课程设计论文以AT89S51单片机为核心的数字电子钟控制器.doc
一、设计题目：设计一个以AT89S51单片机为核心的数字电子钟控制器，实现电子钟的时间、日期交替显示、闹钟功能，并可通过按钮开关或键盘切换显示内容、调整参数、设置闹钟，在单片机实验板上模拟调试实现控制器的功能。二、设计目的:通过单片机应用产品的设计与调试过程，巩固课程所学理论知识，初步了解单片机应用系统设计与调试的方法。三、设计要求:1开机自检，检查相关接口及数码管显示器、指示灯、蜂鸣器等外设是否正常。28位数码管显示器平常以一定的时间间隔、合适的格式显示时间和日期信息，时间显示时、分、秒；日期显示年（20002099）、月、日；设置闹钟功能时显示时、分、开/关状态。3可通过按键设定时间、日期、闹钟等参数、手动切换显示。按键可用独立式按键或行列式键盘实现。设定参数过程有合适的方式指示当前可修改的内容。4对开关量输入进行软件消抖动处理，参数的设定有容错处理，如：小时不能超过23，日期中每月最大天数、闰年等。5用Protel设计可实现上述功能的控制器的原理图（最小应用系统）。四、总体方案设计及说明:本设计电子时钟系统，主控芯片采用AT89S51芯片。配合软件延时实现时、分、秒的计时。本系统设计采用此种软件控制方法来实现计时，通过定时器定时中断，使时间缓存单元数据加一，提供系统时间。同时可以通过独立键盘对电子时钟开始计时，暂停计时和结束计时的控制。单片机内的数据通过并行I/O接口输入输出。并驱动八位LED数码管(时、分、秒分别用2位数码管显示)，动态显示数据。晶振及复位电路为单片机提供工作脉冲及复位信号。 五、系统资源分配说明:接口电路逻辑图：使用定时计数器0，TMOD设置为0x01；晶振频率11.0592MHz下，定时50ms的计数初值经过计算为4c00H（216-46080=4c00H），TH0设置为0x4c，TL0设置为0x00。五、软件流程图及说明:1.闹钟显示开 始闹钟是否打开后6位数码管分别显示“-”、小时的2位、“-”分钟的2位前2位数码管显示OP前2位数码管显示CL是否按键扫描，判断有没有按键，若有按键则退出闹钟显示退 出闹钟显示子程序，8个数码管显示已经设置好的闹钟时间，进行按键扫描，判断有没有按键，若有就去执行相应的功能，日期显示子程序和时间显示子程序和闹钟显示子程序类似。2.键盘子程序按键扫描： 功能扫描：开 始设置PC3PC0为输入，PC7PC4为输出，所有行（PC7PC4）置0，读取列值设置PC3PC0为输出，PC7PC4为输入，所有列（PC3PC0）置0，读取行值keyin=keyin_j|keyin_i;形成行列组合结 束开 始设置PC3PC0为输入，PC7PC4为输出，所有行（PC7PC4）置0，读取键盘无键按下，返回0 有键按下，返回1结 束3.中断子程序开 始设置定时50ms的初值为4c00H中断20次，秒单元加160秒到？秒单元清零，分单元加160分钟到？分单元清零，时单元加124小时到？时单元清零，日单元加11个月到？日单元清零，月单元加11年到？月单元清零，年单元加1将小时（time.hour）除以10，商赋给77H（动态显示对应的小时十位），余数赋给78H（动态显示对应的小时个位）将分钟（time.minute）除以10，商赋给7aH（动态显示对应的小时十位），余数赋给7bH（动态显示对应的小时个位）将秒（time.second）除以10，商赋给7dH（动态显示对应的小时十位），余数赋给7eH（动态显示对应的小时个位）INT0输入低电平,打开闹钟结 束六、系统功能与操作说明:数字时钟能显示实时时间（HH-MM-SS）、日期（20YY.MM.DD）于LED数码管，并可以修改时间、日期。可以设置闹钟，时间到时，蜂鸣器会响起。按切换键可以在时间、日期、闹钟时间中切换。时间、日期、闹钟时间可调，按外部中断键时间暂停，进入时间、日期、闹钟时间设置，此时可以矩阵键盘输入时间日期，输入完后确认键时间按照设置的值接着走。键盘用行列式键盘，按键定义如下图所示。主要的按键有：（1）数字键“0”“9”，用于设置时输入时间和日期，正常工作时无效。（2）“时间设置”、“日期设置”、“闹钟设置”，用于进入相应功能的设置状态。（3）“闹钟开关”在闹钟设置状态时，用于设置闹钟开或关，正常工作时，用于手动关闹铃的声音。（4）“确认”用于设置参数的确认，并检查参数是否合理，如果符合要求，则参数有效；否则本次修改无效，保持原值。正常工作情况下按该键无操作。（5）“显示切换”用于正常工作时手动切换时间、日期的显示。七、调试记录:1、确定课程设计课题为数字电子钟，并查找相关资料。2、熟悉实验板数码管、两个8255、键盘、LED等硬件资源的使用，弄清楚其对应的地址。3、调试出可以扫描矩阵键盘输入的数的程序，并在数码管上显示出来当前按下的键值。4、调试出可以显示时分秒和日期的时钟程序，并可以通过4个按键进行控制（分别为进入退出时间设置、时增1、分增1、秒增1），并可以切换时间和日期。5、调试闹钟的显示和设置程序，时间到了所设置的时间时蜂鸣器响起。6、时间可以走，但只能通过在程序中给对应时间日期字节地址预先设置初始值，时钟根据该初始时间接着走，不能通过矩阵键盘输入时间日期。最后查阅资料并询问同学终于解决了这个问题。7、对整个程序做进一步优化处理，使其更稳定，修改其中的一些瑕疵，加上注释，方便以后读程序。八、实验设计总结:通过努力终于设计出一个以AT89S51单片机为核心的数字电子钟控制器，实现电子钟的时间、日期交替显示、闹钟功能，并可通过按钮开关或键盘切换显示内容、调整参数、设置闹钟。 这次实验我收获了许多，得到了许多书本上学不到的知识。