带闹钟的智能电子时钟单片机课程设计.doc

微处理器综合设计实践报告

题目： 智能电子时钟的设计
院系： 电子与信息工程学院
专业： 电子科学与技术 年级
姓名： 学号：
指导老师：

一、课程设计目的：
综合应用所学的微处理器原理，汇编语言及相关硬件知识，设计一个具有一定功能的电路。熟练掌握仿真器和编程器的使用。
二、课程设计要求：
在面包板上搭建好硬件电路。以单片机为核心器件，组成一个电子时钟系统。系统显示用4位7段LED显示器，显示当前时间的小时和分。能够通过按键实现对当前时间的调整，系统时间到整点后能够通过蜂鸣器报时，时间为1s；能通过按键设置闹钟时间，闹钟时间到后，通过蜂鸣器报时。
三、系统组成与工作原理：
1、电路原理图

2、工作原理
（1） 设计原理及思路
本课程设计要求以AT89C52单片机为核心器件，组成一个电子时钟系统。我们可以利用单片机自带的定时器功能来进行定时，再通过一些软件编程来构造出一个时钟，同时也可以利用软件的编程来实现所要求的其他功能。
通过四个按键开关来控制电子时钟的工作模式。KEY1、KEY2分别对应时钟的调时和调分。KEY3可以设置闹钟，进入闹钟模式后，KEY1、KEY2将转变成闹钟的调时和调分键。此外，当按下KEY4就可以进入秒表模式，进入秒表模式以后，KEY1可以控制秒表的开始于暂停，KEY2可以对秒表清零，再次按下KEY4键便退出秒表模式。程序运行时主程序一直在循环查询各按键的状态，并将当前时间与闹钟设定时间不断进行比较，如果时间相同则响铃，同时通过动态显示的方式将相应的时间显示在数码管显示器上。与此同时，整个过程中时钟的时间都是由单片机的定时器进行计时的。
单片机的P0口负责输出段码，P2.0~P2.3对应四个数码管的位选端，分别为数码管1号、2号、3号、4号（由右至左编号）；P1.0对应蜂鸣器；P2.4~P2.7对应四个按键4、3、2、1（由上至下编号）。
各个分电路：
a. 蜂鸣器电路

当P1.0为低电平时，三极管导通，蜂鸣器开始工作
b. 上电复位电路

在通电瞬间，电容C通过电阻R20充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要接通电源就完成了系统的复位初始化。

c. 振荡电路

此处晶振为12MHz，提供单片机的时钟频率。晶振频率越高，单片机运行速度越快。
d. 数码管显示电路

P0口连接上拉电阻（排阻），用万用表测试得数码管为共阳极。当P2.3~P2.0口输出低电平时，三极管导通，所对应的数码管显示；因为共阳极，所以P0口为低电平的端口所对应的段码显示。

e. 按键电路

当按键没有按下时，P2.4~P2.7为高电平，若按下则变低电平。
（2） 所用存储单元
31H——时钟分的个位 3AH——时钟分的个位的段码
32H——时钟分的十位 3BH——时钟分的十位的段码
33H——时钟时的个位 3CH——时钟时的个位的段码
34H——时钟时的十位 3DH——时钟时的十位的段码

41H——闹钟分的个位 4AH——闹钟分的个位的段码
42H——闹钟分的十位 4BH——闹钟分的十位的段码
43H——闹钟时的个位 4CH——闹钟时的个位的段码
44H——闹钟时的十位 4DH——闹钟时的个位的段码

51H~54H 分别存放着秒表模式下1~4号管要显示的数字
5AH~5DH 分别存放着秒表模式下1~4号管要显示的数字的段码
其中，1号管——秒的十分位
2号管——秒的个位
3号管——秒的十位
4号管——分的个位

