单片机汇编语言电子钟设计

（1）设计AT89S51的最小系统；

（2）LED显示电路及与STC89S51接口，LED数码块显示时、分、秒；

（3）时钟调整电路及与STC89S51接口；

（4）电子时汇编钟程序设计；

（5）基于Proteus的电子时钟原理及仿真实现；

（6）电子时钟实物制作；

（1）熟悉AT89C51内部定时器/计数器原理和应用，把理论加以实践；

（2）了解使用单片机处理复杂逻辑的方法；

（3）掌握多位数码动态显示的方法；

（4）掌握多个按键的查询和处理方法

（1）定时初值计算：

把定时器设为工作方式1，定时时间为62.5ms，则计数溢出16次即得时钟计时最小单位秒。

假设使用T/C0，方式1，50ms定时，fosc=12MHz。

则初值X满足（2^16-X）×1/12MHz×12μs =62.5ms

X=3036→101111011100→0BDCH

采用中断方式进行溢出次数累计,计满16次为秒计时（1秒）

从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。

(2)电子钟的时间显示方案选择:

电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示，因此，在内部RAM中设置显示缓冲区共8个单元。

LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1

无 无 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79

时十位 时个位 分十位 分个位 秒十位 秒个位

静态显示：所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。

动态显示：所谓动态显示，就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。

从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用动态显示。

电子钟设置3个按键通过程序控制来完成电子钟的时间调整。

K5键复位

K1键调整时；

K2键调整分；

K3键调整秒

K4键完成调整

本次课程设计的按键通过外接button开关，来实现单片机对所选取功能查询。根据理论知识我们知道，机械开关可能存在噪音的干扰，导致对高低点位识别错误，这是此方案的漏洞。最好的是外加去抖电路，例如D触发器，或者软件去抖。但由于按键的功能是对时间的加一调整，系统对电位识别准确度要求不是很高，同时受制于实物的限制，所以本次设计仍然采用了键盘查询。

2.1功能说明

（1）利用STC89C52单片机内部的定时/计数器、中断系统、以及按键键盘和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复位控制等。

（2）此外还要实现对时间的调整功能，89c52的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、RST外接五个独立按键，当按下P1.0按键时，系统进入调时钟加一的显示功能；当按下P1.1按键时，系统进入分钟加一显示的功能；当按下P1.2按键时，系统进入秒针加一显示功能，当按下P1.3按键时，系统进入完成设置，确认开始计时的显示功能；当按下RST按键时，实现对电子时钟进行复位的功能。

（3）整个系统采用应用广泛的AT89S52作为时钟控制芯片，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，上述时分秒计满即清零。然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。

（4）六位一体共阴数码管是对实时时间以及所调整加一时间的显示，采取的是动态显示的方案，六位数码管分别对应时钟高低位、分钟高低位、秒钟高低位。

（3）在使用基于Proteus设计仿真使开发了硬件和软件上的闹钟提醒功能，但考虑到STC89C51实物的按键位置和数量的限制，所以实物并没有闹钟提醒功能，在此就不过多介绍。

3.1电子钟硬件总设计电路

.2CPU电路

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

图3.2复位电路

3.3时钟电路

如图3.3所示，在内部方式时钟电路中，必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常C1和C2一般取22pF，晶振的频率取值在1.2MHz～12MHz之间。对于外接时钟电路，要求XTAL1接地，XTAL2脚接外部时钟，对于外部时钟信号并无特殊要求，只要保证一定的脉冲宽度，时钟频率低于12MHz即可。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路，它将该振荡信号二分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。时钟信号的周期称为状态时间S，它是振荡周期的2倍，P1信号在每个状态的前半周期有效，在每个状态的后半周期P2信号有效。CPU就是以两相时钟P1和P2为基本节拍协调单片机各部分有效工作的。

图3.3晶振电路

3.4驱动电路

由于本次设计用到了六位一体的共阴数码管，受制于P0口的带负载能力，所以增加了74LS245芯片来提升带负载能力。

图3.41即为基于74LS245的驱动电路，图3.42为74LS245的内部引脚以下列出其主要功能

当片选端/CE低电平有效时

DIR=“0”，信号由B向A传输;（接收）

DIR=“1”，信号由A向B传输；（发送）

当CE为高电平时，A、B均为高阻态。

        图3.41 74LS245内部结构              图3.42驱动显示电路

3.5按键控制电路

如图3.5所示，按键开关K1、K2、K3、K4分别接P1.0、P1.1、P1.2

P1.3端，K1、K2、K3分别选择对时、分、秒自加，低电平有效,K4用于确认完成时间校队，开始计时。

图3.5 按键电路

3.6 数码管动态显示电路

七段共阴数码管显示原理如图3.61，数码管首先从上到右，到下到左，到中间，最后到小数点分别标记为a b c d e f g dp八段其中小数点位DP为最高位，a段为最低位，要想显示什么字符只需要使对应的段发光即可，一般的习惯是单片机的端口的     图3.61七段数码管原理

