1、北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 時(shí)鐘計(jì)時(shí)器姓名學(xué)號(hào)班級(jí)指導(dǎo)教師 實(shí)訓(xùn)時(shí)間：2011/12/5-2011/12/161目 錄1 問(wèn)題描述22 設(shè)計(jì)思想23 硬件設(shè)計(jì)23.1定時(shí)器計(jì)數(shù)器23.2中斷系統(tǒng)33.3鍵盤和LED數(shù)碼管顯示器34 軟件設(shè)計(jì)44.1主程序44.2數(shù)碼管顯示模塊44.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序44.4 按鍵處理模塊45 仿真分析76 課程設(shè)計(jì)總結(jié)7參考文獻(xiàn)8附錄（源程序清單）911 問(wèn)題描述時(shí)鐘計(jì)時(shí)器廣泛應(yīng)用于各種繼電器、電磁開(kāi)關(guān)，控制器、延時(shí)器、定時(shí)器等的時(shí)間測(cè)試。目前所使用的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器大多是指針式或集成電路型的，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、測(cè)試功能單一。本儀器應(yīng)當(dāng)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘

2、、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、手動(dòng)調(diào)時(shí)等功能。2 設(shè)計(jì)思想用定時(shí)計(jì)數(shù)器T0，工作于定時(shí)，采用方式1，對(duì)12MHZ的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，初值設(shè)為XXYY（自己設(shè)置）。形成定時(shí)時(shí)間為50ms。用片內(nèi)RAM的7BH單元對(duì)50ms計(jì)數(shù)，計(jì)20次產(chǎn)生秒計(jì)數(shù)器78H單元加1，秒計(jì)數(shù)器加到60則分計(jì)數(shù)器79H單元加1，分計(jì)數(shù)器加到60則時(shí)計(jì)數(shù)器7AH單元加1，時(shí)計(jì)數(shù)器加到24則時(shí)計(jì)數(shù)器清0。然后把秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器分成十位和個(gè)位放到8個(gè)數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。顯示格式為小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位-分十位、分個(gè)位-秒十位、秒個(gè)位。在處理過(guò)程中加上了按鍵判斷程序，能對(duì)按鍵處理。3 硬件設(shè)計(jì)3.1定時(shí)器計(jì)數(shù)器(1)、MCS

3、-51系列中51子系列有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器：定時(shí)計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)計(jì)數(shù)器T1。它由加法計(jì)數(shù)器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等組成。方式寄存器用于設(shè)定定時(shí)計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式，控制寄存器用于對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制。(2)、每個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器既可以對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，也可以外部信號(hào)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能通過(guò)編程設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。(3)、每個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器都有多種工作方式，其中T0有四種工作方式，T1有三種工作方式，T2有三種工作方式。通過(guò)編程可設(shè)定工作于某種方式。四種工作方式為：13位定時(shí)計(jì)數(shù)器、16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、8位自動(dòng)重置定時(shí)計(jì)數(shù)器、兩個(gè)8位定時(shí)計(jì)數(shù)器（只有T0有）(4)、每一

4、個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生溢出，使相應(yīng)的溢出位置位，溢出可通過(guò)查詢或中斷方式處理。3.2中斷系統(tǒng)(1)、MCS-51單片機(jī)提供5個(gè)硬件中斷源，2個(gè)外部中斷源，2個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷TF0和TF1，1個(gè)串行口發(fā)送TI和接收RI中斷。(2)、MCS-51單片機(jī)中沒(méi)有專門的開(kāi)中斷和關(guān)中斷指令，對(duì)各個(gè)中斷源的允許和屏蔽是由內(nèi)部的中斷允許寄存器IE的各位來(lái)控制的。中斷允許寄存器IE的字節(jié)地址為A8H，可以進(jìn)行位尋址。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，中斷允許寄存器IE的內(nèi)容為00H，如果要開(kāi)放某個(gè)中斷源，則必須使IE中的總控置位和對(duì)應(yīng)的中斷允許位置“1”。(3)、MCS-51單片機(jī)有5個(gè)中斷源，為了處理方便

5、，每個(gè)中斷源有兩級(jí)控制，高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。通過(guò)由內(nèi)部的中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP來(lái)設(shè)置，中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的字節(jié)地址為B8H，可以進(jìn)行位尋址。如果某位被置“1”，則對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)為高優(yōu)先級(jí)；如果某位被清零，則對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)為低優(yōu)先級(jí)。對(duì)于同級(jí)中斷源，系統(tǒng)有默認(rèn)的優(yōu)先權(quán)順序，從高到低優(yōu)先權(quán)順序?yàn)橥獠恐袛?、定時(shí)計(jì)數(shù)器T0中斷、外部中斷1、定時(shí)計(jì)數(shù)器T1中斷、串行口中斷。通過(guò)設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP能夠改變系統(tǒng)默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)順序。3.24、MCS-51單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件為：中斷源有請(qǐng)求且中斷允許。3.3鍵盤和LED數(shù)碼管顯示器鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，操作人員一

