基于单片机的电脑时.docx
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基于单片机的电脑时
毕业论文诚信声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业论文《 基于单片机的电脑时钟设计 》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。
论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。
本声明的法律结果由本人独自承担。
毕业论文作者签名：
年 月 日
江西科技师范学院毕业设计（论文）
题目（中文）：
基于单片机的电脑时钟
设计
（外文）：
院（系）：
通信与电子学院
专 业：
电子信息工程
学生姓名：
冷中秋
学 号：
20061698
指导教师：
宗文军
年 月 日
目录
引言.............................................................................................................1
1基本功能.....................................................................................................1
2硬件框图......................................................................................................1
2.1单片机.................................................................................................1
2.2 时间显示电路..................................................................................2
2.3 时间、闹钟设置电路......................................................................2
2.4 闹钟电路..........................................................................................2
2.5 复位电路采用按钮电平复位电路（如下图）...................................2
3 软件设计...................................................................................................3
3.1 初始化参数设置...............................................................................4
3.2 键盘设置子程序...............................................................................5
3.3 显示子程序.......................................................................................6
3.4 控制子程序........................................................................................7
3.5 中断定时子程序................................................................................8
4.结束语..............................................................................................................8
参考文献..............................................................................................................9
附录Ⅱ部分软件程序代码..................................................................................11
基于单片机的电脑时钟设计
摘 要:
时钟电路是保证计算机系统正常工作的基础,概述了用单片机实现电子时钟的硬件框图及软件实现方法
关键词:
电脑时钟;单片机;8155芯片;时钟芯片
1.引言
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。
在一个单片机应用系统中,时钟有两方面的含义:
一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢;二是指系统的标准定时时钟,即定时时间,它通常有两种实现方法:
一是用软件实现,即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现;二是用专门的时钟芯片实现,本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法。
1 基本功能
（1）时间显示功能:
显示时、分、秒。
（2）时间和闹钟设置功能:
可以通过键盘的任意设定、修改显示时间和闹钟时间。
2 硬件框图
2.1 单片机
MCS-51单片机内部定时计数器概述MCS-51单片机内部包含2个定时计数器T。
和T。
，它们都是16位的加法计数器，既可用于定时，也可用于计数，在用于定时的情况下，计数脉冲由内部提供，因此计数速率固定为CPU振荡频率的1／12；在用于计数的情况下，计数脉冲来自外部，外部计数脉冲通过MCS一51的引脚T。
（第14脚）或Tl（第15脚）输入[1。
2]，在发生从1到0的跳变时计数加1。
每个定时计数器又有4种工作方式可供选择：
方式0构成13位定时计数器，高3位未用；方式1构成16位定时计数器；方式2构成8位定时计数器，低位字节用于计数，高位字节存放初值[3—1；方式3只适合于T。
，构成两个独立的8位定时计数器。
在方式0、方式1及方式3时，初值不能自动装入，当定时时间已到或计数次数已满时，若要进行下一次定时计数，必须利用软装入初值，否则，系统会按上限自动定时或计数，即以0初值进行定时或计数[5卅；而在方式2时，初值可自动装入，只需向高位字节写入一次初值，则当低位字节定时时间到（或计数满）时，高位字节的初值会自动装入低位字节，且高位字节的值保持不变。
当系统需用MCS-51单片机的串行接口进行串行通信时，定时计数器T。
被固定为波特率发生器，因此，在软时钟设计中，总是选择T。
作为定时器m]。
单片机采用AT89C51型,它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储的低电压、高性能CMOS8位微处理器,该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术与工业标准的MCS—51指令集和输出管脚相兼容,由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.2 时间显示电路
由于AT89C51单片机I/O口有限,采用可编程的并行I/O口芯片8155进行扩展,时间显示电路为了简化硬件线路,降低成本,利用LED动态显示接口电路实现。
2.3 时间、闹钟设置电路
由于时间的设置只需四个按键（秒、分、时、闹钟时间设置启动）,电路简单,所以可以采用独立式按键来实现。
2.4 闹钟电路
当时间与设置闹钟时间相等时,通过I/O口控制继电器接通闹钟实现。
2.5 复位电路采用按钮电平复位电路（如下图）
3 软件设计
软件采用模块化设计,其流程图如下:
3.1 初始化参数设置
包括数据堆栈区、定时/计数器的初始化、8155芯片的初始化及时间、显示数据的初始化设置。
定时/计数器的初始化:
包括对TMOD、TCON以及根据定时时间对时间初值的设置。
设电子钟采用中断定时100ms,fosc=6MHZ,采用T0方式1,则X=216.100ms=15536=3CB0H,则TH0=3CH,TL0=0BOH。
8155芯片的初始化:
8155对单片机来讲是一个外部接口芯片,它与外部RAM的操作方法一样。
即:
MOV DPTR,#addr16
MOV A,#03H
MOVX @DPTR,A
3.2 键盘设置子程序
这里主要介绍秒设置子程序的部分代码。
KEY:
JBKEY-S,M-SET;秒设置键按下吗?
