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单片机数字时钟设计-课程设计(1).doc
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单片机数字时钟设计-课程设计(1)
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单片机数字时钟设计-课程设计
单片机数字时钟设计
目录
摘要……………………………………………………………………………1
第一章 数字时钟硬件框图…………………………………………………4
1.1数字时钟硬件框图……………………………………………4
1.2 8051引脚功能………………………………………………4
第二章 程序总体设计与规划………………………………………………5
2.1总体介绍………………………………………………………5
2.2数据调整………………………………………………………5
2.3中断方式应注意的问题………………………………………6
2.4定时准确性的讨论……………………………………………6
2.5软件消抖………………………………………………………6
2.6数字时钟的操作………………………………………………8
2.7主程序…………………………………………………………13
结束语 ………………………………………………………………………17
参考文献 ……………………………………………………………………18
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85949617/bg2.jpg)
第三章 附录 ………………………………………………………………19
单片机数字时钟设计
【摘要】本文介绍了基于单片机的数字钟的设计,详细讨论了它从软件上实现
的过程,重点在时钟调整的方式:查询和中断的比较,时钟有两方面的含义:
一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组
成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢;二是指系统的标准定时时
钟,即定时时间,它通常有两种实现方法:一是用软件实现,即用单片机内部
的可编程定时/计数器来实现,但误差很大,主要用在对时间精度要求不高的场
合;二是用专门的时钟芯片实现.然后,对数字钟的稳定性和精确性作了相关的
讨论。在文章的最后,给出了采用中断方式实现的数字钟的源程序。时钟电路
在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。
【关键字】单片机,数字钟,数据缓冲区,中断,定时,消抖
[Abstract]This article introduced based on the monolithic integrated circuit digital
clock design, discussed it in detail the process which realizes from the software, key
way which adjusts in the clock: The inquiry and the interrupt comparison, the clock
has two aspect meanings: One, refers for the safeguard system normal work datum
vibration timing signal, mainly is composed by the crystal oscillator and the periphery
electric circuit, the crystal oscillator frequency size has decided the monolithic
integrated circuit system work speed; Two, refers to the system the standard fixed
time clock, namely fixed time the time, it usually has two realization methods: One,
with the software realization, namely realizes with the monolithic integrated circuit
interior programmable fixed time/counter, but the error is very big, mainly uses in
requests not the high situation to the time precision; Two, realizes with the special
clock chip. Then, has made the related discussion to the digital clock stability and the
accuracy.In article final, gave has used the interrupt way realization the digital clock
source program.The clock electric circuit is playing the extremely vital role in the
computer system, is guarantees the system normal work the foundation.
[Key words]The monolithic integrated circuit, the digital clock, the data buffer, the
interrupt, fixed time, disappears shakes
第一章 数字时钟硬件框图
1.1数字钟硬件框图 如图(1.1)
1.2 8051引脚的功能:
8051共有四个并行的I/O端口,每个端口都有8条端口线,用于传送数据/地址。
由于每个端口的结构各有不同,因此它们在功能和用途上有比较大的区别。现
对它们的综述如下:
P0.7~P0.0这一组共有8条引脚线,为P0号口所专用,其中P0.7是最高位,P0.0
是最低位,用于CPU的输出/输入数据,这时,输出数据不可以得到数据锁存,
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可以不用外接锁。输入的数据可以得到缓冲增加了数据的可靠性。其中P1.0~
P1.7这8条引脚和P0口的相类似,以P1.7为最高位,P1.0为最低位.当P1口作为通用
I/O使用时P1.7~P1.0的功能和P0口的第一功能相同,也用于传送用户的输入/输出
数据.P1口还有第二功能,即它在编程/校验时用于输入片内EPROM的低8位地址.
在P2.7~P2.0这组引脚和上述两功能相同.P3.7~P3.0这组引脚的功能和其它三组
相同.
控制线(5)条:
1.ALE/PORG:地址锁存线允许/编程线,配合P0口引脚的第二功能使用,在
P0.7~P0.0引脚线上输出片外存储低8位地址的同时还在ALE/PORE线个输出一
高电平脉冲,其下降沿用于把这个片外存储器低8位地址锁存到外部专用地址锁
存器以便空出P0.7~P0.0引脚线支传送随后而来的片外存储器读写数据.在不访
问片外存储器时,8051自动在ALE/PROG线上输出频率Fosc/6的脉冲序列.此脉冲
可以用作外部时钟源或作为时脉冲源使用.
2.EA/VPP:允许访问片外存储器/编程电源线.可以控制电源8051使用片内ROM还
是使用片外的ROM.如果EA=1,则允许使用片内ROM,如果EA=0则允许使用片外
ROM.
