分類號 密級 (宋體小五號)UDC 畢 業 設 計 可校時數字鐘的匯編程序設計 學生姓名 李通 學號 200602305209 指導教師 王 學 玲 系（中心） 信息工程系 專 業 電子信息工程 年級 2006 論文答辯日期 2010 年 5 月 19 日 中 國 海 洋 大 學 青 島 學 院可校時數字鐘的匯編程序設計 完成日期： 2010-4-22 指導教師簽字： 答辯小組成員簽字： III摘 要單片計算機即單片微型計算機。由RAM 、ROM、CPU構成，定時，計數和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產業和工業自動化上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設計、開發軟、硬的能力。本文是用匯編程序設計的可校電子時鐘，主要設計了一個基于AT89C51單片機的電子時鐘。并在數碼管上顯示相應的時間。并通過一個控制鍵用來實現時間的調節和是否進入省電模式的轉換。由單片機作為數字鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號進行計時實現計時功能，將其時間數據經單片機輸出，利用顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進行定時、校時功能。輸出設備顯示器可以用液晶顯示技術和數碼管顯示技術。應用Proteus的ISIS軟件實現了單片機電子時鐘系統的設計與仿真。用匯編程序設計的可校電子時鐘仿真效果真實、準確，節省了硬件資源，達到了預期的效果。關鍵字：單片機；電子時鐘；鍵盤控制。Abstract The paper introduces how to use the Single Chip Microcomputer to realize the electronic clcck, SCM that the microcomputer is to CPUs memory, timer / counter, input and output interfaces are integrated into an IC chip in a microcomputer. Its small size, low cost, high performance, which are widely used in smart industries, and industrial automation. And 51 Series SCM SCM is the most typical and the most representative one. The Graduation Project, through its study, the application to achieve the study, design, development software and hardware capabilities. The main content include of AT89C51 SCM and whole work process and principle of AT89C2051 SCM electron clock. And show up time in the digital control input figure. Through the press of a button to control time of adjustment and power saving mode.Use the Software of Proteus to realize controlling designing and Simulation AT89C2051 SCM electron clock .This method is true and accurate and economizes hardware resource. Key words:SCM; electronic clock; keyboard control.目 錄1緒論11.1 電子時鐘簡介11.2 電子時鐘的基本特點11.3 電子時鐘的原理12 單片機識的相關知識22.1 單片機簡介22.2 單片機的發展史22.3 單片機的特點32.4 89C51單片機介紹33 設計綜述63.1 研究背景63.2 發展動態64 控制系統的硬件設計74.1 單片機型號的選擇74.2 數碼管顯示工作原理74.3 鍵盤電路設計84.4整個電路原理圖95 控制系統的軟件設計105.1 程序設計105.2程序流程圖135.3 仿真結果155.4 仿真結果分析166 總結17參考文獻18致 謝19可校時數字鐘的匯編程序設計1 緒論 1.1 電子時鐘簡介 1957年,Ventura發明了世界上第一個電子表，從而奠定了電子時鐘的基礎，電子時鐘開始迅速發展起來。現代的電子時鐘是基于單片機的一種計時工具，采用延時程序產生一定的時間中斷，用于一秒的定義，通過計數方式進行滿六十秒分鐘進一，滿六十分小時進一，滿二十四小時小時清零。從而達到計時的功能，是人民日常生活補課缺少的工具。現在是一個知識爆炸的新時代。新產品、新技術層出不窮，電子技術的發展更是日新月異。可以毫不夸張的說，電子技術的應用無處不在，電子技術正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發展的年代，時間對人們來說是越來越寶貴，在快節奏的生活時，人們往往忘記了時間，一旦遇到重要的事情而忘記了時間，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個定時系統來提醒這些忙碌的人。