电子秒表时钟计数器设计.docx
《电子秒表时钟计数器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子秒表时钟计数器设计.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电子秒表时钟计数器设计
秒表/时钟计时器的设计
（2008-11-1810:
59:
58）
转载▼
标签：
it
教育
目录
第1节引言………………………………………………………………………2
1.1秒表概述……………………………………………………………………2
1.2设计任务……………………………………………………………………2
1.3系统主要功能………………………………………………………………3
第2节系统的硬件设计……………………………………………………………4
2.1秒表时钟计时器的硬件电路………………………………………………4
2.2电路原理图…………………………………………………………………5
2.3AT89C2052单片机及其引脚说明…………………………………………5
2.474LS244芯片的介绍………………………………………………………6
第3节系统软件设计………………………………………………………………7
3.1秒表时钟计时器的主程序…………………………………………………7
3.2秒表时钟计时器的显示程序………………………………………………8
3.3定时器中断服务程序………………………………………………………9
3.4中断服务程序………………………………………………………………9
3.5调时功能程序………………………………………………………………9
3.6整点响程序…………………………………………………………………10
3.7秒表时钟功能程序…………………………………………………………10
第4节控制源程序…………………………………………………………………11
第5节结束语………………………………………………………………………21
参考文献………………………………………………………………………………21
第1节引言
单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。
本秒表/时钟设计就是利用单片机的上述优点，采用目前市场上性能价格比较高的MCS-52单片机设计而成的最小系统。
它在实际生活中具有广泛的应用。
例如：
工业生产中的定时启停自动化设备、学校中上下课铃定时控制、农村广播站每天早中晚广播的自动定时控制均可采用本仪器。
1.1秒表概述
秒表是电器制造，电国，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。
目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。
本仪器还具有实时时钟、整点报时、手动计时的功能。
1.2本设计任务
（1）省电（关闭显示）功能
（2）以24h（小时）计时方式
（3）白来整点报时，晚上22点后不报时
（4）用六位LED数码管显示时、分、秒
（5）使用按键开关可实现时分调整、秒表功能转换
（6）使用按键开关可实现时分调整、时钟功能转换
1.3系统主要功能
1．时钟功能
对于时钟功能，需要在数码管上显示小时、分钟和秒钟，因此，可以在内部存储空间分别定义它们的显示缓存空间，来存放小时、分钟和秒钟的BCD码，各2个字节。
由于时钟是不能停止的，因此需要采用内部定时器自动计时，并使用定时器中断处理程序来定时进行时间数值的刷新。
52单片机的2个定时器都具有16位定时器的
工作模式。
当晶振为12MHz时，16位定时器的最大定时值为65.536mS；要达到1秒钟，可以采用两种方法：
采用一个定时器定时与软件计数相结合的方法；或者采用两个定时器级联的方法。
由于秒表在计时功能时也需要用到1个定时器，因此，我们采用第一个方法，只使用1个定时器，例如使用T0。
为了达到较为准确的计时，使T0的溢出时间为50ms，使用一个字节作为软件计数器ST，计数值为20。
定时器的中断处理程序对ST进行减1操作，当ST为0时，1秒到达，此时更新存放小时、分钟、秒钟的显示缓存区。
2．计时功能
当秒表用作计时功能时，也需要一个定时器进行10MS的定时，在本例中使用单片机的TIMER1。
在TIMER1的中断处理程序中对SS和ss的缓存空间进行更新，与上面类似。
3．功能按键
再看按键的处理。
这3个键可以采用中断的方法，也可以采用查询的方法来识别。
对于A、B键，主要功能在于功能切换和数值复位，对于时间的要求不是很严格，而C键主要用于时间的锁定，需要比较准确的控制。
因此可以考虑，对A、B键采用查询的方式，而对于C键采用外部中断。
4．中断嵌套和控制
现在在我的方案中有3个中断，T0、T1中断和外部中断INT0。
这3个中断的特点是：
