单片机课程设计报告电子时钟

单片机课程设计报

告电子时钟

一、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。设计的电子时钟经过数码管显示, 并能经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

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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, 经过数码管显示出来。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

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LED 指示灯就能够进行处理了。在单片机应用系统在中配置的键盘能够是独立键盘, 也可能是矩阵键盘。显示器能够是LED 指示灯, 也能够是LED 数码管, 也能够是LCD 显示器, 还能够使用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

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TO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TO 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、每个定时计数器既能够对系统时钟计数实现定时, 也能够外部信号计数实现计数功能经过编程设定来实现。

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。经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, 溢出可经过查询或中断方式处理。

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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TO和T1的溢出中断TFO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, 能够进行位寻址。系统复位时, 中断允许寄存器IE 的内容为OOH, 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。经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,能够进行位寻址。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。经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见的输入设备, 在单片机应用系统中, 操作人员一般都是经过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据, 实现

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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, 经常见到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, 因此在单片机应用系统中经常见到。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一般使用的是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, 一般的译码方式有两种: 硬件译码方式和软件译码方式。LED 数码管在显示时, 一般有两种显示方式: 静态显示方式和动态显示方式。在使用时能够把它们组合起来。在实际应用时, 如果数码管个数较少, 一般见硬件译码静态显示, 在数码管个数较多时, 则一般见软件译码动态显示。

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

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时计24 次则计满一天。然后经过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。

数码管显示能够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。由于系统没有其它的复杂的任务处理, 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, 软件译码经过译码程序查得显示信息的字段码; 硬件译码经过硬件译码器得到

显示信息的字段码, 实际中一般采用软件译码。

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, 能够经过按键实现时、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

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K 0建为模式选择键，按第一次暂停，设小时； 按第二次暂停，设分，按第三次重新幵始走动 K 伪加键,K2为减健。

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。 C2

RST PO.O/ADL P0.1/AD. P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/ADL P0.6/ADL P0.7/AD7

39 38 37 36 35 34 33 32 +■ 29 3D - PSEN ALE EA KO K1 0- K2

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P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A 仁 P2.4/A12 P2.5/A13 21 22 23 24 25

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27 28 k5 k5.1k 3 4 5 6 7 8 PI .O

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P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

80C51 10 11 P3.0/RXIF 11 P3.1/TXD -L P3.2/INT P3.37INT 「113 14 15 P3?5T F P3.6/WF 』 P3.4/T P3.7/RI