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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XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51R35.1kR45.1kR55.1kVCCK2K1K0GNDX1CRYSTALC247uFC347uFK0键为模式选择键，按第一次暂停，设小时；按第二次暂停，设分，按第三次重新开始走动。K1为加1键，K2为减1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。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，用共阳开始现场保护，重置初值启动下一个50ms50ms计数器加1秒单元加1，50ms计数器清0，秒写入秒个位和秒十位50ms计数器=20？否是分单元加1，秒单元清0，分写入分个位和分十位秒单元=60？时单元加1，分单元清0，时写入时个位和时十位分单元=60？时单元清0时单元=24？中断返回否否否是是是开始显示单元清零T0、T1设为16位计数模式允许T0中断调用显示子程序进入功能程序按下键否？否是；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ORG0000HLJMPSTARTORG000BH；定时器/计数器T0中断程序入口LJMPINTT0；主程序START：MOVR0，#70HMOVR7，#0CHINIT：MOV@R0，#00HINCR0DJNZR7，INITMOV72H，#10MOV75H，#10MOVTMOD，#01HMOVTL0，#0B0HMOVTH0，#03CHSETBEASETBET0SETBTR0START1：LCALLSCANLCALLKEYSCANSJMPSTART1；延时1MS子程序DL1MS：MOVR6，#14HDL1：MOVR7，#19HDL2：DJNZR7，DL2DJNZR6，DL1RET；延时20MS子程序DL20MS：ACALLSCANACALLSCANACALLSCANRET；数码管显示程序SCAN：MOVA，78H；时间存入显示缓冲区相应位置MOVB，#0AHDIVABMOV71H，AMOV70H，BMOVA，79HMOVB，#0AHDIVABMOV74H，AMOV73H，BMOVA，7AHMOVB，#0AHDIVABMOV77H，AMOV76H，BMOVR1，#70H；循环扫描显示MOVR5，#80HMOVR3，#08HSCAN1：MOVA，R5MOVP2，AMOVA，@R1MOVDPTR，#TABMOVCA，@A+DPTRMOVP0，AMOVA，R5LCALLDL1MSINCR1MOVA，R5RRAMOVR5，ADJNZR3，SCAN1MOVP2，#00HMOVP0，#0FFHRETTAB：DB0C0H，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：PUSHACCPUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVTL0，#0B0HMOVTH0，#03CH