1、電子鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)8051定時(shí)器時(shí)間處理、按鍵掃描和發(fā)光二極管數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)方法。2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上使用四個(gè)發(fā)光二極管數(shù)碼管，設(shè)計(jì)一個(gè)具有報(bào)警功能的數(shù)字鐘二、實(shí)驗(yàn)要求A.基本要求：1.在4位數(shù)數(shù)碼管上顯示當(dāng)前時(shí)間。顯示格式“小時(shí)和分鐘”2.指示燈閃爍，進(jìn)行第二次顯示。3.可以通過按鈕設(shè)置時(shí)間和報(bào)警時(shí)間，并顯示報(bào)警時(shí)間。當(dāng)蜂鳴器鳴響時(shí)，按停止按鈕停止鳴響。4.實(shí)現(xiàn)秒表功能(百分之一秒顯示)B.分機(jī)：1.日歷功能(可顯示年、月、日、周，區(qū)分平均年、閏年和每月天數(shù)，并進(jìn)行調(diào)整)2.音樂警報(bào)(可選擇鈴聲。警報(bào)停止后，它將閃爍并顯示當(dāng)前時(shí)間8秒鐘，或按下按鈕跳至正常時(shí)間顯

2、示狀態(tài))3.定時(shí)功能(設(shè)置一段時(shí)間，定時(shí)到達(dá)后，提示閃爍)4.倒計(jì)時(shí)功能(設(shè)置一段時(shí)間實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)顯示，當(dāng)時(shí)間減少到0時(shí)，提示閃爍)5.鬧鈴重鈴功能(鬧鈴?fù)Ｖ购?，在停止時(shí)間開始，鬧鈴一段時(shí)間后重鈴，重鈴時(shí)間間隔可調(diào)整)三、實(shí)驗(yàn)的基本原則單片機(jī)定時(shí)器完成計(jì)時(shí)功能。定時(shí)器0每0.01秒中斷一次，并將其作為一個(gè)計(jì)數(shù)。一秒鐘的中斷計(jì)數(shù)初始值設(shè)為100，每個(gè)中斷的中斷計(jì)數(shù)初始值減少1。當(dāng)它減少到0時(shí)，意味著1已經(jīng)到達(dá)，第二個(gè)變量增加1。同樣，判斷1分鐘是否到達(dá)，然后判斷1小時(shí)是否到達(dá)。為了在發(fā)光二極管數(shù)碼管上顯示時(shí)間，可以采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。由于靜態(tài)顯示方式需要更多的硬件，如解碼器和數(shù)據(jù)鎖存器，所

3、以發(fā)光二極管顯示可以通過動(dòng)態(tài)顯示方式來實(shí)現(xiàn)。通過依次掃描每個(gè)數(shù)碼管，相應(yīng)的數(shù)碼管亮起，同時(shí)，相應(yīng)的代碼被發(fā)送到數(shù)碼管顯示數(shù)字。由于數(shù)碼管的掃描周期短，人眼的暫留效應(yīng)，數(shù)碼管總是看起來很亮，從而實(shí)現(xiàn)多種顯示。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了AT89S51單片機(jī)。AT89S51單片機(jī)是一種低功耗、高性能的CMOS8位單片機(jī)。其芯片包含4KB在線可編程閃存只讀程序存儲(chǔ)器，可重復(fù)擦除1000次。該器件采用高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS- 51指令系統(tǒng)和80C51引腳結(jié)構(gòu)。這樣，既經(jīng)濟(jì)合理，又能達(dá)到預(yù)期的功能。在程序方面，采用了分塊設(shè)計(jì)的方法，不僅降低了編程難度，使程序易于理解，而且便于