1、单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题：（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理；（2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植和修改；（3）绘制程序流程图，再根据流程图写程序；（4）合理分配系统资源；（5）为程序加入注释，提高可读性，便于以后修改移植复用；2、关于程序的调试问题：（1）软件程序的调试应先分模块调试，统调是最后一环。通过各个模块程序的调试，使程序逐渐趋于完整、正确，最后将各个模块组合起来，统调程序。（2）充分利用实验板上的其他空余硬件资源来协助调试程序，比如，可以用CPL P1.X 来设置指示灯，用来指示有没有调用键盘扫描子程序、用来指示有没有扫描到键值、用来指示外部中断、定时器0和定时器1有没有工作等等。附录：#include <reg51.h>#include <absacc.h>#define PA XBYTE0x0fefc#define PB XBYTE0x0fefd#define PC XBYTE0x0fefe#define CTL XBYTE0x0feff#define uchar unsigned charuchar ms20;sbit sound=P32;uchar open1=-1;/闹钟关闭code led19=0x0C0,0x0F9,0x0A4,0x0B0,0x99,0x92,0x82,0x0F8,0x80,0x90,0x88,0x83,0x0c6,0x0a1,0x86,0x8e,0x0bf,0x8c,0x0c7;code Table16=0x7e,0x0ee,0x0ed,0x0eb,0x0de,0x0dd,0x0db,0x0be,0x0bd,0x0bb,0x0e7,0x0d7,0x0b7,0x77,0x7b,0x7d; struct uchar hour; uchar minute; uchar second; uchar hour1;/闹钟小时 uchar minute1;/闹钟分钟 int year; uchar month; uchar day;time=23,59,55,00,00,2011,11,11;void delay() uchar i; for(i=0;i<200;i+); /*200个时钟周期*/ void scan(uchar x) uchar i,tb,tc=0x80; for(i=0;i<8;i+) tb=DBYTEx+i; PA=ledtb; /*送字段码*/ PB=tc; /*送字位码*/ tc>>=1; /*右移一位*/ delay(); int fastfound()uchar keyin; CTL=0x81; /PC3PC0为输入，PC7PC4为输出PC=0x0f; /所有行（PC7PC4）置0 keyin=PC; /读取键盘 if(keyin=0x0f) return 0;/无键按下，返回0 else return 1; /有键按下，返回1int keyfound() uchar keyvalue,keyin_i,keyin_j,keyin; uchar i; CTL=0x81;/PC3PC0为输入，PC7PC4为输出 PC=0x0f; keyin_j=PC;/读取列值 CTL=0x88;/PC3PC0为输出，PC7PC4（所有行）为输入 PC=0x0f0; keyin_i=PC;/读取行值 keyin=keyin_j|keyin_i; /形成行列组合 for(i=0;i<16;i+) if(Tablei=keyin) keyvalue=i; break; return keyvalue;void showclock() /显示闹钟 int a; uchar key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能键时产生的影响 for(a=0;a<800;a+) if(open1=1) DBYTE0x57=0; DBYTE0x58=17;/显示"P",与前一个单元组合成"OP",表示闹钟已经打开 else DBYTE0x57=0x0c; DBYTE0x58=18;/显示"L",与前一个单元组合成"CL",表示闹钟已经关闭 DBYTE0x59=0x10; DBYTE0x5a=time.hour1/10; DBYTE0x5b=time.hour1%10; DBYTE0x5c=0x10; DBYTE0x5d=time.minute1/10; DBYTE0x5e=time.minute1%10; scan(0x57);if(fastfound()=1) key=keyfound(); if(key=0x0a) break; void rq() /显示日期int a; uchar key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能键时产生的影响 for(a=0;a<800;a+) DBYTE0x47=time.year/1000; DBYTE0x48=time.year%1000/100; DBYTE0x49=time.year%100/10; DBYTE0x4a=time.year%10; DBYTE0x4b=time.month/10; DBYTE0x4c=time.month%10; DBYTE0x4d=time.day/10; DBYTE0x4e=time.day%10;x scan(0x47); if(fastfound()=1)/有键按下 key=keyfound();/获得键值 if(key=0x0a) /如果又按了显示切换键，则显示闹钟时间 showclock(); break; uchar isleap(int x) /判断闰年if(x%4=0 && x%100!