1、電子時鐘設計一、實驗目的學習8051定時器時間計時處理、按鍵掃描及LED數(shù)碼管顯示的設計方法。二、設計任務及要求利用實驗平臺上4個LED數(shù)碼管，設計帶有鬧鈴功能的數(shù)字時鐘，要求：1 .在4位數(shù)碼管上顯示當前時間，顯示格式為時時分分”；2 .由LED閃動做秒顯示；3 .利用按鍵可對時間及鬧玲進行設置，并可顯示鬧玲時間。當鬧玲時間到蜂鳴器發(fā)出聲響，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。三、工作原理及設計思路利用單片機定時器完成計時功能，定時器0計時中斷程序每隔5ms中斷一次并當作一個計數(shù)，每中斷一次計數(shù)加1,當計數(shù)200次時，則表示1s到了，秒變量加1,同理再判斷是否1min鐘到了，再判斷是否1h到了。為了將

2、時間在LED數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據鎖存器等較多硬件，可采用動態(tài)顯示法實現(xiàn)LED顯示。鬧鈴聲由交流蜂鳴器產生，電路如右圖，當P1.7輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會發(fā)出不同的尸日。BuzzerPL.7Q>10K四、硬件電路設計及描述由于擴展了外部存儲器，P0口只能作地址/數(shù)據總線，P2口只能作地址總線高8位，P3.7、P3.6作為外部數(shù)據存儲器讀寫信號。P3.0、P3.1作為串行輸入、輸出接口，在仿真模式下完成與PC機的通信，故也不可用。實驗儀上單片機可用作I/O的口僅有：P1.0-P1.7,8位；P3.2、P3.3、P3.4、P3.5,4位。其中

3、：P1.0用作數(shù)據線SDA,P1.1用作時鐘信號CLK所以P1.0和P1.1應該接對應跳線的A位，即跳線的中間和下面相連。P1.3、P1.4、P1.5和P1.6是四個數(shù)碼管的位掃描線，其中P1.6對應數(shù)碼管W1,顯示小時高位；P1.5對應數(shù)碼管W2,顯示小時低位；P1.4對應數(shù)碼管W3,顯示分鐘高位；P1.3對應數(shù)碼管W4,顯示分鐘低位。P1.7連接蜂鳴器電路，輸出不同頻率的方波，使其發(fā)出不同的聲音。P1.2用來控制秒的閃爍顯示。故，P1.2也應該接對應跳線的A位。其顯示電路如下圖：串CLKP10F11P12P13P14PL5F16PITW1 W2 «3 W4P3.2、P3.3、P3

4、.4、P3.5分別連接單刀雙擲開關S1、S2、S3、S4,從而輸入高低電平。將S2S1定義為功能模式選擇開關；S3定義為分鐘數(shù)調整開關；S4定義為小時數(shù)調整開關。當S2S1=00時，顯示當前時間，不進行任何操作。當S2S1=01時，顯示當前時間，同時可進行時鐘調整，若S3=1,分鐘數(shù)持續(xù)加1,若S4=1,小時數(shù)持續(xù)加1。當S2S1=10時，顯示鬧鐘時間，同時可進行鬧鐘調整，若S3=1,分鐘數(shù)持續(xù)加1,若S4=1,小時數(shù)持續(xù)加1。當S2S1=11時，顯示當前時間，同時關閉鬧鐘。音節(jié)由不同頻率的方波產生，音節(jié)與頻率的關系如表1所示。要產生音頻方波，只要算出某一音頻的周期(1/頻率)，然后將此周期除

5、以2,即為半周期的時間。利用計時器計時此半周期時間，每當計時到后就將輸出方波的I/O反相，然后重復計時此半周期時間再對I/O反相，就可在I/O腳得到此頻率的方波。在ZKS-03實驗儀上，產生方波的I/O腳選用P1.7,通過跳線選才I器JP1將單片機的P1.7與蜂鳴器的驅動電路相連。這樣P1.7輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會發(fā)出不同的聲音。另外，音樂的節(jié)拍是由延時實現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要設定延時時間，就可求得節(jié)拍的時間。延時作為基本延時時間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍，每個音節(jié)相應的定時器初值X可按下法計算：(1/2)*(1/f)=(12/fose)*(216-x)即x=