如没按下则判断分设置键是否压下
LCALLDELAY
JBKEY-S,M-SET
INCDATA-S;如秒设置键压下,则秒单元加1
MOVA,DATA-S
CJNEA,#60,DATA-S;秒单元=60;则清0
MOVDATA-S,#00H
S-DIS:
MOVA,DATA-S
LCALLHEX-BCD;调用BCD码转换子程序
MOV69H,A
MOV6AH,B
S-REP:
LCALLDIS
JNBKEY-S,S-REP;待秒设置键释放
M-SET:
……;分设置键判断程序略
其中KEY-S,DATA-S需在主程序中用伪指令定义后,才能使用。
3.3 显示子程序
采用动态扫描的方式和查表程序可实现实时时间的显示。
3.4 控制子程序
作用是判断时间是否与设置的闹钟时间是否相等,如相等则开启闹钟。
3.5 中断定时子程序
是电子时钟的核心,在这里主要介绍一下秒单元的定时过程,其中5FH存放100ms单元的数值。
CLOCK:
PUSH ACC;参数入栈保护
PUSH PSW
CLR TR0
MOV TL0,#0B0H;定时参数重新设置
MOV TH0,#03CH
SETB TR0
INC 5FH
MOV A,5FH
CJNE A,#10,FK;100ms单元内容=10,则秒单元加1
MOV 5FH,#00H;100ms单元内容清0
MOV A,DATA-S
ADD A,#01H;秒单元加1
MOV DATA-S,A
CJNE A,#60,FK;秒单元内容=60,则秒单元清0
MOVDATA-S,#00H（分、时单元定时过程略）
FK:
POPPSW;出栈,退出中断子程序
POP ACC
RETI
4.结束语
由于时钟电路的重要性,时钟电路在很多应用系统中必不可少,用软件方法可以实现,但误差很大,主要用在对时间精度要求不高的场合,在对时间精度要求很高的情况下,通常采用时钟芯片来实现。
典型的时钟芯片有:
DS1302,DS12887,X1203等都可以满足精度要求.提出了采用MCS-51内部定时计数器作为软时钟设计的方法，不仅节省了硬件开销，而且提高软时钟的
定时精度，具有广泛的应用价值。
在实际测试中，当晶体振荡器的振荡频率不是标准6MHz时，通过调整中断周期常数，以及必要时通过增加秒以下时间单元缓冲区的字节数，可使中断周期常数准确到所需精度。
参考文献
[1]陈建铎．单片机原理与应用[M]．北京：
科学出版社，2004．
[2]李群芳，方事明，游华杰．单片机原理与应用[M]．湖北：
武汉大学出版社，2006．
[3]李刚，林凌，姜苇．51系列单片机系统设计与应用技巧[M]．北京：
北京航空航天大学出版社。
2004．
[4]高峰．单片微机应用系统设计及实用技术[M]．北京：
机械工业出版社，2004．
E5]李广弟，朱月秀，冷祖祁．单片机基础[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，2001．
[6]张专成．多参量火警监测器的软判决与单片机实现[J]．微计算机信息，2008，[7]黄天录．PICl2F675单片机在复合式火灾探测器设计中的应用[J]．西安通信学院学报，2006
[8]窦振中．单片机外围器件使用手册EM3．北京：
北京航空航天大学出版社，2003．
[9]邵贝贝．MotorolaDSP型16位单片机原理与实践[M3．北京：
北京航空航天大学出版社，2003．
[10]马忠梅，籍顺心，张凯，等．单片机的c语言应用程序设计[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，2003．
附录Ⅱ部分软件程序代码
#include"reg52.h"
#defineTHCO0xee
#defineTLCO0x0
UnsignedcharcodeDuan[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,