數字化的鐘表給人們帶來了極大的方便。【5】數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數字鐘從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數字鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規模集成電路可供選擇。1.2 電子時鐘的基本特點 現在高精度的計時工具大多數都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術，因此走時精度高，穩定性好，使用方便，不需要經常調試，數字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。1.3 電子時鐘的原理 該電子時鐘由89C51，BUTTON，六段數碼管等構成，采用晶振電路作為驅動電路，由延時程序和循環程序產生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。而電路中唯一的一個控制鍵卻擁有多種不同的功能，按下又松開，可以實現屏蔽數碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續兩次按下按鍵不放松，則可實現小時的調節，同樣每按一次小時加一。2 單片機識的相關知識 2.1 單片機簡介 單片機全稱為單片機微型計算機（Single Chip Microsoftcomputer)。從應用領域來看，單片機主要用來控制，所以又稱為微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。22.2 單片機的發展史4位單片機 1975年，美國德克薩斯儀器公司首次推出4位單片機TMS-1000；此后，各個計算機公司競相推出四位單片機。日本松下公司的MN1400系列，美國洛克威爾公司的PPS/1系列等。四位單片機的主要應用領域有：PC機的輸入裝置，電池充電器，運動器材，帶液晶顯示的音/視頻產品控制器，一般家用電器的控制及遙控器，電子玩具，鐘表，計算器，多功能電話等。 8位單片機 1972年，美國Intel公司首先推出8位微處理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列單片機。在這以后，8位單片機紛紛面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生產的3870系列，摩托羅拉公司生產的6801系列等。隨著集成電路工藝水平的提高，一些高性能的8位單片機相繼問世。例如，1978年摩托羅拉公司的MC6801系列及齊洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。這類單片機的尋址能力達64KB，片內ROM容量達4-8KB，片內除帶有并行IO口外，還有串行IO口，甚至還有AD轉化器功能。8位單片機由于功能強，被廣泛用于自動化裝置、智能儀器儀表、智能接口、過程控制、通信、家用電器等各個領域。516位單片機 1983年以后，集成電路的集成度可達幾十萬只管/片，各系列16位單片機紛紛面市。這一階段的代表產品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美國國家半導體公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。16位單片機主要用于工業控制，智能儀器儀表，便攜式設備等場合。32位單片機 隨著高新技術只智能機器人，光盤驅動器，激光打印機，圖像與數據實時處理，復雜實時控制，網絡服務器等領域的應用與發展，20世紀80年代末推出了32位單片機，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年來流行的ARM系列單片機。32位單片機是單片機的發展趨勢，隨著技術的發展及開發成本和產品價格的下降，將會與8位單片機并駕齊驅。64位單片機 近年來，64位單片機在引擎控制，智能機器人，磁盤控制，語音圖像通信，算法密集的實時控制場合已有應用，如英國Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位單片機。2.3 單片機的特點 單片機的存儲器ROM和RAM時嚴格區分的。ROM稱為程序存儲器，只存放程序，固定常數，及數據表格。RAM則為數據存儲器，用作工作區及存放用戶數據。 采用面向控制的指令系統。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。 單片機的I/O口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數目有限，為了解決實際引腳數和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設置或由機器狀態來區分。 單片機的外部擴展能力很強。在內部的各種功能部件不能滿足應用的需求時，均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯片兼容，給應用系統設計帶來了很大的方便。62.4 89C51單片機介紹 VCC：電源。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存 儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器 的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。