6、216-(fose/24f)其中f：音調頻率，當晶振fose=11.0592MHz時，音節(jié)“1”相應的定時器初值為x,則可得x=63777D=F921H其它的可同樣求得。在單片機上控制一個音符唱多長可采用循環(huán)延時的方法來實現(xiàn)。首先，我們確定一個基本時長的延時程序，比如說以十六分音符的時長為基本延時時間，那么，對于一個音符，如果它為十六分音符，則只需調用一次延時程序，如果它為八分音符，則只需調用二次延時程序，如果它為四分音符，則只需調用四次延時程序，依次類推。通過上面關于一個音符音調和節(jié)拍的確定方法，我們就可以在單片機上實現(xiàn)演奏音樂了。具體的實現(xiàn)方法為：將樂譜中的每個音符的音調及節(jié)拍變換成相應的

7、音調參數(shù)和節(jié)拍參數(shù)，將他們做成數(shù)據表格，存放在存儲器中，通過程序取出一個音符的相關參數(shù)，播放該音符，該音符唱完后，接著取出下一個音符的相關參數(shù)；如此直到播放完畢最后一個音符，根據需要也可循環(huán)不停地播放整個樂曲。另外，對于樂曲中的休止符，一般將其音調參數(shù)設為FFH,FFH,其節(jié)拍參數(shù)與其他音符的節(jié)拍參數(shù)確定方法一致，樂曲結束用節(jié)拍參數(shù)為00H來表示。五、軟件設計流程及描述六、源程序代碼及注釋注：首先將單片機用到的主要寄存器做下說明（如下）；P1.2作秒的閃爍控制位；P1.7作響鈴控制電平；P3.2、P3.3作模式選擇鍵S2、S1;P3.4作分調整鍵$3（分鐘數(shù)+1）;P3.5作時調整鍵S4（小日

8、數(shù)+1）;R0為計數(shù)5ms的次數(shù)；R1為秒數(shù)；R2為分鐘數(shù)；R3為時鐘數(shù)；R4在顯示程序中作為向LED傳遞數(shù)據時的左移次數(shù)標志位；R4在音樂鬧鈴程序中讀取TABLE中的數(shù)據；R5作為節(jié)拍長度；40H作顯示的分；41H作顯示的時；42H作鬧鐘的分；43H作鬧鐘的時;63H、64H存放延日程序DELAY的延時數(shù)；60H、61H作定日器T1的初值。;*主程序*S1BITP3.2；定義模式選擇鍵S2、S1S2BITP3.3S3BITP3.4；定義時調整鍵S4分調整鍵S3S4BITP3.5SDABITP1.0CLKBITP1.1ORG0000HAJMPMAINORG000BH；T0的中斷服務程序的入口地

9、址AJMPTIMER；跳轉到時鐘走時中斷服務程序ORG001BH；T1的中斷服務程序的入口地址AJMPALARM_OPEN；跳轉到鬧鐘響鈴中斷服務程序ORG0030HMAIN:MOV40H,#00；顯示的分MOV41H,#00；顯示的時MOV42H,#58；鬧鐘的分MOV43H,#23；鬧鐘的時MOVR0,#00H；寄存器清零（RO為計數(shù)5ms的次數(shù)，R1為秒數(shù),MOVR1,#00H;R2為分鐘數(shù)，R3為時鐘數(shù)）MOVR2,#00HMOVR3,#00HMOVTMOD,#11H；設直T0,T1處于工作方式1MOVTH0,#0EEH；設置定時器的初值MOVTL0,#00HSETBEA；允許總中斷S

10、EIHEI0;允許T0,T1中斷SETBET1SETBTR0；啟動T0LOOP:LCALLDISPLAY1；調用顯示程序LCALLALARM；調用鬧鈴程序LCALLMODE；調用模式判斷程序AJMPLOOP*時鐘顯示部分*DISPLAY1:MOVDPTR,#TAB1MOVA,41HMOVB,#10DIV AB LCALLDISP1CLR P1.6LCALLDELAYSETBP1.6JBP1.2,TDAJMPTD1TD:MOVA,BAJMPTD2TD1:MOV A,BADDA,#10TD2:LCALL DISP1CLR P1.5 LCALLDELAYSETBP1.5MOVA,40HMOVDIV