6、般都是通過(guò)鍵盤向單片機(jī)系統(tǒng)輸入指令、地址和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合，平時(shí)按鍵開(kāi)關(guān)總是處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)按下鍵時(shí)它才閉合。鍵盤的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的工作方式有3種：查詢工作方式、定時(shí)掃描工作方式和中斷工作方式。LED數(shù)碼管顯示器：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常用到LED數(shù)碼管作為顯示輸出設(shè)備，LED數(shù)碼管顯示器雖然顯示信息簡(jiǎn)單，但它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)、與單片機(jī)接口方便等特點(diǎn)，基本上能夠滿足單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，所以在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常用到。LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組合起來(lái)的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)

7、用系統(tǒng)中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽(yáng)極兩種。所謂譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的字段碼的方式。對(duì)于LED數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有兩種：硬件譯碼方式和軟件譯碼方式。LED數(shù)碼管在顯示時(shí)，通常有兩種顯示方式：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。在使用時(shí)可以把它們組合起來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果數(shù)碼管個(gè)數(shù)較少，通常用硬件譯碼靜態(tài)顯示，在數(shù)碼管個(gè)數(shù)較多時(shí)，則通常用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。4 軟件設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘的軟件系統(tǒng)由主程序和子程序組成，主程序程序包含初始化參數(shù)設(shè)置、按鍵處理、數(shù)碼管顯示模塊等。4.1主程序主程序執(zhí)行流程如圖1所示，主程序先對(duì)顯示單元和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化，然后重復(fù)調(diào)

8、用數(shù)碼管顯示模塊和按鍵處理模塊，當(dāng)有鍵按下，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。4.2數(shù)碼管顯示模塊本系統(tǒng)共用8個(gè)數(shù)碼管，從右到左依次顯示秒個(gè)位、秒十位、橫線、分個(gè)位、分十位、橫線、時(shí)個(gè)位和時(shí)十位。采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。4.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0用于時(shí)間計(jì)時(shí)。選擇方式1，重復(fù)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間設(shè)為50ms，定時(shí)時(shí)間到則中斷，在中斷服務(wù)程序中用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)50ms計(jì)數(shù)，計(jì)20次則對(duì)秒單元加1，秒單元加到60則對(duì)分單元加1，同時(shí)秒單元清0；分單元加到60則對(duì)時(shí)單元加1，同時(shí)分單元清0；時(shí)單元加到24則對(duì)時(shí)單元清0，標(biāo)志一天時(shí)間計(jì)滿。在對(duì)各單元計(jì)數(shù)的同時(shí)，把它們的值放到存儲(chǔ)單元的指定位置。

9、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖2所示。4.4 按鍵處理模塊MCS-51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)顯示的基本方法首先要計(jì)算計(jì)數(shù)初值時(shí)鐘計(jì)時(shí)的關(guān)鍵問(wèn)題是秒的產(chǎn)生，因?yàn)槊胧亲钚r(shí)鐘單位，但使用MMCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，即使按工作方式，其最大定時(shí)時(shí)間也只能達(dá)到131毫秒，離1秒還差好遠(yuǎn)。為此，我們把秒計(jì)時(shí)用硬件定時(shí)和軟件計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，即：把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為125毫秒，這樣當(dāng)計(jì)數(shù)溢出8次就可得到1秒，而8次計(jì)數(shù)可用軟件方法實(shí)現(xiàn)。 為得到125ms定時(shí)，我們可使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，以工作方式進(jìn)行，當(dāng)設(shè)定單片機(jī)為6MHz晶振，設(shè)計(jì)數(shù)初值為X，則有如下等式： （216X）×