最低位接a段，次低位接b段，...最高位（如p0.7）接dp，显示码从高往低表示为为 dp g f e d c b a如要显示“1”，只需要将b、c段点亮即可，若是共阴极，片选是低电平选中，某一段输出高电平点亮，即显示码为00000110 即0x06，其他的依照该方法类推。

对图3.62六位一体的共阴数码管，某一时刻位选通其中一位，如P2口送出位信号如20H，则P2.5为1，其余位选位均为0,则最左边的数码管被选中；这时在字型口输出该位要显示的数字或字符的字型，亮1ms左右；接着位选选通另一位，其余位选关闭，字型口输出该位要显示的数字或字符的字型，虽然这时前一位位选已关闭，但基于眼睛的惰性，前一位显示的数字或字型还留在眼中，依次一位位循环显示下去，直至最后一位显示完毕，一个动态扫描显示结束。

由图3.63，可见动态扫描显示是在执行动态扫描显示程序的。要连续显示必须反复的去执行动态扫描显示程序。一般可把动态扫描显示编成个子程序，主程序反复去调用它。人眼的惰性有一定时间，一般10ms左右,  超过这一时间再去执行显示程序，它就会闪烁，所以LED的位数不能太多

图3.62 六位一体共阴数码管

图3.63为六位数码管动态显示原理框图

图3.61 数码管动态显示

4.1程序设计流程

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。主程序执行流程如图4.11

5.1keil软件仿真调试

（1）工程参数设置

用鼠标左键单击主菜单Project一>Options forTarget'Targetl弹出工程参数设置对话框。关于工程参数设置的内容很多，篇幅所限，这里仅介绍通常需要设置的三个参数：

设置CPU型号。前面已经进行了设置。

在设置对话框的"Target"标签下"Xtal(Mhz)"处输入单片机的晶振

（2）编译源文件

鼠标左键单击主菜单Project一>Built target或快捷按钮编译文件。若有语法错误，输出窗口将有相应提示信息。

双击提示信息行，光标会停留在源程序出错处。在此次程序设计中，经检查发现：程序3条LCALL指令被错误输入成了LCAAL.用户可根据提示修改源程序，然后再次编译。注意。Keil具有语法检查功能，源程序中正确的指令关键词将变颜色，没变色的为输入错误，方便用户查找语法错误。

（3）调试程序

源程序编译通过，表明语法正确，却并不能保证该程序能够正确运行。还需要对其逻辑功能进行调试。Keil软件具有很强的软件仿真功能。

鼠标左击主菜单Debug一>Sta№top DebugSession子菜单或调试/编辑模式切换按钮。进入调试程序工作模式，软件窗口如图5所示。重复点击该按钮可以实现在编辑模式和调试模式之间进行切换。

调试程序时的程序运行控制按钮从左到右依次为复位、连续运行，暂停、单步、过程单步、执行完当前子程序、运行到光标当前行。复位按钮模拟芯片的复位，它将使程序回到最开头处执行。当程序处于停止状态时复位才有效，程序处于运行状态时停止按钮才有效。

5.2 Proteus仿真调试

(1)电路连接故障分析

Proteus的连线功能很强，如可以双击左键重复上次连线，双击右键删除连线等。在连线过程中就出现了本以为连接上的节点，实际上却没有连接的问题，经分析发现连接上的点会有连接点出现，及时纠正了错误。又例如在某些不易连接且需要较长的线路连接端口，可采用网络标号连接，但在标号连接时，要切记标号要易于区分，相同端口的标号一定要相同，连接过程中就有因为标号连接重复的问题，而导致数码管显示乱码的问题。在调试的时候可以通过观察仿真的电位，红点为高电平、蓝点为低电平，或者添加电位计，例如在数码管显示，送位选码时就发现有一位未被选中，故立即调整位选码RR程序代码。

（2）仿真结果分析

电子时钟主要的设计要求是能够实现时钟的一般功能，以及包括时间的调整功能，这个基于单片机的电子时钟基本上实现了上述功能，能够通过时间调整电路对时间进行调整以及复位，24小时计满后能自动清零。

启动仿真结果5.21

图5.21启动仿真结果

正常计时仿真结果如图5.22

图5.2 正常计时仿真结果

5.3 实物运行测试

在确认程序的调试和仿真结果的无误后，根据清翔电子STC89C51所给的版本电路原理图，进一步调整送显和按键查询程序，根据实际情况表明，时、分、秒的调整校对功能均为正常，设置完成按键也能对所校对时间开启计时，故基本功能都正常实现。唯一不足的是计时精度有待提高，通过走时结果的实际情况和手机走时结果发现大概一个小时会慢1min左右。如图5.31上电复位运行结果，5.32为正常走时结果

图5.31上电复位运行结果

图5.31 正常走时结果

6.1心得感悟

单片机作为我们主要的专业课程之一，我觉得单片机课程设计很有必要，而且很有意义。但当拿到题目时，确实不知道怎么着手，有些迷茫，上网查资料，问同学，在同学的帮助下，历时一个星期，解决一个又一个的困难，终于完成任务。

在这次课程设计中，运用到了很多以前的专业知识，虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的一大收获。另外，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不能灵活运用。

通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。另外，要非常感谢我的指导老师，是她指引我克服一个由一个的困难，让我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。

我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法

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