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单片机论文
《爱上单片机》课程论文
《基于51单片机的电子时钟的设计》
姓名：
乔凯强
学号：
5011213420
班级：
计算机科学与技术17-4班乔凯强
学院：
信息工程学院
目录
一、技术背景2
二、设计意义2
三、设计目标3
四、硬件电路设计3
五、软件设计6
六、结论16
一、技术背景
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。
单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
二、设计意义
时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。
怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？
这就要求人们不断设计出新型时钟。
现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
三、设计目标
功能：
电子时钟能够显示时、分、秒、显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，而且其片选的灵活性强。
并且是以单片机为核心来设计的。
在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器和相关软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1，若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1。
若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1。
若时值达到24，则将时字节清零。
四、硬件电路设计
通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，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89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择。
1、数码管显示工作原理
数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。
有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。
共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。
共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。
阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。
通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。
而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。
即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。
数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。
静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。
动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。
利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。
2、系统硬件电路的设计
总体硬件原理图如下图所示
89C51因为其含一个可擦除的ROM，以及其存储数据的时间长度可达10年之久所以选其作为该设计的核心控制部件。
3、键盘电路设计
该设计只用了一个键盘，但实现的功能却是比较完善，减少了硬件资源的损耗，该键盘可以实现小时和分钟的调节以及控制是否进入省电模式。
当按键按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。
达到时间调节的目的。
选择的多功能按键如下图所示。
4、主控模块89C51
89C51是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASHROM技术，晶振时钟为12MHz。
89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。
第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。
五、软件设计
源程序
ORG0000H;程序执行开始地址
LJMPSTART;跳到标号START执行
ORG0003H;外中断0中断程序入口
RETI;外中断0中断返回
ORG000BH;定时器T0中断程序入口
LJMPINTT0;跳至INTTO执行
ORG0013H;外中断1中断程序入口
RETI;外中断1中断返回
ORG001BH;定时器T1中断程序入口
LJMPINTT1;跳至INTT1执行
ORG0023H;串行中断程序入口地址
RETI;串行中断程序返回
START:
MOVR0,#70H;清70H-7AH共11个内存单元
