一《6位单片机电子钟》、设计内容

该课程设计是利用MCS-51单片机内部的定时／计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器等部件，设计一个单片机电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示，并能通 过按键实现设置时间和暂停、启动控制等。

二、电子时钟设计思想：

用定时／计数器T0，工作于定时，采用方式1，对12MHZ的系统时钟进行定时计数，初值设为XXYY（自己计算）。形成定时时间为50ms。用片内RAM的7BH单元对50ms计数，计20次产生秒计数器78H单元加1，秒计数器加到60则分计数器79H单元加1，分计数器加到60则时计数器7AH单元加1，时计数器加到24则时计数器清0。然后把秒、分、时计数器分成十位和个位放到8个数码管的显示缓冲区，通过数码管显示出来。显示格式为小时十位、小时个位---分十位、分个位---秒十位、秒个位。在处理过程中加上了按键判断程序，能对按键处理。

三、MCS-51单片机系统简介

     单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控程序和各种应用程序。

     在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口，使单片机应用系统能够运行。

     在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。显示器可以是LED指示灯，也可以是LED数码管，也可以是LCD显示器，还可以使用CRT显示器。单片机应用系统中键盘一般用的比较多的是矩阵键盘，显示器用的比较多的是LED数码管还LCD显示器。

四、MCS-51单片机内部定时器\计数器、中断系统简介

     定时器\计数器

   1、MCS-51系列中51子系列有两个16位的可编程定时\计数器可：定时\计数器T0和定时\计数器T1。它由加法计数器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等组成。方式寄存器用于设定定时计数器T0和T1的工作方式，控制寄存器用于对定时计数器启动、停止进行控制。

   2、每个定时计数器既可以对系统时钟计数实现定时，也可以外部信号计数实现计数功能通过编程设定来实现。

   3、每个定时计数器都有多种工作方式，其中T0有四种工作方式，T1有三种工作方式，T2有三种工作方式。通过编程可设定工作于某种方式。四种工作方式为：13位定时\计数器、16位定时\计数器、8位自动重置定时\计数器、两个8位定时\计数器（只有T0有）

   4、每一个定时计数器定时计数时间到时产生溢出，使相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式处理。

中断系统:

1、MCS-51单片机提供5个硬件中断源，2个外部中断源，2个定时计数器T0和T1的溢出中断TF0和TF1，1个串行口发送TI和接收RI中断。

2、MCS-51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。中断允许寄存器IE的字节地址为A8H，可以进行位寻址。系统复位时，中断允许寄存器IE的内容为00H，如果要开放某个中断源，则必须使IE中的总控置位和对应的中断允许位置“1”。

3、MCS-51单片机有5个中断源，为了处理方便，每个中断源有两级控制，高优先级和低优先级。通过由内部的中断优先级寄存器IP来设置，中断优先级寄存器IP的字节地址为B8H，可以进行位寻址。如果某位被置“1”，则对应的中断源被设为高优先级；如果某位被清零，则对应的中断源被设为低优先级。对于同级中断源，系统有默认的优先权顺序，从高到低优先权顺序为外部中断0、定时计数器T0中断、外部中断1、定时计数器T1中断、串行口中断。通过设置中断优先级寄存器IP能够改变系统默认的优先级顺序。

4、MCS-51单片机响应中断的条件为：中断源有请求且中断允许。

五、键盘和LED数码管显示器简介

键盘是单片机应用系统中最常用的输入设备，在单片机应用系统中，操作人员一般都是通过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据，实现简单的人机通信。键盘实际上是一组按键开关的集合，平时按键开关总是处于断开状态，当按下键时它才闭合。键盘的结构形式一般有两种：独立式键盘和矩阵式键盘。矩阵式键盘的工作方式有3种：查询工作方式、定时扫描工作方式和中断工作方式。

LED数码管显示器：在单片机应用系统中，经常用到LED数码管作为显示输出设备，LED数码管显示器虽然显示信息简单，但它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长、与单片机接口方便等特点，基本上能够满足单片机应用系统的需要，所以在单片机应用系统中经常用到。LED数码管显示器是由发光二极管按一定的结构组合起来的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是8段式LED数码管显示器，它有共阴极和共阳极两种。所谓译码方式是指由显示字符转换得到对应的字段码的方式。对于LED数码管显示器，通常的译码方式有两种：硬件译码方式和软件译码方式。LED数码管在显示时，通常有两种显示方式：静态显示方式和动态显示方式。在使用时可以把它们组合起来。在实际应用时，如果数码管个数较少，通常用硬件译码静态显示，在数码管个数较多时，则通常用软件译码动态显示。