3.RTS/VPD:复位/备用电源线,可以使8051处于复位工作状态..8051的复位有两种
复位,有自动和人工复位两种.
4.PSEN:片外ROM选通线,在执行访问片外ROM的指令MOVC时,8051自动在
PSEN/线上产生一个负脉冲使和片外ROM芯片的选通.727
单片机数字时钟设计
第二章 程序总体设计与规划
程序整体设计:定时模块,显示模块,数据调整模块,状态调整模块。
2.1总体介绍:
此部分主要介绍定时模块,和显示模块。定时部分采用经典的定时器定时。它
实现了数字钟的主要部分和秒表的主要部分,以及产生报时信号,定时设置。
显示模块是实现数字钟的又一重要部分,其模块的的独立程度直接影响到数字
钟的可视化程度。在此部分的设计中,设置专用显示数据缓冲区40h--45h,与
分,时及其他数据缓冲区数据区别,在其中存放的是显示段码,而其他缓冲区
存放的是时间数据。在显示时,首先将时间十进制数据转化为显示段码,然后
送往数码管显示。显示段码采用动态扫描的方式。在要求改变显示数据的类别
时,只须改变@R0(指向数据缓冲区的指针)指向的十进制数据缓冲区即可。
2.2数据调整
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数据调整有多种方式。一,可以直接进入相关状态进行有关操作,二,将调整
分两步,先进入状态,然后执行操作,这两步分别由两个键控制。方式一,比
较直接,设计思想也比较简单,但是,这种方式存在操作时间和控制键数目的
矛盾。如果用比较少的键,那么可能会在进入状态后处于数据调整等待状态,
这样会影响到显示的扫描速度(显示部分可以采用8279芯片来控制,可以解决
此问题)。 当然在这种方式下,还可以使用多个状态键,每个状态键,完成一
个对应数据的调整。如果采用二的方式,就不会出现这种情况。因为状态的调
整,与状态的操作可以分别由两个键控制,其状态的调整数可以多达256个(理
论上),操作的完成是这样的,一键控制状态的调整,一键控制数据的调整
(具体操作如图2)。以上两种方式的实现都可以采用查询和中断的方式。两种
方式必须注意的问题是两者进行相关操作的过程不能太长否则会影响显示的扫
描。利用查询的方式,方法传统,对此就不作过多的讨论,以下是采用中断的
方式实现的数字钟的一些讨论和有关问题作的一些处理。基于以上的讨论可以
设计如下:将调整分为状态调整和数据调整两部分,每次进入中断只执行一次
操作,然后返回,这样,就不必让中断处于调整等待状态,这样,可以使中断
的耗时很小。将定时器中断的优先级设置为最高级,那么中断的方式和查询的
方式一样不会影响到时钟的记数。
基于以上的讨论,数据修改的具体操作如下。在状态进入后,调整指针的指向
如右图(2.1)所示:在右图(2.1)中@R1表示指向数据缓冲区的指针,它主要是为
数据的调整而设立的,在图(2.1)中:MBF ,HOUR,FS,SS,分别表示时钟的
分,时,定时设置分,时,的数据缓冲区。状态5是秒表进入状态,状态6是时
钟正常显示状态。 在程序中@R1为专用指针,它的值只在状态调整时改变,每
次运行图(2.1)所示模块,只改变一次状态,就跳出程序。调整数据只须改变
@R1中的数据即可。
2.3中断方式应注意的问题
采用中断的方式,最好将定时器中断的优先级设置为最高级,关于程序数据的
稳定性应注意两个问题:一,在低优先级中断响应时,应在入栈保护数据时禁
止高优先级的中断响应。二,在入栈保护有关数据后,对中断程序执行有影响
的状态位,寄存器,必须恢复为复位状态的值。例如,在以下程序中,由于用
到了十进制调整,所以在中断进入时,将PSW中的AC,CY位清零,否则,十
进制调整出错。中断原理图,如图(2.3)
2.4定时准确性的讨论
程序中定时器,一直处于运行状态,也就是说定时器是理想运作的,其中断
程序每隔0.1秒执行一次,在理想状态下,定时器定时是没有系统误差的,但由
于定时器中断溢出后,定时器从0开始计数,直到被重新置数,才开始正确定
时,这样中断溢出到中断响应到定时器被重新置数,其间消耗的时间就造成了
定时器定时的误差。如果在前述定时器不关的情况下,在中断程序的一开始就
给定时器置数,此时误差最小,误差大约为:每0.1秒,误差7—12个机器周
期。当然这是在定时器定时刚好为0.1秒时的情况,由以上分析,如果数字钟设
计为查询的方式或是在中断的方式下将定时器中断设置为最高级,我们在定时
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