R7的初值为20，控制定时器T0的中断次数，T0中断1次定时50ms，20次定时1s；
R0用来记录秒；

（3） 总流程图
开 始

主程序初始化

调用“当前时间调时”子程序
KEY1
Yes
K1是否按下？（P2.7=0？）

No
Yes
K2是否按下？（P2.6=0？）

调用“当前时间调分”子程序
KEY2

No

Yes
K3是否按下？（P2.5=0？）

调用“闹铃时间设置”子程序
KEY3

No

调用“闹铃工作”子程序
CLOCK

Yes
调用“秒表”子程序
KEY4
K4是否按下？（P2.4=0？）

数码管显示程序
No

（4）“当前时间调时”子程序流程图
开 始

时的个位增1

No
时的十位是2吗？

Yes

No
时的个位是4吗？

Yes

时的个位和十位清零

时的个位是10吗？

No

Yes

时的个位清零，十位加一

查表获取段码

返回

（5）“当前时间调分”子程序流程图
开 始

分的个位增1

No
分的个位是10吗？

Yes

分的个位清零，十位加1

分的十位是6吗？

No

Yes

分的十位清零

查表获取段码

返回

（6）“闹钟时间设置”子程序流程图
开始

Yes
完成闹钟设置了吗？

No
返回

KEY1是否按下？

Yes
闹钟调时

No

KEY2是否按下？

Yes
闹钟调分

No

闹钟时间显示

（7）“闹钟工作”子程序流程图

开始

当前时间和闹钟时间相同吗？

蜂鸣器不工作
蜂鸣器工作

返回

（8）“秒表”子程序流程图
开始

秒表初始化

是否退出秒表？

秒表开始/暂停

秒表清零

返回

（9）“数码管显示”子程序流程图
3号数码管导通
开始

1号数码管导通

3号数码管赋值

1号数码管赋值

延时

延时

4号数码管导通

2号数码管导通

4号数码管赋值

2号数码管赋值

返回
延时
延时

四、总结
因为平时对于电路设计这方面的训练比较少，电路也是自己最薄弱的地方。因此，在第一天拿到器件以后完全没有方向，不知道从哪里开始设计。后来通过自己上网搜索资料，逐渐摸索出了思路，最终完成了电路的设计。
电路设计完之后，在面包板上搭建也让我犯了难。什么器件应该放在哪个位置，这么放插孔够不够用，这么放连线方不方便成了我一直头疼的问题。后来通过观察上一届学长的面包板和同学的讨论，终于搭好了板子。但是因为对于面包板不熟悉，搭小灯泡时，把它的两个引脚插在了联通的两个孔里，导致小灯泡一直不亮；插按键的时候也是，没有搞清楚按键和面包板的构造，把按键的两边引脚都插在联通的一排里，导致后面在验证的时候出现了数码管一直不亮的问题，后来经过老师的指导，解决了这个问题。
软件的编写可能是最困难的一个部分了。虽然之前有做过单片机实验，写过代码，但是，实验的代码非常简短，实现的功能很简单。这次因为要实现很多功能，一开始我想偷懒，直接写了代码。这样就导致了我的思路不成熟，运行下来有很多地方都是错误的。因此我才意识到，直接写代码是不可能的，要先画流程图理清思路。在我画完流程图以后，再会过去看我原来的代码，才知道有多么的混乱。后来经过我分模块的编写，最后把它们汇总到一起，构成了最后的代码,开始调试。
首先，我先在WAVE软件里写了一个最小系统的代码，再通过wellon软件，烧制到AT89C52单片机上，对最小系统进行测试。测试时发现小灯和蜂鸣器都没有正常的工作。因为当时刚刚开始，并不知道该如何调试，就马上叫老师了，老师发现小灯的两个引脚插在了联通的两个孔里，才导致了不亮。当我把小灯的引脚插在其他地方时，灯就亮了。至于蜂鸣器不响的问题，我用万用表测试了蜂鸣器周围的所有电路发现都是正确的，测试蜂鸣器两端的电压，发现也是有电压差的，我的代码又没有问题，一时不知道怎么办才好。后来，我又连接电源，让电路运行了一次，发现其实蜂鸣器是发出声音的，只是很微弱以至于我们都把它忽略了。然后我就想是不是因为蜂鸣器两端电压太小导致的。于是，我就把和蜂鸣器相连接的电阻拿掉了，终于蜂鸣器也响了。最小系统测试完成。
后来，老师教我们使用了仿真器，这让整个调试过程变得方便了许多。当我把整个代码都编译到仿真器里面时，板子上的数码管没有任何反应，但是换成同学的板子就可以显示，这让我觉得很不可思议。当我又写了段测试数码管的程序，让它显示的时候，数码管也是可以正确显示的。我实在想不出办法，决定单步运行，看看到底哪里出现了问题。但是我单步运行了几次，都没有发现哪里有问题，于是只能求助于老师。老师通过设断点的方法发现，我的按键完全没有实现它的功能，于是就询问我怎么安装的按键，这才找出了原因，原来我的按键的安装方向错了。在改正了之后，我的数码管就能正常的显示了。
数码管显示之后，我发现我的闹钟到了指定时间不会响，然后我仔细再看了我的代码，发现虽然写了闹铃的子程序，但是在主程序里面并没有调用，这才导致了闹钟不响。在有加了一句调用语句以后，闹钟就能正常工作了。
当我把前一天调试好的程序第二天再用仿真器进行测试时，发现蜂鸣器只要一通电就响了，完全不受程序的控制。为什么我程序一点都没改过但是再次验证又失败了呢？我又拿了同学的板子做测试，发现她跟我是一样的问题，于是我就想会不会是仿真器的问题。于是，我又拿了另一个仿真器测试了一下，发现程序是正常运行的；我又把蜂鸣器接在了第一个仿真器的P3口进行实验，发现程序也是正常运行的。因此，我认为是第一个仿真器的P1口坏了。
通过这次课程设计，我对单片机有了更加深刻的认识，体会到了单片机的强大。同时，从设计电路图到最后的验证成功，在这整个过程中遇到了很多的问题，当遇到问题时我认为最重要的还是冷静下来自己思考，仔细的检查。因为很多的问题的出现大部分程度上是因为自己的不仔细。一个地方的出错可能就导致了整个数码管的不显示，整个程序的实现不了功能。当出现了问题时，应该自己默默地看代码，仔仔细细地观察，看看到底哪里出现了问题，因为自己的代码只有自己知道具体哪里是干什么的，自己检查出来错误才会有成就感。总之，通过这次课程设计，我学习到了很多，也意识到了自己在动手方面的不足，希望在以后的学习中能改正这一缺点。