T0的工作是连续的，可以在误差范围内可以被打断但不可以停止；T1的工作同样可以在误差范围内被打断，但可以被INT0停止；INT0是用来启动或停止T1的。
2.系统硬件设计
2.1秒表/时钟计时器的硬件电路
秒表/时钟计时器的硬件电路如图所示，采用AT89C52单片机，最小化应用设计；采用共阳七段LED显示器，P0口输出段码数据，P2.0-P2.5口作列扫描输出，P1.0、P1.1、P1.2口接三个按钮开关，用以调时及功能设置。
为了提供共阳LED数码管的驱动电压，用三极管8550作电源驱动输出。
采用12M晶振，有利于提高秒计时的精确性。
图2.1硬件系统的总体设计框架
P3口引脚特殊功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2（外部中断0）
P3.3（外部中断1）
P3.4T0（定时器0外部输入）
P3.5T1（定时器1外部输入）
图2.2P3口特殊功能
2.2电路原理图设计
电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。
设计电路原理图：
图2.3电路原理图
2.3AT89C2052单片机及其引脚说明
AT89C2052是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
图2.4AT89C52芯片
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
主要功能特性：
•兼容MCS51指令系统
•8k可反复擦写（>1000次）FlashROM
•32个双向I/O口
•256x8bit内部RAM
•3个16位可编程定时/计数器中断
•时钟频率0-24MHz
•2个串行中断
•可编程UART串行通道
•2个外部中断源
•共6个中断源
•2个读写中断口线
•3级加密位
•低功耗空闲和掉电模式
•软件设置睡眠和唤醒功能
2.474ls244芯片说明
开关量输入的扩展经常使用的芯片是74LS244/74LS245/74LS240等；这些芯片的特点是三态门，可以把多个芯片的输出，并联在一起而不会互相影响；通过138、139、153等译码选通芯片，把RD/WR/地址的高位信号（高3位或者高4位，看单片机系统中的芯片的数量）接到译码芯片，把译码芯片的输出接到锁存器的锁存输入，或者缓冲器的选通输入。
图2.574LS244芯片
244内部包含8个单向三态门，分为两组，同时作为总线芯片的另外一个特点是驱动能力加强了，可以提供比较大的输出电流，所以经常用来直接驱动光耦、发光管等，也可以用于驱动微型的继电器！
第3节系统程序的设计
3.1主程序
本设计中，计时采用定时器T0中断完成，其余状态循环调用显示子程序，当端口开关按下时，转入相应功能程序。
其主程序执行流程见下图
y
3.2显示子程序
数码管显示的数据存放在内存单元70H－75H中。
其中70H-71H存放秒数据，72H-73H存放分数据，74H-75H存放时数据，每一地址单元内均为十进制BCD码。
由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。
显示时，先取出70H-75H某一地址中的数据，然后查得对应的显示用段码，并从P0口输出，P2口将对应的数码管选中供电，就能显示该地址单元的数据值。
为了显示小数点及“－”、“A”等特殊字符，在显示班级及计时时采用不同的显示子程序。
3.3定时器T0中断服务程序
定时器TO用于时间计时，定时溢出中断周期可分别设为50ms和10ms.中断进入后，现判断是时钟计时还是秒表计时，时钟计时累计中断20次（即1s）时，对秒计数单元进行加1操作，秒表计时每10ms进行加1操作。
时钟计数单元地址分别在70H-71H（秒）、76H-77H（分）和78H-79H（时），最大计时值为23时59分59秒。
而秒表计数单元地址也在70H-71H（0.01毫秒）、76H-77H（秒）和78H-79H（分），最大计时值为99分59.99秒。
7AH单元内存放“熄灭符”数据（＃0AH）。
在计数单元中采用十进制BCD码计数，满60（秒表功能时有100）进位，T0中断服务程序执行流程见下图
图3.2
定时器T0、T1溢出周期为50ms（10ms），T0为秒计数用，T1为调整时闪烁用；P1.0，P1.1，P1.2为调整按钮，P0口为字符输出口，采用共阳显示管。
3.4T1中断服务程序
T1中断服务程序用于指示调整单元数字的亮闪。
在时间调整状态下，每过0.3s，将对应单元的显示数据换成“熄灭符”数据（＃0AH）。
这样在调整时间时，对应调整单元的显示数据会间隔闪亮。
3.5调时功能程序
调时功能程序的设计方法时：
按下P1.0口按键，若按下时间短于1s,则进入省电状态（数码管不亮，时钟不停）；否则进入调分状态，等待操作，此时计时器停止走动。
当再按下按钮时，若按下时间短于0.5s，则时间加1分；若按下时间长于0.5s，则进入小时调整状态。