六、基本原理

软时钟是利用单片机内部的定时器\计数器来实现的，它的处理过程如下：首先设定单片机内部的一个定时器\计数器工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间，然后用另一个定时器\计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒，秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计24次则计满一天。然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。

数码管显示可以采用静态显示方法或动态显示方法。静态显示方法需要数据锁存器等硬件，接口复杂，时钟显示一般用6个或8个数码管。由于系统没有其他的复杂的任务处理，而且显示的时钟信息随时都可能变化，一般采用动态显示方式。动态显示方法线路相对简单，但需动态扫描，扫描频率要大于人眼视觉暂留频率，信息看起来才稳定。译码方式可分为软件译码和硬件译码，软件译码通过译码程序查得显示信息的字段码；硬件译码通过硬件译码器得到显示信息的字段码，实际中通常采用软件译码。

在具体处理时，定时器计数器采用中断方式工作，对时钟的形成在中断服务程序中实现。在主程序中只需对定时器计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。另外，为了使用方便，设计了简单的按键，可以通过按键实现时、分的调整，这样在主程序中就加入了键盘设置子程序。

七、系统硬件电路的设计

        

八、系统软件程序的设计

电子时钟的软件系统由主程序和子程序组成，主程序程序包含初始化参数设置、按键处理、数码管显示模块等，

1．主程序

主程序执行流程如图11.2，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序。

2．数码管显示模块

本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位和时十位。采用软件译码动态显示。

3．定时器/计数器T0中断服务程序

       定时器/计数器T0用于时间计时。选择方式1，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计数器对50ms计数，计20次则对秒单元加1，秒单元加到60则对分单元加1，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加1，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。在对各单元计数的同时，把它们的值放到存储单元的指定位置。定时器/计数器T0中断服务程序流程图如图11.3。

        

图11.2  主程序流程图             图11.3  定时器/计数器T0中断服务程序流程图 

4．按键处理模块

       按键处理设置为：如没有按键，则时钟正常走时。当按下K0按键时，进入调分状态，时钟停止走动；按K1可K2按键可进行加1或减1操作；继续按K0键可分别进行分和小时的调整；最后按K0键将退出调整状态，时钟开始计时运行。