MOVR7,#0BH;
CLEARDISP:
MOV@R0,#00H;
INCR0;
DJNZR7,CLEARDISP;
MOV20H,#00H;清20H（标志用）
MOV7AH,#0AH;放入"熄灭符"数据
MOVTMOD,#11H;设T0、T1为16位定时器
MOVTL0,#0B0H;50MS定时初值（T0计时用）
MOVTH0,#3CH;50MS定时初值
MOVTL1,#0B0H;50MS定时初值（T1闪烁定时用）
MOVTH1,#3CH;50MS定时初值
SETBEA;总中断开放
SETBET0;允许T0中断
SETBTR0;开启T0定时器
MOVR4,#14H;1秒定时用初值（50MS×20）
START1:
LCALLDISPLAY;调用显示子程序
JNBP3.7,SETMM1;P3.7口为0时转时间调整程序
SJMPSTART1;P3.7口为1时跳回START1
SETMM1:
LJMPSETMM;转到时间调整程序SETMM
;;1秒计时程序;;
INTT0:
PUSHACC;累加器入栈保护
PUSHPSW;状态字入栈保护
CLRET0;关T0中断允许
CLRTR0;关闭定时器T0
MOVA,#0B7H;中断响应时间同步修正
ADDA,TL0;低8位初值修正
MOVTL0,A;重装初值（低8位修正值）
MOVA,#3CH;高8位初值修正
ADDCA,TH0;
MOVTH0,A;重装初值（高8位修正值）
SETBTR0;开启定时器T0
DJNZR4,OUTT0;20次中断未到中断退出
ADDSS:
MOVR4,#14H;20次中断到（1秒）重赋初值
MOVR0,#71H;指向秒计时单元（71H-72H）
ACALLADD1;调用加1程序（加1秒操作）
MOVA,R3;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,ADDMM;
ADDMM:
JCOUTT0;小于60秒时中断退出
ACALLCLR0;大于或等于60秒时对秒计时单元清0MOVR0,#77H;指向分计时单元（76H-77H）
ACALLADD1;分计时单元加1分钟
MOVA,R3;分数据放入A
CLRC;清进位标志CJNEA,#60H,ADDHH;
ADDHH:
JCOUTT0;小于60分时中断退出
ACALLCLR0;大于或等于60分时分计时单元清0MOVR0,#79H;指向小时计时单元（78H-79H）
ACALLADD1;小时计时单元加1小时MOVA,R3;时数据放入A
CLRC;清进位标志
CJNEA,#24H,HOUR;
HOUR:
JCOUTT0;小于24小时中断退出
ACALLCLR0;大于或等于24小时小时计时单元清0
OUTT0:
MOV72H,76H;中断退出时将分、时计时单元数据移
MOV73H,77H;入对应显示单元
MOV74H,78H;
MOV75H,79H;
POPPSW;恢复状态字（出栈）
POPACC;恢复累加器
SETBET0;开放T0中断RETI;中断返回
;;闪动调时程序;;
;T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示
INTT1:
PUSHACC;中断现场保护
PUSHPSW;
MOVTL1,#0B0H;装定时器T1定时初值MOVTH1,#3CH;
DJNZR2,INTT1OUT;0.3秒未到退出中断（50MS中断6次）
MOVR2,#06H;重装0.3秒定时用初值
CPL02H;0.3秒定时到对闪烁标志取反JB02H,FLASH1;02H位为1时显示单元"熄灭"MOV72H,76H;02H位为0时正常显示
MOV73H,77H;
MOV74H,78H;
MOV75H,79H;
INTT1OUT:
POPPSW;恢复现场
POPACC;
RETI;中断退出
FLASH1:
JB01H,FLASH2;01H位为1时，转小时熄灭控制
MOV72H,7AH;01H位为0时，"熄灭符"数据放入分
MOV73H,7AH;显示单元（72H-73H），将不显示分数据
MOV74H,78H;
MOV75H,79H;
AJMPINTT1OUT;转中断退出FLASH2:
MOV72H,76H;01H位为1时，"熄灭符"数据放入小时
MOV73H,77H;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示MOV74H,7AH;
MOV75H,7AH;
AJMPINTT1OUT;转中断退出
;;加1子程序;;
ADD1:
MOVA,@R0;取当前计时单元数据到A
DECR0;指向前一地址
SWAPA;A中数据高四位与低四位交换
ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低四位ADDA,#01H;A加1操作
DAA;十进制调整
MOVR3,A;移入R3寄存器
ANLA,#0FH;高四位变0
MOV@R0,A;放回前一地址单元
MOVA,R3;取回R3中暂存数据
INCR0;指向当前地址单元
SWAPA;A中数据高四位与低四位交换
ANLA,#0FH;高四位变0
MOV@R0,A;数据放入当削地址单元中RET;子程序返回
;;清零程序;;
CLR0:
CLRA;清累加器
MOV@R0,A;清当前地址单元
DECR0;指向前一地址
MOV@R0,A;前一地址单元清0
RET;子程序返回
;;时钟调整程序;;
;当调时按键按下时进入此程序
SETMM:
CLRET0;关定时器T0中断
CLRTR0;关闭定时器T0
LCALLDL1S;调用1秒延时程序