在小时调整状态下，当按键按下的时间长于0.5s，退出调整状态，时钟继续走动。
P1.1口按键在调时状态下可实现减1功能。
3.6整点响程序
如果在时钟状态下，如果是整点那么就用P3.2这个引脚来控制蜂鸣器。
3.7时钟/秒表功能程序
在正常计时状态下，若按下P1.1口按键，则进行时钟/秒表功能的转换，转换后计时从开始。
当按下P1.2口的按键时，可实现清0、计时启动、暂停功能。
第四节控制源程序清单
START：
MOV R0，＃70H
MOV R7，＃0BH
CLEARDISP：
MOV ＠R0，＃00H
INC R0
DJNZ R7，CLEARDISP
MOV 20H，＃00H/*清20H（标志用）*/
MOV 7AH，＃0AH
MOV TMOD，＃11H
MOV TL0，＃0B0H
MOV TH0，＃3CH
MOV TL1，＃0B0H
MOV TH1，＃3CH
SETB EA
SETB ET0
SETB TR0
MOV R4，＃14H
START1：
LCALL DISPLAY
JNB P1.0,SETMM1
JNBP1.1,FUNSS
JNBP1.2,FUNPT
SJMPSTART1
SETMM1：
LJMPSETMM
FUNSS：
LCALL DS20MS
JB P1.1，START1
WAIT11：
JNB P1.1，WAIT11
CPL 03H
MOV 70H，＃00H
MOV 71H，＃00H
MOV 76H，＃00H
MOV 77H，＃00H
MOV 78H，＃00H
MOV 79H，＃00H
AJMP START1
ACALLZDBS
FUNPT：
LCALL DS20MS
JB P1.2，START1
WAIT22：
JNB P1.2，WAIT21
CLR ET0
CLR TR0
WAIT33：
JB P1.2，WAIT31
LCALL DS20MS
JB P1.2，WAIT33
WAIT66：
JNB P1.2，WAIT61
MOV R0，＃70H
MOV R7，＃0AH
始地址*/
LJMPSTART；
ORG 0003H；
ORG 000BH
LJMP INTT0
ORG 0013H
TETI
ORG 001BH
LJMP INTT1
ORG 0023H
RETI
INTT0：
PUSH ACC
PUSH PSW
CLR ET0
CLR TR0
JB 03H，FSS
MOV A，＃0B7H
ADD A，TL0
MOV TL0，A
MOV A，＃3CH
ADCC A，TH0
MOV HT0，A
SETB TR0
DJNZ R4，OUTT0
ADDSS：
MOV R4，＃14H
MOV R0，＃71H
CJNE A，＃60H，ADDMM
ADDMM：
JC OUTT0
ACALL CLR0
MOV R0，＃77H
ACALL ADD1
MOV A，R3
CLR C
CJNE A，＃60H，ADDHH
ADDHH：
JC OUTT0
ACALL LCR0
MOV R0，＃79H
ACALL ADD1
MOV A，R3
CLR C
JB 03H，OUTT0
CJNE A，＃24H，HOUR
HOUR：
JC OUTT0
ACALL CLR0
OUTT0：
MOV 72H，76H
MOV 74H，78H
MOV 75H，79H
POP PSW
POP ACC
SETB ET0
RETI
最大计数值为99分59.99秒
FSS:
MOVA,#0F7H
ADDA,TL0
MOVTL0,A
MOVA,#0D8H
ADDCA,THO
MOVTHO,A
SETBTHO
MOVR0,#71H
ACALLADD1
CLRC
MOVA,R3
JZFSS1
SETBC
FSS1:
AJMPADDMM
INTT1：
PUSH ACC
PUSH PSW
MOV TL1，＃0B0H
MOV TH1，＃3CH
DJNZ R2，INTT1OUT
MOV R2，＃06H
CPL 02H
JB 02H，FLASH1
MOV 72H，76H
MOV 73H，77H
MOV 74H，78H
MOV 75H，79H
INTT1OUT：
POP PSW
POP ACC
RET1
FLASH1：
JB 01H，FLASH2
MOV 72H，7AH
MOV 73H，7AH
MOV 74H，78H
MOV 75H，79H
AJMP INTT1OUT
FLASH2：
MOV 72H，76H
MOV 73H，77H
MOV 74H，7AH
MOV 75H，7AH
AJMP INTT1OUT
ADD1：
MOV A，＠R0
DEC R0
SWAP A
ORL A，＠R0
ADD A，＃01H
DA A
MOV R3，A
ANL A，＃0FH
MOV ＠R0，A
MOV A，R3
INC R0
SWAP A
ANL A，＃0FH
MOV ＠R0，A
RET
SUB1：
MOV A，＠R0
DEC R0
SWAP A
ORL A，＠R0
JZ SUB11
DEC A
SUB111：
MOV R3，A
ANL A，＃0FH
CLR C