五、附程序清单
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP TIME ;时钟程序
ORG 001BH
LJMP IT1P ;IT1P用于秒表计时
ORG 0030H
MAIN: MOV SP,#60H ;堆栈指针初始化
MOV IE,#8AH ;允许T0和T1中断
MOV TMOD,#11H ;T0和T1均工作在方式1
MOV TL0,#0B0H ;给T0装初值，中断一次定时50ms
MOV TH0,#3CH
MOV R0,#0 ;用R0记录秒
MOV R7,#20 ;中断20次，定时1s
MOV 31H,#00H ;时间初始化，显示器显示：00:00
MOV 32H,#00H
MOV 33H,#00H
MOV 34H,#00H
MOV 3AH,#0C0H
MOV 3BH,#0C0H
MOV 3CH,#0C0H
MOV 3DH,#0C0H
MOV 41H,#00H ;闹钟初始化,定在00:00时刻
MOV 42H,#00H
MOV 43H,#00H
MOV 44H,#00H
MOV 4AH,#0C0H
MOV 4BH,#0C0H
MOV 4CH,#0C0H
MOV 4DH,#0C0H
MOV DPTR,#TAB ;段码表首地址传给DPTR
SETB P1.0
SETB TR0
START1: JB P2.7,NEXT1 ;按键1调时
LCALL DEL1 ;调用延时程序，消除按键抖动
JB P2.7,NEXT1
JNB P2.7,$ ;等待按键弹开
LCALL KEY1
NEXT1: JB P2.6,NEXT2 ;按键2调分
LCALL DEL1
JB P2.6,NEXT2
JNB P2.6,$
LCALL KEY2
NEXT2: JB P2.5,NEXT3 ;按键3设置闹钟
LCALL DEL1
JB P2.5,NEXT3
JNB P2.5,$
LCALL KEY3
NEXT3: LCALL NAOZHONG ;闹钟响铃程序，当前时间与闹钟时间相同则响铃
JB P2.4,DSPLY1 ;按键4秒表
LCALL DEL1
JB P2.4,DSPLY1
JNB P2.4,$
LCALL KEY4

DSPLY1: ;显示时间
MOV P2,#0FEH ;1号管显示分的个位
MOV P0,3AH
LCALL DEL2
MOV P2,#0FDH ;2号管显示分的十位
MOV P0,3BH
LCALL DEL2
MOV P2,#0FBH ;3号管显示时的个位
MOV P0,3CH
CLR P0.7 ;点亮3号管后的小数点，区别时和分
LCALL DEL2
MOV P2,#0F7H ;4号管显示时的十位
MOV P0,3DH
LCALL DEL2
LJMP START1