5．汇编语言源程序清单

；采用8位LED软件译码动态显示程序

；使用AT89C51单片机，12MHZ晶振，P0输出字段码，P2口输出位选码，用共阳

；LED数码管，P1.0为调时位选择按键，P1.1为加1键，P1.2为减1键。

；片内RAM的70H到77H单元为LED数码管的显示缓冲区

；78H，79H，7AH分别为秒、分、小时计数单元

；7BH为50ms计数器，7CH为调时按键计数器

ORG  0000H

LJMP  START

ORG  000BH     ；定时器/计数器T0中断程序入口

LJMP  INTT0

；主程序

START：MOV  R0，#70H

              MOV  R7，#0CH

INIT：  MOV  @R0，#00H

              INC  R0

              DJNZ  R7，INIT

              MOV  72H，#10

              MOV  75H，#10

              MOV  TMOD，#01H

              MOV  TL0，#0B0H

              MOV  TH0，#03CH

              SETB  EA

              SETB  ET0

              SETB  TR0

START1：LCALL  SCAN

              LCALL  KEYSCAN

              SJMP  START1

；延时1MS子程序

DL1MS：MOV  R6，#14H

DL1：MOV  R7，#19H

DL2：DJNZ  R7，DL2

       DJNZ  R6，DL1

       RET

；延时20MS子程序

DL20MS：ACALL  SCAN

              ACALL  SCAN

              ACALL  SCAN

              RET

；数码管显示程序

SCAN： MOV  A，78H       ；时间存入显示缓冲区相应位置

              MOV  B，#0AH

              DIV  AB

              MOV  71H，A

              MOV  70H，B

              MOV  A，79H

              MOV  B，#0AH

              DIV  AB

              MOV  74H，A

              MOV  73H，B

MOV  A，7AH

              MOV  B，#0AH

              DIV  AB

              MOV  77H，A

MOV  76H，B

       MOV  R1，#70H     ；循环扫描显示

              MOV  R5，#80H

              MOV  R3，#08H

       SCAN1：MOV  A，R5

              MOV  P2，A

              MOV  A，@R1

              MOV  DPTR，#TAB

              MOVC  A，@A+DPTR

              MOV  P0，A

              MOV  A，R5

              LCALL  DL1MS

              INC  R1

              MOV  A，R5

              RR  A

              MOV  R5，A

              DJNZ  R3，SCAN1

              MOV  P2，#00H

              MOV  P0，#0FFH

              RET

       TAB：DB  0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，90H，0BFH

              ；“0~9”，“-”的共阳极字段码

；定时器/计数器T0中断服务程序

INTT0： PUSH  ACC

              PUSH  PSW

              CLR  ET0

              CLR  TR0

              MOV  TL0，#0B0H

              MOV  TH0，#03CH

              SETB  TR0

              INC  7BH

              MOV  A，7BH

              CJNE  A，#14H，OUTT0

              MOV  7BH，#00

              INC  78H

              MOV  A，78H

              CJNE  A，#3CH，OUTT0

              MOV  78H，#00

INC  79H

MOV  A，79H

              CJNE  A，#3CH，OUTT0

              MOV  79H，#00

INC  7AH

MOV  A，7AH

              CJNE  A，#18H，OUTT0

              MOV  7AH，#00

OUTT0：

SETB  ET0

POP  PSW

POP  ACC

              RETI

；按键处理程序

KEYSCAN：CLR  EA

              JNB  P1.0，KEYSCAN0

              JNB  P1.1，KEYSCAN1

              JNB  P1.2，KEYSCAN2

KEYOUT：SETB  EA

RET

KEYSCAN0：LCALL  DL20MS

JB  P1.0，KEYOUT

WAIT0：JNB  P1.0，WAIT0

              INC  7CH

              MOV  A，7CH

              CLR  ET0

              CLR  TR0

              CJNE  A，#03H，KEYOUT

              MOV  7CH，#00

              SETB  ET0

              SETB  TR0

              SJMP  KEYOUT

KEYSCAN1：LCALL  DL20MS

JB  P1.1，KEYOUT

WAIT1：JNB  P1.1，WAIT1

              MOV  A，7CH

              CJNE  A，#02H，KSCAN11

              INC  79H

MOV  A，79H

CJNE  A，#3CH，KEYOUT

              MOV  79H，#00

SJMP  KEYOUT

KSCAN11：INC  7AH

MOV  A，7AH

CJNE  A，#18H，KEYOUT

              MOV  7AH，#00

SJMP  KEYOUT

KEYSCAN2：LCALL  DL20MS

JB  P1.2，KEYOUT

WAIT2：JNB  P1.2，WAIT2

              MOV  A，7CH

              CJNE  A，#02H，KSCAN21

              DEC  79H

MOV  A，79H

CJNE  A，#0FFH，KEYOUT

              MOV  79H，#3BH

SJMP  KEYOUT

KSCAN21：DEC  7AH

MOV  A，7AH

CJNE  A，#0FFH，KEYOUT

              MOV  7AH，#17H

SJMP  KEYOUT

END             

九、设计过程

1、在PROTEUS中设计硬件

PROTEUS软件使用过程如下：

       1）选择元器件

       2）放置元器件

       3）连线

       4）添加程序

       5）运行仿真

元器件清单如下：

单片机：80C52

按键：BUTTON

电阻：RES

电容：CAP

晶振：CRYSTAL

LED数码管：7SEG-MPX8-CA-BLUE（CA：共阳，CC：共阴）

地：GRAND

电源：POWER

2、在KEIL51中编写程序，编译、连接形成HEX文件。

3、在PROTEUS中把HEX文件加载到单片机芯片上。

4、运行仿真看结果。

十、总结

通过这次的课程设计，我了解了Keil  C51集成环境和PROTEUS仿真软件的使用，用此软件练习电子时钟的设计，不仅能够掌握此软件的使用方法，而且复习了原来的汇编语言，对电子时钟的原理和电子时钟的汇编程序有了更进一步的理解。仿真实现了把抽象的东西具体化，把理论和实际结合起来，更利于对单片机程序的理解掌握。并且，在这次的课程设计中，我知道了，要自己熟练地掌握一个软件，不能光看老师的演示过程，得自己去学习这个软件，明白每一个步骤的确切含义，自己逐步的亲手去进行演示，这样才能变成自己的知识来熟练应用。                                                                    

  

 

第二篇：红外遥控电子钟_单片机课程设计报告