SUBB A，＃0AH
SUB1111：
JC SUB1110
MOV ＠R0，＃09H
SUB110：
MOV A，R3
INC R0
SWAP A
ANL A，＃0FH
JZ SUBB11
DEC A
SUBB111：
MOV R3，A
ANL A，＃0FH
CLR C
SUBB A，＃0AH
SUBB1111：
JC SUBB1110
MOV ＠R0，＃09H
SUBB110：
MOV A，R3
INC R0
SWAP A
ANL A，＃0FH
MOV ＠R0，A
RET
SUBB11：
MOV A，＃23H
AJMP SUBB111
SUBB1110：
MOV A，R3
ANL A，＃0FH
MOV ＠R0，A
AJMP SUBB110
CLR0：
CLR A
MOV ＠R0，A
DEC R0
MOV ＠R0，A
RET
当调时按键按下进入此程序
SETMM：
CLR ET0
CLR TR0
LCALL DLIS
JB P1.0，CLOSEDIS
MOV R2，＃06H
SETB ET1
SETB TR1
SET2：
JNB P1.0，SET1
SETB 00H
SET4：
JB P1.0，SET3
LCALL DL05S
JNB P1.0，SETHH
MOV R0，＃77H
LCALL ADD1
MOV A，R3
CLR C
CJNE A，＃60H，HHH
HHH：
JC SET4
LCALL CLR0
CLR C
AJMP SET4
CLOSEDIS：
SETB ET0
CLR 01H
CLR 00H
CLR 02H
CLR TR1
CLR ET1
SETB TR0
SETB ET0
LJMP START1
SET1：
LCALL DISPLAY
AJMP SET2
SET3：
LCALL DISPLAY
JNB P1.1，FUNSUB
AJMP SET4
SET5：
LCALL DISPLAY
AJMP SETHH1
SET7：
LCALL DISPLAY
JNB P1.1，FUNSUBB
AJMP SET6
SETOUT1：
LCALL DISPLAY
AJMP SETOUT
FUNSUB：
LCALL DISPLAY
JB P1.1，SET41
FUNSUB1：
JNB P1.1，FUNSUB1
MOV R0，＃77H
LCALL SUB1
LJMP SET4
SET41：
LJMP SET4
FUNSUBB：
LCALL DISPLAY
JB P1.1，SET61
FUNSUBB1：
JNB P1.1，FUNSUBB1
MOV R0，＃79H
LCALL SUBB1
LJMP SET6
SET61：
LJMP SET6
DISPLAY：
MOV R1，＃70H
MOV R5，＃0DFH
PLAY：
MOV A，R5
MOV P2，A
MOV A，＠R1
MOV DPTR，＃TAB
MOVCA，＠A＋DPTR
MOV P0，A
MOV A，R5
JB ACC.1，LOOP5
CLR P0.7
LOOP5：
JB ACC.3，LOOP6
CLR P0.7
LOOP6：
LCALL DL1MS
INC R1
MOV A，R5
JNB ACC.0，ENDOUT
RR A
MOV R5，A
MOV P0，＃0FFH
AJMP PLAY
ENDOUT：
MOV P2，＃0FFH
MOV P0，＃0FFH
RET
TAB：
DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，90H，0FFH，88H，0BFH
SDISPLAY：
MOV R5，＃0DFH
SPLAY：
MOV A，R5
MOV P2，A
MOV A，＠R1
MOV DPTR，＃TABS
MOVC A，＠A+DPTR
MOVP0，A
MOV A，R5
LCALL DL1MS
INC R1
MOV A，R5
JNB ACC.0，ENDOUTS
RR A
MOV R5，A
AJMP SPLAY
ENDOUTS：
MOV P2，＃0FFH
MOV P0，＃OFFH
RET
TABS：
DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，90H，0FFH，88H，0BFH
STAB：
DB 0AH，0AH，0AH，0AH，0AH，0AH，08H，02H，0CH，01H，00H，0BH，0AH，
DB 07H，00H，0CH，02H，01H，0CH，03H，00H，00H，02H，0AH，0AH，0AH，0AH，0AH，0AH
ZDBS:
MOVA,72H
JNZZDBSEND
MOVA,#22
CJNE72H,A,ZDBSEND
MOVA,73H
CJNE73H,#3CH,ZDBSEND
CLRP3.2
ACLLDL05S
SETBP3.2
ZDBSEND:
RET
DL1MS：
MOV R6，＃14H
DL1：
MOV R7，＃19H
DL2：
DJNZ R7，DL2
DJNZ
升级会员 