TIME: ;时钟程序
DJNZ R7,LOOP1
MOV R7,#20
INC R0
CJNE R0,#60,LOOP1
MOV R0,#00H
INC 31H
MOV R1,31H
CJNE R1,#10,TABLP1
MOV 31H,#00H
INC 32H
MOV R1,32H
CJNE R1,#6,TABLP1
MOV 32H,#00H
LCALL BAOSHI
INC 33H
MOV R1,33H
MOV R2,34H
CJNE R2,#2,LOOP2 ;判断时的十位是否为2，若不是跳转到LOOP2
CJNE R1,#4,TABLP1 ;接着判断时的个位是否为4，若不是查表获取段码
MOV 33H,#00H ;若为24时，则将时的个位和十位清零
MOV 34H,#00H
SJMP TABLP1
LOOP2: CJNE R1,#10,TABLP1
MOV 33H,#00H
INC 34H
TABLP1: MOV A,31H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3AH,A ;分的个位的段码
MOV A,32H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3BH,A ;分的十位的段码
MOV A,33H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3CH,A ;时的个位的段码
MOV A,34H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3DH,A ;时的十位的段码
LOOP1: MOV TL0,#0B0H ;给T0重装初值
MOV TH0,#3CH
RETI

DEL1: ;按键去抖延时程序（约10ms）
MOV R6,#20
DEL11: MOV R5,#248
DJNZ R5,$
DJNZ R6,DEL11
RET

DEL2: ;动态显示延时程序（约5ms）
MOV 2CH,#10
DEL21: MOV 2BH,#248
DJNZ 2BH,$
DJNZ 2CH,DEL21
RET

KEY2: ;调分程序
MOV R0,#0 ;秒清零，使校时更加精准
MOV R7,#20
INC 31H ;分的个位增1
MOV R1,31H
CJNE R1,#10,TABLP2
MOV 31H,#00H
INC 32H
MOV R1,32H
CJNE R1,#6,TABLP2
MOV 32H,#00H
TABLP2: MOV A,31H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3AH,A ;时钟分的个位的段码
MOV A,32H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3BH,A ;时钟分的十位的段码
RET

KEY1: ;调时程序
INC 33H ;时的个位增1
MOV R1,33H
MOV R2,34H
CJNE R2,#2,LOOP3
CJNE R1,#4,TABLP3
MOV 33H,#00H
MOV 34H,#00H
AJMP TABLP3
LOOP3: CJNE R1,#10,TABLP3
MOV 33H,#00H
INC 34H
TABLP3: MOV A,33H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3CH,A ;时的个位的段码
MOV A,34H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 3DH,A ;时的十位的段码
RET

KEY3: ;闹钟设置程序
START2: JB P2.5,NEXT4 ;判断是否完成闹钟设置
LCALL DEL1
JB P2.5,NEXT4
JNB P2.5,$
LJMP EXIT1
NEXT4: JB P2.7,NEXT5 ;按键1闹钟调时
LCALL DEL1
JB P2.7,NEXT5
JNB P2.7,$
LCALL AKEY1
NEXT5: JB P2.6,DSPLY2 ;按键2闹钟调分
LCALL DEL1
JB P2.6,DSPLY2
JNB P2.6,$
LCALL AKEY2
DSPLY2: MOV P2,#0FEH ;1号管显示闹钟分的个位
MOV P0,4AH
CLR P0.7 ;点亮1号管后面的小数点，区分时钟和闹钟
LCALL DEL2
MOV P2,#0FDH ;2号管显示闹钟分的十位
MOV P0,4BH
LCALL DEL2
MOV P2,#0FBH ;3号管显示闹钟时的个位
MOV P0,4CH
CLR P0.7 ;点亮3号管后面的小数点，区别时和分
LCALL DEL2
MOV P2,#0F7H ;4号管显示闹钟时的十位
MOV P0,4DH
LCALL DEL2
LJMP START2
EXIT1: RET

AKEY2: ;闹钟调分程序
INC 41H
MOV R3,41H
CJNE R3,#10,TABLP4
MOV 41H,#00H
INC 42H
MOV R3,42H
CJNE R3,#6,TABLP4
MOV 42H,#00H
TABLP4: MOV A,41H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 4AH,A ;闹钟分的个位的段码
MOV A,42H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 4BH,A ;闹钟分的十位的段码
RET