=0) | (x%400=0) return 1; else return 0;void datechange() while(1) if(time.month=1 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=1 && time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(isleap(time.year) /是闰年 if(time.month=2 && time.day<29) time.day+;break; if(time.month=2 && time.day=29) time.month+;time.day=1;break; else /不是闰年 if(time.month=2 && time.day<28) time.day+;break; if(time.month=2 && time.day=28) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=3 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=3 && time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=4 && time.day<30) time.day+;break; if(time.month=4 && time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=5 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=5 && time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=6 && time.day<30) time.day+;break; if(time.month=6 && time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=7 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=7 && time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=8 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=8 && time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=9 && time.day<30) time.day+;break; if(time.month=9 && time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=10 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=10 && time.day=31) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=11 && time.day<30) time.day+;break; if(time.month=11 && time.day=30) time.month+;time.day=1;break; if(time.month=12 && time.day<31) time.day+;break; if(time.month=12 && time.day=31) time.month=1;if(time.year!=2099) time.year+;break; uchar checkall(uchar x)uchar i,h,m,s,month,d; int y; if(x=0x0c)/对闹钟设置进行判断 for(i=3;i<8;i+) if(i=5)continue;/如果是原来的"-",就去判断下一个单元的按键是否合法 if(DBYTE0x57+i=0x10) return 0;/如果按键不是数字，结束 h=DBYTE0x5a*10+DBYTE0x5b; m=DBYTE0x5d*10+DBYTE0x5e; if(h>24 | (h=24 && (h!=0 | s!=0) return 0; if(m>=60) return 0; return 1;/按键合法返回1 if(x=0x0f)/对时间设置进行判断 for(i=0;i<8;i+) if(i+1)%3=0) continue;/*如果是原来的"-",就去判断下一个单元的按键是否合法*/ if(DBYTE0x57+i=0x10) return 0;/如果按键不是数字，结束 h=DBYTE0x57*10+DBYTE0x58; m=DBYTE0x5a*10+DBYTE0x5b; s=DBYTE0x5d*10+DBYTE0x5e; if(h>24 | (h=24 && (h!=0 | s!