4 圖1 89C51單片機P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器 時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時， /EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。83 設計綜述3.1 研究背景現在是一個知識爆炸的新時代。新產品、新技術層出不窮，電子技術的發展更是日新月異。可以毫不夸張的說，電子技術的應用無處不在，電子技術正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發展的年代，時間對人們來說是越來越寶貴，在快節奏的生活時，人們往往忘記了時間，一旦遇到重要的事情而忘記了時間，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個定時系統來提醒這些忙碌的人。數字化的鐘表給人們帶來了極大的方便。數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數字鐘從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數字鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規模集成電路可供選擇。3.2 發展動態近些年，隨著科技的發展和社會的進步，人們對數字鐘的要求也越來越高，傳統的時鐘已不能滿足人們的需求。多功能數字鐘不管在性能還是在樣式上都發生了質的變化，有電子鬧鐘、數字鬧鐘等等。單片機在多功能數字鐘中的應用已是非常普遍的，人們對數字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內部結構以及工作原理。由單片機作為數字鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號進行計時實現計時功能，將其時間數據經單片機輸出，利用顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進行定時、校時功能。輸出設備顯示器可以用液晶顯示技術和數碼管顯示技術。時鐘電路在計算機系統中起著非常重要的作用,是保證系統正常工作的基礎。在一個單片機應用系統中,時鐘有兩方面的含義一是指為保障系統正常工作的基準振蕩定時信號,主要由晶振和外圍電路組成,晶振頻率的大小決定了單片機系統工作的快慢;二是指系統的標準定時時鐘,即定時時間,它通常有兩種實現方法一是用軟件實現,即用單片機內部的可編程定時 計數器來實現;二是用專門的時鐘芯片實現,本文主要介紹用單片機內部的定時 計數器來實現電子時鐘的方法。4 控制系統的硬件設計4.1 單片機型號的選擇 通過對多種單片機性能的分析，最終認為89C51是最理想的電子時鐘開發芯片。89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節可編程閃爍存儲器和1000寫/擦循環，數據保留時間為10年等特點，是最好的選擇。74.2 數碼管顯示工作原理數碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負極，又稱為負極。通常的數碼管又分為8段，即8個LED顯示段，這是為工程應用方便如設計的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數點位段。而多位數碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數碼管的相同端也會連接在一起。即，所有的A段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。數碼管顯示方法可分為靜態顯示和動態顯示兩種。靜態顯示就是數碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動態顯示的原理是，各個數碼管的相同段連接在一起，共同占用8 位段引管線；每位數碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數碼管加有效的數據信號，當全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。8 圖2 共陰數碼管4.3 鍵盤電路設計 該設計只用了一個鍵盤，但實現的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗，該鍵盤可以實現小時和分鐘的調節以及控制是否進入省電模式。當按鍵按下又松開，可以實現屏蔽數碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續兩次按下按鍵不放松，則可實現小時的調節，同樣每按一次小時加一。達到時間調節的目的。9 圖3 多功能控制鍵電子時鐘主要由顯示模塊、校時模塊和時鐘運算模塊三大部分組成。其中校時模塊和時鐘運算模塊要對時、分、秒的數值進行操作，并且秒計算到60時，要自己清零并向分進1；分計算到60時，要自己清零并向時進1；時計算到24時，要清零。這樣，才能循環記時。在一個單片機應用系統中,時鐘有兩方面的含義一是指為保障系統正常工作的基準振蕩定時信號,主要由晶振和外圍電路組成,晶振頻率的大小決定了單片機系統工作的快慢;二是指系統的標準定時時鐘,即定時時間,它通常有兩種實現方法一是用軟件實現,即用單片機內部的可編程定時計數器來實現;二是用專門的時鐘芯片實現,本文主要介紹用單片機內部的定時 計數器來實現電子時鐘的方法。