秒表时钟计时器的设计

目录第1节引言………………………………………………………………………21.1秒表概述……………………………………………………………………21.2设计任务……………………………………………………………………21.3系统主要功能………………………………………………………………3第2节系统的硬件设计……………………………………………………………42.1秒表时钟计时器的硬件电路………………………………………………42.2电路原理图…………………………………………………………………52.3AT89C2052单片机及其引脚说明…………………………………………52.474LS244芯片的介绍………………………………………………………6第3节系统软件设计………………………………………………………………73.1秒表时钟计时器的主程序…………………………………………………73.2秒表时钟计时器的显示程序………………………………………………83.3定时器中断服务程序………………………………………………………93.4中断服务程序………………………………………………………………93.5调时功能程序………………………………………………………………93.6整点响程序…………………………………………………………………103.7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………………………………………………………………………………211秒表/时钟计时器的设计第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。2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。32.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口特殊功能六位LED显示器列驱动AT89C52P0单片机控制器P242.2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。5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。6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！74LS244E1E21A11A21A31A42A12A22A32A41Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y47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y3.2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。nyy调用显示子程序开始显示单元清0T0，T1设为16位计数器模式允许T0中断进入功能程序键按下？调用整点报时图3.183.3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。9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。10第四节控制源程序清单/*AT89C52秒表/时钟程序*//*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*//*P1.0P1.1P1.2为字符输出口，采用共阳显示管。*//*主程序*/START:MOVR0,#70H/*清零70H~7AH共11个内存单元*/MOVR7,#0BHCLEARDISP:MOV@R0,#00HINCR0DJNZR7,CLEARDISPMOV20H,#00H/*清20H（标志用）*/MOV7AH,#0AH/*放入“熄灭符”数据*/MOVTMOD,#11H/*设置T0、T1为16位定时器*/MOVTL0,#0B0H/*50ms定时初值（T0计时用）*/MOVTH0,#3CHMOVTL1,#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*/SETBTR0MOVR4,#14HSTART1:LCALLDISPLAY/*调用显示子程序*/JNBP1.0,SETMM1/*P1.0口为0时，转时间调整程序*/JNBP1.1,FUNSS/*秒表功能，P1.1按键调时时作减1操作*/JNBP1.2,FUNPT/*STOP、PUS