4、添加各種功能。程序可分為鬧鐘聲音程序、時(shí)間顯示程序、日期顯示程序、秒表顯示程序、時(shí)間調(diào)整程序、鬧鐘調(diào)整程序、定時(shí)調(diào)整程序、延時(shí)程序等。使用這種方法，關(guān)鍵在于各個(gè)模塊的兼容性和協(xié)作性。如果每個(gè)模塊不匹配，將會(huì)出現(xiàn)意外錯(cuò)誤。首先，在編程之前，您必須知道硬件結(jié)構(gòu)，尤其是每個(gè)引腳的用法，以及內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)單元的用法。否則，你不能開始編程和設(shè)計(jì)電路。這是準(zhǔn)備工作。第二部分是硬件部分，根據(jù)所需功能設(shè)計(jì)，如輸入開關(guān)電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路和輸出數(shù)碼管電路等。第三部分是軟件部分：首先學(xué)習(xí)理解匯編語言的編程方法，然后根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行分塊編程和調(diào)試，最后完成程序設(shè)計(jì)。第四部分是軟件繪圖部分：電路設(shè)計(jì)后的繪圖，包

5、括繪制電路圖和仿真圖。第五部分是軟件仿真部分：軟硬件設(shè)計(jì)完成后，將軟件加載到芯片中進(jìn)行仿真；當(dāng)模擬不能完成時(shí)，檢查和修改軟件程序和硬件電路，直到模擬成功。第六部分是硬件本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)設(shè)計(jì)電子鐘，硬件部分分為以下電路模塊：顯示電路由8個(gè)普通陰極數(shù)碼管顯示，周(年)、小時(shí)、分(月)、秒(日)通過動(dòng)態(tài)掃描顯示，避免了解碼器的使用，節(jié)省了I/O口，使電路更加簡單。單片機(jī)采用AT89S51系列，應(yīng)用簡單，適合電子鐘設(shè)計(jì)。該電路的總體設(shè)計(jì)框架如下：單片微型計(jì)算機(jī)輸入部分晶體振蕩器和復(fù)位輸出部分2.區(qū)組設(shè)計(jì)模塊電路主要分為：輸入部分、輸出部分、復(fù)位和晶振電路。2.1輸入部分輸入信號(hào)主要是各種模式選擇和

6、調(diào)整信號(hào)，由按鍵開關(guān)提供。以下是輸入部分的示例：在本實(shí)驗(yàn)中，我們主要使用P3端口輸入按鍵信號(hào)，也使用特殊的P0端口。對(duì)于P0端口，由于其高阻抗?fàn)顟B(tài)，為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，增加了一個(gè)上拉電阻，如下圖所示：2.2輸出部分該電路的輸出信號(hào)為7段數(shù)碼管的位選擇和段選擇信號(hào)、報(bào)警脈沖信號(hào)和提示燈信號(hào)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的電子管都是陰性的。為了防止段選擇信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，在P1端口連接上拉電阻后，發(fā)送段選擇信號(hào)以改善驅(qū)動(dòng)。位選擇信號(hào)從P2端口直接連接，如下圖所示：警報(bào)從P2.6輸出，模塊如下：2.3晶體振蕩器和復(fù)位電路在本實(shí)驗(yàn)中，單片機(jī)時(shí)鐘采用內(nèi)部時(shí)鐘，模塊如下：復(fù)位電路由手動(dòng)復(fù)位組成，模塊如下：模塊拼接組合，整體電路

7、設(shè)計(jì)如下：B.設(shè)計(jì)B.1總體程序設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是由匯編程序完成的。主程序開始顯示周、小時(shí)、分鐘和秒有轉(zhuǎn)機(jī)嗎？T0中斷以秒、分和小時(shí)為單位進(jìn)位閃爍提示顯示日期并調(diào)整鈴聲提示時(shí)間調(diào)整警報(bào)設(shè)置定時(shí)設(shè)置鈴聲測試秒表模式回到主程序定期到達(dá)按0鍵按0鍵警報(bào)來了按鍵1按下鍵2按3鍵按下鍵4按下鍵5按7鍵7鍵恢復(fù)按下鍵4按8鍵按0鍵按0鍵倒計(jì)時(shí)開始并顯示回到主程序秒表暫停秒表復(fù)位回到主程序按7鍵該程序的總體流程圖如下：不是結(jié)合電路圖，程序設(shè)計(jì)的總體思路是：打開電源，數(shù)碼管顯示一周中的日、時(shí)、分、秒。行走時(shí)間顯示發(fā)光二極管燈每1秒改變一次亮度，這是正常工作模式。以下是該工作模式下模式選擇的關(guān)鍵模式：1.按1鍵進(jìn)入