11、ABB,#10LCALLDISP1CLR P1.4LCALLDELAYSETBP1.4MOVA,BLCALLDISP1CLR P1.3 LCALLDELAYSETBP1.3RETDISP1:MOVCA,A+DPTR一個8位數(shù)碼管顯示字形數(shù)據MOVR4,#08HDUP1:RLC AMOVSDA,CCLR CLKSETBCLKDJNZR4,DUP1RET* ;DISPLAY2:MOV DPTR,#TAB1MOVA,43HMOV B,#10DIV ABLCALL DISP2CLR P1.6；LED1數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時的高位;控制LED2數(shù)碼管的小數(shù)點"dp"閃爍;LED2數(shù)碼

12、管顯示數(shù)碼，即小時的低位;LED3數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的高位；LED4數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的低位;LED串并轉換口從P1.0接收；R4記作左循環(huán)的次數(shù)；A帶進位左循環(huán)移位；上升沿觸發(fā)數(shù)據接收鬧鐘顯示部分*；LED1數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時的高位LCALLDELAYSETBP1.6MOVA,BLCALLDISP2CLR P1.5LCALLDELAYSETBP1.5MOVA,42HMOVB,#10DIV AB LCALLDISP2CLR P1.4LCALLDELAYSETBP1.4MOVA,BLCALLDISP2CLR P1.3 LCALLDELAYSETBP1.3RETDISP2: MOVC

13、A,A+DPTR一個8位數(shù)碼管顯示字形數(shù)據MOVR4,#08 HDUP2:RLC AMOVSDA,CCLR CLKSETBCLKDJNZR4,DUP2RET.*;ALARM:MOVA,40HCJNEA,#00H,MUSICLJMPB2MUSIC:MOVA,43HCJNEA,41H,B1MOVA,42HCJNEA,40H,B1SETB1.7MOV70H,#00HNEXT:MOVA,70HMOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOVR4,AJZEND0ANLA,#0FHMOVR5,AMOVA,R4SWAPA;LED2數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即小時的低位;LED3數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的高位;

14、LED4數(shù)碼管顯示數(shù)碼，即分鐘的低位;LED串并轉換口從P1.0接收；R4記作左循環(huán)的次數(shù);A帶進位左循環(huán)移位；上升沿觸發(fā)數(shù)據接收判斷鬧鐘時間是否到來*；整點鬧鈴；音樂鬧鈴;從TABLE中讀取數(shù)據一一聲響時間;將TABLE中讀取的數(shù)據存放在R4；R5作為節(jié)拍長度ANLA,#0FHJNZSINGCLRTR1JMPD1SING:DECAMOV62H,ARLAMOVDPTR,#TABLE1;從TABLE1中讀取數(shù)據聲調MOVCA,A+DPTRMOVTH1,A;設定TH1值MOV61H,AMOVA,62HRLAINCAMOVCA,A+DPTRMOVTL1,A;設定TL1值MOV60H,AMOVTH1,

15、61HMOVTL1,60HSETBTR1D1:ACALLDELAY0;聲音延時INC70HJMPNEXTEND0:CLRTR1JMPMUSICDELAY0:MOVR7,#2;R5的值就是聲響持續(xù)時間D2:MOVR6,#214D3:MOVR4,#245DJNZR4,$DJNZR6,D3DJNZR7,D2DJNZR5,DELAY0RETB1:CLRTR1RETB2:MOV61H,#0FEHMOV60H,#033HMOVTH1,61HMOVTL1,60H方波頻率設為1KHzSETBTR1;*鬧鐘響鈴中斷服務程序*ALARM_OPEN:PUSHACCPUSHPSWMOVTH1,61HMOVTL1,60

16、HCPLP1.7POPPSWPOPACCRETI.*;時鐘走時中斷服務程序*TIMER:MOVTH0,#0ECH;重新對T0賦值，設置中斷時間為5msMOVTL0,#78HMOV40H,R2MOV41H,R3INCR0;計數(shù)5ms的次數(shù)加1CJNER0,#200,BACK;不夠200次，跳轉到BACKCPLP1.2;夠200次，P1.2翻轉控制LED閃動一下MOVR0,#00H;計數(shù)5ms的次數(shù)清0,秒數(shù)加1INCR1CJNER1,#60,BACK;不夠60秒，跳轉到BACKMOVR1,#00H;夠60秒,秒數(shù)清0,分鐘加1INCR2CJNER2,#60,BACK;夠60分鐘，跳轉到BACKM