AKEY1: ;闹钟调时程序
INC 43H
MOV R3,43H
MOV R4,44H
CJNE R4,#2,LOOP4
CJNE R3,#4,TABLP5
MOV 43H,#00H
MOV 44H,#00H
AJMP TABLP5
LOOP4: CJNE R3,#10,TABLP5
MOV 43H,#00H
INC 44H
TABLP5: MOV A,43H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 4CH,A ;闹钟时的个位的段码
MOV A,44H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 4DH,A ;闹钟时的十位的段码
RET

NAOZHONG: ;闹钟响铃程序
MOV A,31H ;当前时间与闹钟设定时间相同则响铃
CJNE A,41H,OFF
MOV A,32H
CJNE A,42H,OFF
MOV A,33H
CJNE A,43H,OFF
MOV A,34H
CJNE A,44H,OFF
CLR P1.0
AJMP ON
OFF: SETB P1.0
ON: RET
KEY4: ;秒表程序
MOV 51H,#00H ;秒的十分位
MOV 52H,#00H ;秒的个位
MOV 53H,#00H ;秒的十位
MOV 54H,#00H ;分的个位
MOV 5AH,#0C0H ;秒表初始化，显示器显示：0:00.0
MOV 5BH,#0C0H
MOV 5CH,#0C0H
MOV 5DH,#0C0H
MOV TL1,#0B0H ;T1装初值，中断一次计时50ms
MOV TH1,#3CH
MOV R4,#2 ;中断两次，定时0.1s
SETB PT1 ;设T1为高优先级中断
CLR TR1
START3: JB P2.4,NEXT6 ;判断是否退出秒表模式
LCALL DEL1
JB P2.4,NEXT6
JNB P2.4,$
LJMP EXIT2
NEXT6: JB P2.7,NEXT7 ;秒表开始/暂停
LCALL DEL1
JB P2.7,NEXT7
JNB P2.7,$
CPL TR1
NEXT7: JB P2.6,DSPLY3 ;秒表清零
LCALL DEL1
JB P2.6,DSPLY3
JNB P2.6,$
CLR TR1
MOV 51H,#00H
MOV 52H,#00H
MOV 53H,#00H
MOV 54H,#00H
MOV 5AH,#0C0H
MOV 5BH,#0C0H
MOV 5CH,#0C0H
MOV 5DH,#0C0H
MOV TL1,#0B0H
MOV TH1,#3CH
MOV R4,#2
DSPLY3: MOV P2,#0FEH ;1号管显示秒的十分位
MOV P0,5AH
LCALL DEL2
MOV P2,#0FDH ;2号管显示秒的个位
MOV P0,5BH
CLR P0.7 ;点亮2号管后面的小数点，区别秒的个位和十分位
LCALL DEL2
MOV P2,#0FBH ;3号管显示秒的十位
MOV P0,5CH
LCALL DEL2
MOV P2,#0F7H ;4号管显示分的个位
MOV P0,5DH
CLR P0.7 ;点亮4号管后面的小数点，区别分和秒
LCALL DEL2
LJMP START3
EXIT2: CLR PT1
RET

IT1P: ;T1的中断服务子程序
DJNZ R4,NEXT8
MOV R4,#2
INC 51H ;秒的十分位增1
MOV R3,51H
CJNE R3,#10,TABLP6
MOV 51H,#00H
INC 52H ;秒的个位增1
MOV R3,52H
CJNE R3,#10,TABLP6
MOV 52H,#00H
INC 53H ;秒的十位增1
MOV R3,53H
CJNE R3,#6,TABLP6
MOV 53H,#00H
INC 54H ;分的个位增1
MOV R3,54H
CJNE R3,#10,TABLP6
MOV 54H,#00H
TABLP6: MOV A,51H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 5AH,A ;秒的十分位的段码
MOV A,52H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 5BH,A ;秒的个位的段码
MOV A,53H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 5CH,A ;秒的十位的段码
MOV A,54H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 5DH,A ;分的个位的段码
NEXT8: MOV TL1,#0B0H ;给T1重装初值
MOV TH1,#3CH
EXIT3: RETI

BAOSHI: ;整点报时程序
CLR P1.0
LCALL DEL1S
SETB P1.0
RETURN:RET

DEL1S:MOV 2FH,#10
DE1: MOV 2EH,#200
DE2: MOV 2DH,#250
DJNZ 2DH,$
DJNZ 2EH,DE2
DJNZ 2FH,DE1
RET
TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;数字0~9的断码
END