JBP3.7,CLOSEDIS;键按下时间小于1秒，关闭显示（省电）MOVR2,#06H;进入调时状态，赋闪烁定时初值SETBET1;允许T1中断
SETBTR1;开启定时器T1
SET2:
JNBP3.7,SET1;P3.7口为0（键未释放），等待
SETB00H;键释放，分调整闪烁标志置1
SET4:
JBP3.7,SET3;等待键按下
LCALLDL05S;有键按下，延时0.5秒
JNBP3.7,SETHH;按下时间大于0.5秒转调小时状态
MOVR0,#77H;按下时间小于0.5秒加1分钟操作
LCALLADD1;调用加1子程序
MOVA,R3;取调整单元数据
CLRC;清进位标志
CJNEA,#60H,HHH;调整单元数据与60比较
HHH:
JCSET4;调整单元数据小于60转SET4循环
LCALLCLR0;调整单元数据大于或等于60时清0
CLRC;清进位标志
AJMPSET4;跳转到SET4循环
CLOSEDIS:
SETBET0;省电（LED不显示）状态。
开T0中断
SETBTR0;开启T0定时器（开时钟）
CLOSE:
JBP3.7,CLOSE;无按键按下，等待。
LCALLDISPLAY;有键按下，调显示子程序延时削抖
JBP3.7,CLOSE;是干扰返回CLOSE等待
WAITH:
JNBP3.7,WAITH;等待键释放
LJMPSTART1;返回主程序（LED数据显示亮）
SETHH:
CLR00H;分闪烁标志清除（进入调小时状态）
SETHH1:
JNBP3.7,SET5;等待键释放
SETB01H;小时调整标志置1
SET6:
JBP3.7,SET7;等待按键按下
LCALLDL05S;有键按下延时0.5秒
JNBP3.7,SETOUT;按下时间大于0.5秒退出时间调整
MOVR0,#79H;按下时间小于0.5秒加1小时操作
LCALLADD1;调加1子程序
MOVA,R3;
CLRC;
CJNEA,#24H,HOUU;计时单元数据与24比较
HOUU:
JCSET6;小于24转SET6循环
LCALLCLR0;大于或等于24时清0操作
AJMPSET6;跳转到SET6循环
SETOUT:
JNBP3.7,SETOUT1;调时退出程序。
等待键释放
LCALLDISPLAY;延时削抖
JNBP3.7,SETOUT;是抖动，返回SETOUT再等待
CLR01H;清调小时标志
CLR00H;清调分标志
CLR02H;清闪烁标志
CLRTR1;关闭定时器T1
CLRET1;关定时器T1中断
SETBTR0;开启定时器T0
SETBET0;开定时器T0中断（计时开始）
LJMPSTART1;跳回主程序
SET1:
LCALLDISPLAY;键释放等待时调用显示程序（调分）
AJMPSET2;防止键按下时无时钟显示
SET3:
LCALLDISPLAY;等待调分按键时时钟显示用
AJMPSET4
SET5:
LCALLDISPLAY;键释放等待时调用显示程序（调小时）
AJMPSETHH1;防止键按下时无时钟显示
SET7:
LCALLDISPLAY;等待调小时按键时时钟显示用
AJMPSET6
SETOUT1:
LCALLDISPLAY;退出时钟调整时键释放等待
AJMPSETOUT;防止键按下时无时钟显示
;;显示程序;;
DISPLAY:
MOVR1,#70H;指向显示数据首址
MOVR5,#0FEH;扫描控制字初值
PLAY:
MOVA,R5;扫描字放入A
MOVP3,A;从P3口输出
MOVA,@R1;取显示数据到A
MOVDPTR,#TAB;取段码表地址
MOVCA,@A+DPTR;查显示数据对应段码
MOVP1,A;段码放入P1口
LCALLDL1MS;显示1MS
INCR1;指向下一地址
MOVA,R5;扫描控制字放入A
JNBACC.5,ENDOUT;ACC.5=0时一次显示结束
RLA;A中数据循环左移
MOVR5,A;放回R5内
AJMPPLAY;跳回PLAY循环
ENDOUT:
SETBP3.5;一次显示结束,P3口复位
MOVP1,#0FFH;P1口复位
RET;子程序返回
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
DB92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH
;共阳段码表
;;延时程序;;
;1MS延时程序，LED显示程序用
DL1MS:
MOVR6,#14H
DL1:
MOVR7,#19H
DL2:
DJNZR7,DL2
DJNZR6,DL1
RET
;20MS延时程序，采用调用显示子程序以改善LED的显示闪烁现象
DS20MS:
ACALLDISPLAY
ACALLDISPLAY
ACALLDISPLAY
RET
20MS延时程序，用作按键时间的长短判断
DL1S:
LCALLDL05S
LCALLDL05S
RET
DL05S:
MOVR3,#20H;8毫秒*32=0.196秒
DL05S1:
LCALLDISPLAY
DJNZR3,DL05S1
RET
END;程序结束
总体流程图如下所示
子程序流程图如下
系统仿真图如下所示
六、结论
通过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间增大。
损耗了过多的内存资源。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
我知道，今后我的路还是很长，我要学的东西也有很多。
通过这次实习，我深刻的认识到计算机专业的路的不平坦，但我会以一种良好的态度去迎接每一个挫折和挑战。
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