10、;2us125000us計(jì)算得計(jì)數(shù)初值X3036，二進(jìn)制表示為0000101111001101，十六進(jìn)制表示為0BCDH。定時(shí)器定時(shí)采用中斷方式完成，以便于通過(guò)中斷服務(wù)程序進(jìn)行溢出次數(shù)（每次125毫秒）的累計(jì),計(jì)滿8次即得到秒計(jì)時(shí)。通過(guò)在程序中的數(shù)值累加和數(shù)值比較來(lái)實(shí)現(xiàn)從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)設(shè)置時(shí)鐘顯示及顯示緩沖區(qū)假定時(shí)鐘時(shí)間在六位LED數(shù)碼管（LED5LED0）上進(jìn)行顯示（時(shí)、分、秒各占兩位）。為此，要在內(nèi)部RAM中設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共6個(gè)單元（79H7EH），與數(shù)碼管的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： LED57EH、LED47DH、LED37CH、LED27BH、LED17AH、LED079H。即顯示緩沖區(qū)

11、從左向右依次存放時(shí)、分、秒的數(shù)值。假定已有LED顯示程序?yàn)镾MXS可供調(diào)用程序流程主程序（MAIN）主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后通過(guò)反復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法，等待125ms定時(shí)中斷的到來(lái)。中斷服務(wù)程序（PIT0）中斷服務(wù)程序的主要功能是進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。程序開(kāi)始先判斷計(jì)數(shù)溢出是否滿了8次，不滿8次表明還沒(méi)達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，中斷返回；如滿8次則表明已達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。加1子程序（DAAD1）加1子程序用于完成對(duì)秒、分和時(shí)的加1操作，中斷服務(wù)程序中在秒、分、時(shí)加1時(shí)共有三處調(diào)用此子程序。加1操作共包括以下三項(xiàng)內(nèi)容：合數(shù)：由于每位LED顯示器

12、對(duì)應(yīng)一個(gè)8位的緩沖單元，因此由兩位BCD碼表示的時(shí)間值各占用一個(gè)緩沖單元，且只占其低4位。為此在加1運(yùn)算之前需把兩個(gè)緩沖單元中存放的數(shù)值合并起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，然后才能進(jìn)行加1運(yùn)算。合字之說(shuō)由此而來(lái)。十進(jìn)制調(diào)整：對(duì)加1并進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整；分?jǐn)?shù)：把加1后的時(shí)間值再拆分成兩個(gè)字節(jié)，送回各自的緩沖單元中。按鍵處理設(shè)置為：如沒(méi)有按鍵，則時(shí)鐘正常走時(shí)。當(dāng)按下K0按鍵時(shí)，進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，時(shí)鐘停止走動(dòng)；按K1可K2按鍵可進(jìn)行加1或減1操作；繼續(xù)按K0鍵可分別進(jìn)行分和小時(shí)的調(diào)整；最后按K0鍵將退出調(diào)整狀態(tài)，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí)運(yùn)行。流程圖如下所示：開(kāi)始顯示單元清零T0、T1設(shè)為16位計(jì)數(shù)模式允許T0中斷調(diào)用顯示子程序進(jìn)入

13、功能程序按下鍵否？否是 開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，重置初值啟動(dòng)下一個(gè)50ms50ms 計(jì)數(shù)器加1秒單元加1，50ms計(jì)數(shù)器清0，秒寫(xiě)入秒個(gè)位和秒十位50ms 計(jì)數(shù)器=20？否是分單元加1，秒單元清0，分寫(xiě)入分個(gè)位和分十位秒單元=60？時(shí)單元加1，分單元清0，時(shí)寫(xiě)入時(shí)個(gè)位和時(shí)十位分單元=60？時(shí)單元清0時(shí)單元=24？中斷返回否否否是是是 1、主程序流程圖 2、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序流程圖 5 仿真分析在Proteus ISIS的80C51中載入程序生成的HEX文件，按開(kāi)始符號(hào)運(yùn)行，在數(shù)碼管上觀察程序運(yùn)行結(jié)果，系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖5.1所示。設(shè)計(jì)功能如下： （1）、初始狀態(tài)：未按鍵之前，上電，數(shù)碼顯示00

14、-00-00。程序運(yùn)行后，從秒針開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)秒數(shù)到59后，下一秒自動(dòng)變?yōu)?0，分針變?yōu)?1，以此類推。 （2）、調(diào)整狀態(tài)：仿真運(yùn)行過(guò)程中，按p0鍵，系統(tǒng)暫停，此時(shí)，繼續(xù)按p0無(wú)效。第三次按p0，又開(kāi)始，如此循環(huán)。（3） 、設(shè)置狀態(tài)：按下p0暫停后，按p1，則時(shí)針加一， 按下p2，則時(shí)針減一；按兩下p0，在按下p1，則分針加一，按下p2，則分針減一。時(shí)間顯示格式為：時(shí)分秒；誤差分析：實(shí)際程序到實(shí)驗(yàn)板中的電子鐘顯示存在一定的誤差，誤差來(lái)源可能為三個(gè)方面：第一，在程序運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)鐘周期的不精確導(dǎo)致機(jī)器周期與理論值存在一定的差別；第二在中斷一秒顯示過(guò)程中，一些指令需要消耗一定的機(jī)器周期，使得一秒