4.4整個電路原理圖 圖4 系統電路原理圖5 控制系統的軟件設計 5.1 程序設計 本系統的軟件系統主要可分為主程序、定時計數中斷程序、時間調整程序、延時程序四大模塊。在程序設計過程中，加強了部分軟件抗干擾措施，下面對部分模塊作介紹。定時計數中斷程序：MOV TMOD,#00H ;寫控制字MOV TH0,#0F0H ；寫定時常數MOV TLO,#0CHSETB TR0 ；啟動T0SETB ETO ；允許T0中斷SETB EA ；開放CPU中斷AJMP $時間調整程序：SETMM: cLR ET0 ;關定時器T0中斷CLR TR0 ;關閉定時器T0LCALL DL1S ;調用1秒延時程序JB P3.7,CLOSEDIS ;鍵按下時間小于1秒，關閉顯示（省電） MOV R2,#06H ;進入調時狀態，賦閃爍定時初值 SETB ET1 ;允許T1中斷SETB TR1 ;開啟定時器T1SET2: JNB P3.7,SET1 ;P3.7口為0（鍵未釋放），等待SETB 00H ;鍵釋放，分調整閃爍標志置1SET4: JB P3.7,SET3 ;等待鍵按下LCALL DL05S ;有鍵按下，延時0.5秒JNB P3.7,SETHH ;按下時間大于0.5秒轉調小時狀態MOV R0,#77H ;按下時間小于0.5秒加1分鐘操作LCALL ADD1 ;調用加1子程序MOV A,R3 ;取調整單元數據CLR C ;清進位標志CJNE A,#60H,HHH ;調整單元數據與60比較HHH: JC SET4 ;調整單元數據小于60轉SET4循環LCALL CLR0 ;調整單元數據大于或等于60時清0CLR C ;清進位標志AJMP SET4 ;跳轉到SET4循環CLOSEDIS:SETB ET0 ;省電（LED不顯示）狀態。開T0中斷SETB TR0 ;開啟T0定時器（開時鐘）CLOSE: JB P3.7,CLOSE ;無按鍵按下，等待。LCALL DISPLAY ;有鍵按下，調顯示子程序延時削抖JB P3.7,CLOSE ;是干擾返回CLOSE等待WAITH: JNB P3.7,WAITH ;等待鍵釋放LJMP START1 ;返回主程序（LED數據顯示亮）SETHH: CLR 00H ;分閃爍標志清除（進入調小時狀態）SETHH1: JNB P3.7,SET5 ;等待鍵釋放SETB 01H ;小時調整標志置1SET6: JB P3.7,SET7 ;等待按鍵按下LCALL DL05S ;有鍵按下延時0.5秒JNB P3.7,SETOUT ;按下時間大于0.5秒退出時間調整MOV R0,#79H ;按下時間小于0.5秒加1小時操作LCALL ADD1 ;調加1子程序MOV A,R3 ;CLR C ;CJNE A,#24H,HOUU ;計時單元數據與24比較HOUU: JC SET6 小于24轉SET6循環LCALL CLR0 ;大于或等于24時清0操作AJMP SET6 ; 跳轉到SET6循環SETOUT: JNB P3.7,SETOUT1 ;調時退出程序。等待鍵釋放LCALL DISPLAY ;延時削抖JNB P3.7,SETOUT ;是抖動，返回SETOUT再等待CLR 01H ;清調小時標志CLR 00H ;清調分標志CLR 02H ;清閃爍標志CLR TR1 ;關閉定時器T1CLR ET1 ;關定時器T1中斷SETB TR0 ;開啟定時器T0SETB ET0 ;開定時器T0中斷（計時開始）LJMP START1 ;跳回主程序SET1: LCALL DISPLAY ;鍵釋放等待時調用顯示程序（調分）AJMP SET2 ;防止鍵按下時無時鐘顯示SET3: LCALL DISPLAY ;等待調分按鍵時時鐘顯示用AJMP SET4SET5: LCALL DISPLAY ;鍵釋放等待時調用顯示程序（調小時）AJMP SETHH1 ;防止鍵按下時無時鐘顯示SET7: LCALL DISPLAY ;等待調小時按鍵時時鐘顯示用AJMP SET6SETOUT1: LCALL DISPLAY ;退出時鐘調整時鍵釋放等待AJMP SETOUT ;防止鍵按下時無時鐘顯示延時程序：1MS延時程序，LED顯示程序用DL1MS: MOV R6,#14HDL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET20MS延時程序，采用調用顯示子程序以改善LED的顯示閃爍現象DS20MS: ACALL DISPLAYACALL DISPLAYACALL DISPLAYRET5.2程序流程圖系統的流程圖如圖4.1和圖4.2所示： 圖5 主程序流程圖 圖 6 中斷處理流程圖5.3 仿真結果 圖7 開始運行程序仿真圖 圖8 運行一段時間后仿真圖5.4 仿真結果分析功能太過單調，只能實現時分秒的顯示，設計比較簡單。電路圖的設計過于單調，用的器件太少，實現調節時間的按鈕太少，不能很好的實現時間的調節。在測試過程中，六位數碼顯示管只顯示五位數字，有一位數字不亮，通過多次的修改程序并在PROTEUS軟件環境中進行仿真，最終解決了這個問題，同時也透露出本人在單片機電路設計和程序設計方面的不足。不過最后的仿真效果非常好，實現了預期的效果，能過通過多功能控制鍵調節時間和是否進入省電模式，是一個比較令人滿意的設計。6 總結通過兩個多月的學習和調試，終于完成了可教數字時鐘的匯編程序設計。回顧所有經歷，感慨萬千。我先仔細閱讀了所選的設計課題，然后仔細分析，制作了詳細計劃。然后開始搜索資料，寫出所需的硬件設施，最后畫出原理框圖，編寫匯編程序。在前期的程序編寫和幾天的上機調試，經過自己努力學到了很多新的知識，因為前期編寫程序時查了很多資料學到了很多知識。因為自己的能力有限致使匯編程序中很多的錯誤，為了修改錯誤必須看書或向別人請教，在這個過程中無意識的獲得了很多