键
P1.2
H_SET按键
P3.0~P3.7
数码管显示器的管脚1~8
单片机的管脚分配表
图5：
整体电路图
四、软件系统设计
数字时钟的程序设计主要包括这几个部分：
主程序、按键处理子程序、定时器中断服务程序、显示子程序和延时子程序。
各部分的流程图6如下所示。
1.主程序流程图
图6：
主程序流程图
2.按键处理流程图
N
NY
N
Y
图7：
按键处理流程图
汇编程序
S_SETBITP1.0;数字钟秒控制位
M_SETBITP1.1;分钟控制位
H_SETBITP1.2;小时控制位
SECONDEQU30H
MINUTEEQU31H
HOUREQU32H
TCNTEQU34H
ORG00H
SJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
START:
MOVDPTR,#TABLE
MOVHOUR,#0;初始化
MOVMINUTE,#0
MOVSECOND,#0
MOVTCNT,#0
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#（65536-50000）/256;定时50毫秒
MOVTL0,#（65536-50000）MOD256
MOVIE,#82H
SETBTR0
;****************************************************
;判断是否有控制键按下,是哪一个键按下
A1:
LCALLDISPLAY
JNBS_SET,S1
JNBM_SET,S2
JNBH_SET,S3
LJMPA1
S1:
LCALLDELAY;去抖动
JBS_SET,A1
INCSECOND;秒值加1
MOVA,SECOND
CJNEA,#60,J0;判断是否加到60秒
MOVSECOND,#0
LJMPK1
S2:
LCALLDELAY
JBM_SET,A1
K1:
INCMINUTE;分钟值加1
MOVA,MINUTE
CJNEA,#60,J1;判断是否加到60分
MOVMINUTE,#0
LJMPK2
S3:
LCALLDELAY
JBH_SET,A1
K2:
INCHOUR;小时值加1
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,J2;判断是否加到24小时
MOVHOUR,#0
MOVMINUTE,#0
MOVSECOND,#0
LJMPA1
;****************************************************
;等待按键抬起
J0:
JBS_SET,A1
LCALLDISPLAY
SJMPJ0
J1:
JBM_SET,A1
LCALLDISPLAY
SJMPJ1
J2:
JBH_SET,A1
LCALLDISPLAY
SJMPJ2
;***********************************************
;定时器中断服务程序,对秒,分钟和小时的计数
INT_T0:
MOVTH0,#（65536-50000）/256
MOVTL0,#（65536-50000）MOD256
INCTCNT
MOVA,TCNT
CJNEA,#20,RETUNE;计时1秒
INCSECOND
MOVTCNT,#0
MOVA,SECOND
CJNEA,#60,RETUNE
INCMINUTE
MOVSECOND,#0
MOVA,MINUTE
CJNEA,#60,RETUNE
INCHOUR
MOVMINUTE,#0
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,RETUNE
MOVHOUR,#0
MOVMINUTE,#0
MOVSECOND,#0
MOVTCNT,#0
RETUNE:
RETI
;******************************************
;显示控制子程序
DISPLAY:
MOVA,SECOND;显示秒
MOVB,#10
DIVAB
CLRP3.6
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.6
MOVA,B
CLRP3.7
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.7
CLRP3.5
MOVP0,#40H;显示分隔符
LCALLDELAY
SETBP3.5
MOVA,MINUTE;显示分钟
MOVB,#10
DIVAB
CLRP3.3
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.3
MOVA,B
CLRP3.4
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.4
CLRP3.2
MOVP0,#40H;显示分隔符
LCALLDELAY
SETBP3.2
MOVA,HOUR;显示小时
MOVB,#10
DIVAB
CLRP3.0
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.0
MOVA,B
CLRP3.1
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.1
RET
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DELAY:
MOVR6,#10
D1:
MOVR7,#250
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
END
五、调试与功能说明
1.功能说明
走时：
默认为走时状态，按24小时制分别显示“时—分—秒”，有2个“—”动态显示，时间会按实际时间以秒为基本单位走时。
打开数字时钟时，时间是从“00—00—00”开始计时的。
走时调整：
按S-SET键对秒进行调整，按一下加一秒，按到59秒时再按一下，秒显示自动清零；
按M-SET键对分进行调整，按一下加一分，按到59分时再按一下，分显示自动清零；
按H-SET键对时进行调整，按一下加一小时，按到23小时时再按一下，时显示自动清零。
2.数字时钟运行结果
（一）启动时显示结果：
（二）时钟正常走时：
3.系统时钟误差分析
本次设计的单片机电子钟系统中，其误差主要来源包括晶体频率误差，定时器溢出误差，延迟误差。
晶体频率产生震荡，容易产生走时误差；定时器溢出的时间误差，本应这一秒溢出，但却在下一秒溢出，造成走时误差；延迟时间过长或过短，都会造成与基准时间产生偏差，造成走时误差。
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