15、延時(shí)比實(shí)際要長(zhǎng)；第三在鍵抖動(dòng)的反應(yīng)程度在運(yùn)行中比較慢。 5.1實(shí)例仿真6 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)我認(rèn)識(shí)到我對(duì)單片機(jī)的知識(shí)學(xué)的太少了，對(duì)于書(shū)本上很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，都需要去鞏固加強(qiáng)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中彌補(bǔ)我的不足。我也了解了80C51集成環(huán)境和PROTEUS仿真軟件的使用，用此軟件練習(xí)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，不僅使我熟悉了軟件的使用方法，而且復(fù)習(xí)了單片機(jī)編程的相關(guān)知識(shí)。在使用中，我體驗(yàn)到了單片機(jī)的神奇之處，也激發(fā)了我不少的興趣，引領(lǐng)著我不斷的探索單片機(jī)的未知世界。本次的課程設(shè)計(jì)，我也學(xué)到了一些更重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐。大學(xué)的課堂只是在學(xué)習(xí)專業(yè)

16、知識(shí)，而我們應(yīng)當(dāng)把所學(xué)的知識(shí)用到我們現(xiàn)實(shí)的生活中去。此次的的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)生活中磨練自己，使自己變得更加優(yōu)秀。在本次的設(shè)計(jì)中，特別感謝張老師和王老師的指導(dǎo)，在老師的講解和指導(dǎo)下，我成功的解決了設(shè)計(jì)中的許多問(wèn)題，也使我知道了認(rèn)真的重要性。也感謝同學(xué)給我的幫助，沒(méi)有他們的幫助，我一個(gè)人是無(wú)法完成的，他們讓我明白了學(xué)問(wèn)的真正含義。參考文獻(xiàn)1戴梅萼，史嘉權(quán)編著.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用(第三版).北京：清華大學(xué)出版社,20032周明德編著.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第四版).北京：清華大學(xué)出版社,20023李順增，吳國(guó)東，趙河明等.微機(jī)原理及接口技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出

17、版社,20064楊立新.微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用M.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1986.11 5李大友.微型計(jì)算機(jī)原理M.北京：清華大學(xué)出版社，1998.76眭碧霞.微型計(jì)算機(jī)原理與組成M.人民郵電出版社，2003.8附錄（源程序清單）OUTBIT EQU 08002H ; 位控制口OUTSEG EQU 08004H ; 段控制口INC EQU 08001H ; 鍵盤讀入口LEDBUF EQU 60H ; 顯示緩沖HOUR EQU 40HMINUTE EQU 41HSECOND EQU 42HC100US EQU 43HTICK EQU 10000T100US EQU 256-50LJMP STA

18、RTORG 000BHT0INT:PUSH PSW PUSH ACC MOV A，C100US+1 JNZ GOON DEC C100USGOON:DEC C100US+1MOV A, C100US ORL A, C100US+1 JNZ EXIT MOV C100US, #HIGH(TICK) MOV C100US+1, #lOW(TICK) INC SECOND MOV A, SECOND CJNE A, #60, EXIT MOV SECOND, #0 INC MINUTE MOV A, MINUTE CJNE A, #60, EXIT MOV MINUTE, #0 INC HOUR M

19、OV A, HOUR CJNE A, #24, EXIT MOV HOUR, #0EXIT:POP ACC POP PSW RETIDELAY: MOV R7, #0 ; 延時(shí)子程序 DELAULOOP:DJNZ R7, DELAYLOOP DJNZ R6, DELAYLOOP RETLEDMAP: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6dH, 7DH, 07H ;八段管顯示碼 DB 7FH, 6FH, 77H, 7CH, 39H, 5EH, 79H, 71HDISPLAYLED: MOV R0, #LEDBUF MOV R1, #6 ; 共6個(gè)八段管 MOV R2, #00100000B ; 從左邊開(kāi)始顯示LOOP: MOV DPTR, #OUTBIT MOV A, #0 MOVX DPTR, A ; 關(guān)所有八段管 MOV A, R0 MOV DPTR, #OUTSEG MOVX DPTR,A MOV DPTR, #OUTBIT MOV A, R2 MOVX DPTR, A ; 顯示一位八段管 MOV R6, #1 CALL DELAY M