0x7F,0x6F};//共阴极数码管，0-9段码表
unsignedcharData_Buffer[4]={0,0,0,0};//四个数码管显示数值，数组变量定义
unsignedcharHour=0,Min=0,Sec=0;
bitflag=0;//1分时间到标志
sbitP10=P1^0;//四个数码管的位码口定义
sbitP11=P1^1;
sbitP12=P1^2;
sbitP13=P1^3;
sbitK_Mode=P2^0;//按键定义
sbitK_UP=P2^1;
sbitK_DN=P2^2;
sbitLED1=P2^3;//四个指示灯
sbitLED2=P2^4;
voidmain（）
{
TMOD=0x11;//定时器0初始化
TH0=THCO;
TL0=TLCO;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
while
（1）
{
if（flag==1）
{
flag=0;
Data_Buffer[0]=Hour/10;
Data_Buffer[1]=Hour%10;
Data_Buffer[2]=Min/10;
Data_Buffer[3]=Min%10;
}
}
}
voidtimer0（）interrupt1
{
staticunsignedcharBit=0;//静态变量，退出程序后，值保留
staticunsignedcharcount=0,K_count=0;
staticunsignedcharMode=0;
//MODE,0:
实时时钟；1：
修改小时；2：
修改分钟
TH0=THCO;
TL0=TLCO;
count++;
if（count>=200）//秒计时，定时器定时5ms,计200次为一秒
{
count=0;
Sec++;
if（Sec>=60）
{
Sec=0;
Min++;flag=1;//更新数码管显示
if（Min>=60）//时间计时
{
Min=0;Hour++;
if（Hour>=24）Hour=0;
}
}
}
Bit++;
if（Bit>=4）Bit=0;
P1|=0x0f;//先关位码
P0=Duan[Data_Buffer[Bit]];//开段码
if（count<100&&Bit==1）P0|=0x80;//0.5S中间小数点亮，之后灭，不断循环
switch（Bit）//送位码
{
case0:
P10=0;break;
case1:
P11=0;break;
case2:
P12=0;break;
case3:
P13=0;break;
}
if（K_Mode==0||K_UP==0||K_DN==0）//有键按下
{
K_count++;
if（K_count>=30）//消抖处理
{
K_count=0;
flag=1;
if（K_Mode==0）//修改Mode,
{
Mode++;
if（Mode>=3）Mode=0;
if（Mode==0）{LED1=1;LED2=1;}//实时时间
elseif（Mode==1）LED1=0;//修改小时
elseif（Mode==2）{LED1=1;LED2=0;}//修改分钟
}
elseif（K_UP==0）
{
if（Mode==1）//小时加
{Hour++;if（Hour>=24）Hour=0;}
elseif（Mode==2）//分钟加
{Min++;if（Min>=60）Min=0;}
}
elseif（K_DN==0）
{
if（Mode==1）//小时减
{
if（Hour==0）Hour=23;
elseHour--;
}
elseif（Mode==2）//分钟减
{
if（Min==0）Min=59;
elseMin--;
}
}
}
}
elseK_count=0;
}
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