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1、绪论单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛使用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯和数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智
2、能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄影机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发和使用将造就一批计算机使用和智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛使用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。本设计主要是设计基于8051单片机的计时电子钟，在数码管上显示时间，并且，通过键盘可以修改时间。用LED显示代替了指针显示，减小了计时误差，这种表具有时分秒显示时间的功能，还可以校对，片选的灵活性好。第一章 基础知识1.1 定时器/计
3、数器定时器/计数器工作原理在MCS-51单片机内继承了两个16位的定时器/计数器T0和T1，其基本工作原理是加一计数，即对指定的脉冲信号进行加一操作，直到出现溢出为止。定时器/计数器的基本工作原理是加一计数器，不过作为定时器或计数器是稍有不同。（1） 定时器。作为定时器使用时，使用的脉冲信号为单片机的内部时钟信号。每个机器周期产生一个计数脉冲，是计数器加一，因此，计数速率固定为fosc/12。（2） 计数器。作为计数器使用时，使用的脉冲信号为从单片机外部输入的脉冲信号。T0对应单片机引脚P3.4，T1对应单片机引脚P3.5，当检测到引脚的输入脉冲信号发生负跳变时计数器加一。当加一计数器出现溢出
4、是时，产生溢出信号通知单片机进行相应的处理。由于识别一个从1到0的负跳变需要两个机器周期，所以最快的计数速率是振荡频率的1/24。当TMOD中的M1、M2为10时，定时器/计数器工作于方式2。工作方式2为一个能自动重新装入初值的8位定时器/计数器。TL0用作8位计数器，TH0用作数据寄存器。当TL0计数满产生溢出时，一方面置1溢出标志TF0，供软件查询或向CPU请求中断；另一方面，自动将TH0中的内容送至TL0，使8位定时器/计数器重新装入的初值开始重新计数。1.2 LED数码管 LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方
5、式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 A、静态显示驱动： 静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O口驱动。故实际使用时必须增加驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。 B、动态显示驱动： 数码管动态显示介面是单片机中使用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，
6、所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。1.3 发光二级管发光二极管简称LED
7、，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。 当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴和电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光。 发光二极管在制作时，使用的材料有所不同，那么就可以发出不同颜色的光。 发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。 常用的发光二极管使用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向
8、阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱和电流有关。第二章 系统实现本设计任务的目的为设计一个计时电子钟，同时显示时、分、秒，而且在时分之间和分秒之间加入随秒信号闪烁的冒号，要求通过键盘可以修正时间。该电子钟有8051、4*6键盘、六位数码管、四个发光二级管和外部脉冲电路等构成由内部定时器T0产生一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满24小时为一天，之后，时分秒同时清零，开始新的计时。而按键S1拥有位选功能，按下S1由输入脉冲个数不同，可以实现对时、分、秒的选中功能，通过键盘可以达到直接修改的目的。2.1系统框图键盘及脉冲信号数码管显示8051单片
9、机冒号闪烁2.2发光二极管试验仪上有8只发光二级管及相应驱动电路，共阴极连接，其输入端为高电平“1”时，发光二级管点亮。 2.3键盘及LED显示电路 显示控制的位码由74HC374 输出，经ULN2003反向驱动后，做LED的位选通信号。位选通信号也可以作为键盘列扫描码盘扫描的行数据从74HC245读回，374输入的列扫描码经245读出后，用来判断是否有键被按下，374输出的低电平经过按键被接到245的端口上，这样从245读回的数据就会有低位，根据374输出的列信号和245读出的行信号，就可以判断哪个键被按下。LED显示的段码由另一个74HC374输出。将KEY/LED CS接到相应的地址译码
10、器上。位码输出地址为0X002H，段码输出地址为）X004H,键盘行码读回地址为0X001H，此处X是由KEY/LED CS决定。例如将KEY/LED CS接到地址译码器CS0上，那么位码输出地址就是08002H，段码输出地址就是08004H，键盘行码读回地址为08001H。键盘及LED显示电路第三章 软件实现3.1主程序实现主程序主要用于系统的初始化：设置计时缓冲区的位置及初值，设置8051的工作方式、定时器的工作方式和计数初值等等。主程序流程如下图所示：开始系统初始化允许T0中断调用显示子程序调用键盘子程序32定时中断子程序实现系统使用12MHz的晶振，使用定时器T0采用工作方式2，定时器
11、的最大定时时间为0.256ms，远小于1s，因此本系统采用定时器和软件循环结合的定时方法。定时器采用T0工作在方式2，每个50us溢出一次中断，则循环16次延时时间是1s，秒计时60次为1分，分计时60次为一小时，小时计时24次则计时重新从00:00:00开始。计时初值为256-50/1=206=CE所以TH0=CEH TL0=CEH。MCS_51单片机只有二进制加法指令，而时间是按十进制递增的，因此用加法指令后必须进行二-十进制转换。保护现场T0中断程序流程图自动重装定时器初值循环次数减1满16次？ 否秒加1 是冒号闪烁 满60s？ 否 是秒清0，分加1满60分？、 否 是分清0，时加1满2
12、4时？ 否时清0 是返回恢复现场3.3外部中断子程序实现外部中断T0用于用键盘修改当前时间值，当按住S1键，由输入脉冲个数的不同选中不同的位，按下键盘应设定的时间数值即可修改当前显示的时间值。T0中断程序实现流程图开始保护现场中断6次？ 是 否当前显示值改变恢复现场返回第四章 硬件连线连线连接孔1连接孔2注释1CS0KEY/LED CS片选2P10发光二级管L 0用作闪烁冒号3P11发光二级管L2用作闪烁冒号4P12发光二级管L4用作闪烁冒号5P13发光二级管L7用作闪烁冒号6P32单脉冲 上升沿用于修改时间7P33单脉冲 下降沿用于修改时间第五章 程序实现OUTBIT equ 08002h
13、; 位控制口OUTSEG equ 08004h ; 段控制口IN equ 08001h ; 键盘读入口LEDBuf equ 60h ; 显示缓冲Hour equ 40hMinute equ 41hSecond equ 42hC100us equ 43hTick equ 10000T100us equ 256-50 ljmp Start org 0003h ljmp int0 org 000bhT0Int: push PSW push ACC mov a, C100us+1 jnz Goon dec C100usGoon: dec C100us+1 mov a, C100us orl a, C100us+1 jnz Exit mov C100us, #high(Tick) mov C100us+1, #low(Tick) inc Second cpl p1.0 cpl p1.1 cpl p1.2 cpl p1.3 mov a, Second cjne a, #60, Exit