8、日期模式。顯示年、月和日，并可進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整狀態(tài)指示燈亮起。日期調(diào)整的對(duì)應(yīng)鍵如下：6鍵(千，百)，按下此位一次，加15鍵年(10位數(shù)字，1位數(shù)字)，按此數(shù)字一次，加14鍵個(gè)月，按此位一次，加13鍵天，按此位一次，加10鍵調(diào)整狀態(tài)指示燈熄滅，返回主程序，并顯示時(shí)間2.按2鍵計(jì)時(shí)模式。顯示屏是可調(diào)節(jié)的，并且調(diào)節(jié)狀態(tài)指示燈亮起。時(shí)間調(diào)整的相應(yīng)鍵如下：6鍵，按下該位一次，加15鍵點(diǎn)，按此位一次，加14鍵秒，按下此位一次將其清除。0鍵調(diào)整狀態(tài)指示燈熄滅，返回主程序，并顯示時(shí)間3.按3鍵進(jìn)入報(bào)警調(diào)整模式。報(bào)警時(shí)間可顯示和調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)狀態(tài)指示燈亮起。報(bào)警調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的鍵如下：5鍵，按下該位一次，加14鍵點(diǎn)，按此位

9、一次，加10鍵調(diào)整狀態(tài)指示燈熄滅，返回主程序，并顯示時(shí)間4.按住4個(gè)鍵，進(jìn)入計(jì)時(shí)調(diào)整(倒計(jì)時(shí))模式。顯示計(jì)時(shí)長度并可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)狀態(tài)顯示燈亮。定時(shí)調(diào)整的相應(yīng)鍵如下：6鍵點(diǎn)，按此位一次，加15鍵秒，按下該位一次并加14鍵打開計(jì)時(shí)功能并顯示倒計(jì)時(shí)0鍵調(diào)整狀態(tài)指示按下8個(gè)鍵，數(shù)碼管就會(huì)亮起，恢復(fù)正常工作模式。8.鍵9是報(bào)警啟動(dòng)(停止)鍵。如果你按下它，你可以選擇是否報(bào)警。當(dāng)鬧鐘響起時(shí)，你可以按下這個(gè)鍵來停止鬧鈴。9.按鍵10是鈴聲選擇開關(guān)。不管你按不按，你都可以選擇雙手音樂。10.鑰匙11是報(bào)警振鈴控制開關(guān)。當(dāng)重新振鈴功能打開時(shí)，它從警報(bào)以音樂結(jié)束的時(shí)間開始，或者從警報(bào)通過手動(dòng)按下鍵9而停止的時(shí)間開始

10、。一段時(shí)間后，警報(bào)再次響起。11.按鍵12是鬧鈴重鈴間隔選擇開關(guān)，可以選擇兩種計(jì)時(shí)長度，這樣當(dāng)鬧鈴重鈴功能開啟時(shí)，鬧鈴將在鬧鈴第一次響起后繼續(xù)響起。B.2程序的主要模塊B.2.1延遲模塊當(dāng)數(shù)碼管顯示動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，使用延遲程序。這里，使用延遲為1毫秒的程序。該程序需要重復(fù)調(diào)用，如下所示：D _ 1MS:MOV R7，#2D_5:MOVR2，250號(hào)新西蘭R2，美元DJNZ R7，D_5浸水使柔軟除了數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描外，數(shù)碼管的閃爍提示和音樂模塊也使用延時(shí)，但是延時(shí)的長度不同，這里不再重復(fù)。B.2.2中斷服務(wù)程序在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，計(jì)數(shù)器t0和t1都被使用，其中T0中斷被用于時(shí)鐘定時(shí)，而T1中斷被用于音樂