17、OVR2,#00H;夠60分鐘，分鐘數(shù)清0,小時數(shù)加1INCR3CJNER3,#24,BACK;夠24小時，跳轉到BACKMOVR3,#00H;夠24小時，小時數(shù)清0BACK:RETI.*按鍵判斷部分*MODE:MOVA,P3;軟件消抖后再判斷LCALLDELAYCJNEA,P3,MODEANLA,#0CH;對S2、S1的值判斷CJNEA,#00H,LOP1AJMPT_BACK;模式為00,開T1中斷LOP1:CJNEA,#04H,LOP2AJMPT_CHANGE;模式為01,進行時間調整LOP2:CJNEA,#08H,LOP3AJMPA_CHANGE;模式為10,進行鬧鈴調整LOP3:AJM

18、PA_CLOSE;模式為11,關閉鬧鐘；時鐘調整.T_CHANGE:LCALLDISPLAY1LCALLDELAY1JNBS3,T_HOUR;S3為0,判斷S4T_MIN:MOVR5,40HINCR5;S3為1,分鐘數(shù)加1CJNER5,#60,LOP4MOVR5,#00HLOP4:MOV40H,R5MOVR2,40HAJMPMODET_HOURJNBS4,MODE;S4為0,跳轉至ijMODEMOVR5,41HINCR5;S4為，小時數(shù)加1CJNER5,#24,LOP5LOP5:MOVMOVMOVAJMPR5,#00H41H,R5R3,41HMODE；鬧鈴調整A_CHANGE:LCALLDIS

19、PLAY2LCALLDELAY2JNBS3,A_HOUR;S3為0,判斷S4A_MIN:MOVR5,42HINCR5;S3為1,分鐘數(shù)加1CJNER5,#60,LOP6MOVR5,#00HLOP6:MOV42H,R5AJMPMODEA_HOUR:JNBS4,MODE;S4為0,跳轉至UMODEMOVR5,43HINCR5;S4為1,小時數(shù)加1CJNER5,#24,LOP7MOVR5,#00HLOP7:MOV43H,R5AJMPMODE；返回T_BACK:SETBET1;開T1中斷RETA_CLOSE:CLRET1;關T1中斷RET；*延時程序*DELAY:MOV63H,#5H;約2.78msD

20、5:MOV64H,#0FFHDJNZ64H,$DJNZ63H,D5RET；*延時程序1*DELAY1:MOVR7,#50HD6:LCALLDISPLAY1DJNZR7,D6RET；*延時程序2*DELAY2:MOVR7,#50HD7:LCALLDISPLAY2DJNZR7,D7RET；*數(shù)碼管顯示白字形表*TAB1:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;數(shù)字09,不帶小數(shù)點"dp"DB40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H;數(shù)字09,帶小數(shù)點"dp"；*音樂的

21、節(jié)拍表*TABLE:DB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04HDB82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04HDB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94HDB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04HDB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,94HDB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04HDB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94HDB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B

22、4H,04HDB00H；*由音樂音符設置的T1計數(shù)值*TABLE1:DW64260,64440,64524,64580,64684,64777,64820,64898;音符計數(shù)值DW64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217END七、實驗過程將P1.0、P1.1、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P3.0、P3.1的跳線接相應的A位,P1.7的跳線接相應的C位，拔掉其它不用的跳線。插好電源，插好通信線，打開實驗儀電源開關，在實驗上將工作模式開關SX撥到“LOAD”一檔，按下復位開頭RESET然后啟動DPFlash,單擊“編程”，在彈出的窗口中選中“編程MON51"，再按“確定”，就將程序下載到單片機的Flash中。關閉DPFlash,啟動Keil,新建一個工程，然后選擇芯片(PhilipsP80/P87C52X2)。編寫匯編語言程序，保存并添加至工程中，然后進行編譯。將實驗臺上的工作模式開關SX撥到“MON”位置，按下RESE慮位開關，設置S0、S1、S3和S4的狀態(tài)，再運行程序，撥動SRS1、S3和S4對應的開頭，檢查電子時鐘功能是否完整。多次調試、修改程序，直至能正常實現(xiàn)設計的功能為止。八、實驗總結這次做的單片機實驗，有不