11、播放。T0的計(jì)時(shí)長度為0.01秒，它在模式1下工作，計(jì)數(shù)一次，持續(xù)時(shí)間為1微秒，因此計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)10，000次并進(jìn)入中斷。初始計(jì)數(shù)值是65，536-10，000=55，536=# 0d8f0，并且需要0.01秒來填充定時(shí)器，因此100次中斷是一秒鐘。一秒鐘后，判斷其是否達(dá)到60秒。包括日期顯示在內(nèi)的功能也是如此。此外，由于要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能，應(yīng)該在中斷程序中增加一個(gè)用于減1的寄存器，必要時(shí)應(yīng)該顯示出來。基于以上考慮，R3是倒數(shù)第二，R4是倒數(shù)第一分。當(dāng)秒增加1時(shí)，R3減少1，當(dāng)它減少到0后，秒被分配59，分鐘減少1，直到它被分成0。以下是定時(shí)中斷的流程圖：進(jìn)入T0計(jì)時(shí)中斷更正并重新加載計(jì)數(shù)的初始值

12、按7鍵秒表的百分之一秒、秒、分和小時(shí)DEC PNUMPNUM=0，已達(dá)到1秒MOV PNUM，#100重載中斷計(jì)數(shù)值第二位加1存儲(chǔ)在R3和R4中的定時(shí)長度減少1攜帶分鐘、小時(shí)、天、周、月和年RETI中斷返回不是是不計(jì)數(shù)器T1在模式1下工作。當(dāng)振鈴程序被調(diào)用時(shí)，它的計(jì)數(shù)功能被打開，這為具有不同頻率的音樂音調(diào)的方波的形成提供了時(shí)間延遲。中斷服務(wù)程序是根據(jù)音調(diào)改變音樂方波輸出端口的電平，這是通過語句CPL實(shí)現(xiàn)的。中斷服務(wù)程序中日歷的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，因此需要考慮平均年、閏年、特殊二月和每個(gè)月的不同日子。具體的邏輯判斷方法如下：首先，要考慮年份是否是閏年。閏年的判斷方法是：年除以100，如果可以除盡，年除

13、以400，如果可以除盡，就是閏年，如果不能除盡，就是正常年份；如果它不能被100整除，判斷它是否能被4整除。如果可以的話，今年是閏年；如果不能，這是正常的一年。只有二月與平年和閏年有關(guān)。因此，在閏年和平年的子程序中，有必要判斷是否是二月。如果是，日期將在相應(yīng)的年份增加，如果不是，將轉(zhuǎn)移到正常月份。其中，1月、3月、5月、7月、8月、10月和12月為每月31天，4月、6月、9月和11月為每月30天。日歷攜帶判斷流程圖如下：一年能被100整除嗎NY一年能被4整除嗎一年能被400整除嗎NN和平年閏年YY現(xiàn)在是二月嗎現(xiàn)在是二月嗎Y第28天后返回1NNY第29天后返回1如果月份是一月、三月、五月、七月、

14、八月、十月和十二月，將調(diào)用31天程序如果月份是4月、6月、9月和11日，將調(diào)用30天程序?qū)嶒?yàn)中使用了八個(gè)數(shù)碼管，可以顯示年、月、日。掃描顯示類似于時(shí)間的掃描顯示。年份是特殊的，由tw存儲(chǔ)如果兩位數(shù)的組合可被4整除，那么年數(shù)可被400整除，這是閏年。如果十位數(shù)和兩位數(shù)可以被4整除，那么年數(shù)可以被4整除，這就是閏年。B.2.3主要計(jì)劃主程序主要掃描按鍵，判斷計(jì)時(shí)和報(bào)警時(shí)間是否到了。如果是，則調(diào)用相關(guān)程序。該程序如下：MAIN:JNB P3.0，DATETZ按0鍵顯示日期并進(jìn)行調(diào)整JNB P3.1，ZSTZ1按鍵1顯示時(shí)間并調(diào)整時(shí)間JNB P3.2，NLTZZ按下鍵2設(shè)置警報(bào)JNB P3.3，DSTZ按下鍵3設(shè)置時(shí)間JNB P3.4，史策；警報(bào)測試JNB P3.6，STOPWATCHTZ按下鍵6進(jìn)入秒表模式DISP律師協(xié)會(huì)