=0) return 0; if(m>=60) return 0; if(s>=60) return 0; return 1;/按键合法返回1 if(x=0x0e)/对日期设置进行判断 for(i=0;i<8;i+) if(DBYTE0x57+i=0x10) return 0;/如果按键不是数字，结束 y=DBYTE0x57*1000+DBYTE0x58*100+DBYTE0x59*10+DBYTE0x5a; month=DBYTE0x5b*10+DBYTE0x5c; d=DBYTE0x5d*10+DBYTE0x5e; if(y<2000 | y>2099) return 0; if(month=0 | month>12) return 0; if(d=0 | d>31) return 0;if(month=1 && d>31) return 0; if(month=3 && d>31) return 0; if(month=4 && d>30) return 0; if(month=5 && d>31) return 0; if(month=6 && d>30) return 0; if(month=7 && d>31) return 0; if(month=8 && d>31) return 0; if(month=9 && d>30) return 0; if(month=10 && d>31) return 0; if(month=11 && d>30) return 0; if(month=12 && d>31) return 0; if(isleap(y) /是闰年 if(month=2 && d>29) return 0; else /不是闰年 if(month=2 && d>28) return 0; return 1; void setclock() uchar i,j,k,key,keyin; k=1;key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能键时产生的影响 DBYTE0x57=0x10; DBYTE0x58=0x10; DBYTE0x59=0x10; DBYTE0x5a=0; DBYTE0x5b=0; DBYTE0x5c=0x10;DBYTE0x5d=0; DBYTE0x5e=0; for (i=0;i<2;i+) for(j=0;j<2;j+) while(k) key=fastfound(); if(key=1) keyin=keyfound();k=0;/*如果有键按下，则退出while；否则，等待按键*/ scan(0x57);/显示按键 if(keyin<0 |keyin>9 ) keyin=0x10;/如果按键的值非法，置为"-" DBYTE0x5a+i*3+j=keyin; while(key=1) key=fastfound();/*判断按键以后，手是否已放开;如果没放开，等待*/ k=1; /用于进入下一次按键状态 DBYTE0x5a+i*3+j=0x10; /设置该单元显示"-" while(1) /设置时间完成后，判断是否按了确认键 key=fastfound(); scan(0x57); if(key=1) keyin=keyfound(); if(keyin=0x0d)/*判断按键是否为确认键，如果是，则进行按键的判断；如果不是，则等待*/ if(checkall(0x0c)=0) break;/如果按键非法，退出，保持原来的值 time.hour1=DBYTE0x5a*10+DBYTE0x5b; time.minute1=DBYTE0x5d*10+DBYTE0x5e; break; void setdate() uchar i,k,key,keyin; k=1;key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能键时产生的影响 DBYTE0x57=time.year/1000; DBYTE0x58=time.year%1000/100; DBYTE0x59=time.year%100/10; DBYTE0x5a=time.year%10; DBYTE0x5b=time.month/10; DBYTE0x5c=time.month%10; DBYTE0x5d=time.day/10; DBYTE0x5e=time.day%10; for (i=0;i<8;i+) while(k) key=fastfound(); if(key=1) keyin=keyfound();k=0;/如果有键按下，则退出while;否则,等待按键 scan(0x57);/显示按键 if(keyin<0 |keyin>9 ) keyin=0x10;/如果按键的值非法，置为"-" DBYTE0x57+i=keyin; while(key=1) key=fastfound();/*判断按键以后，手是否已放开;如果没放开，等待*/ k=1; /用于进入下一次按键状态 while(1) /设置时间完成后，判断是否按了确认键 key=fastfound(); scan(0x57); if(key=1) keyin=keyfound(); if(keyin=0x0d)/*判断按键是否为确认键，如果是，则进行按键的判断；如果不是，则等待*/ if(checkall(0x0e)=0) break;/如果按键非法，退出，保持原来的值 time.year=DBYTE0x57*1000+DBYTE0x58*100+DBYTE0x59*10+DBYTE0x5a; time.month=DBYTE0x5b*10+DBYTE0x5c; time.day=DBYTE0x5d*10+DBYTE0x5e; break; void settime() uchar i,j,k,key,keyin; k=1;key=1; while(key=1) key=fastfound();/消除按功能键时产生的影响 DBYTE0x57=0; DBYTE0x58=0; DBYTE0x59=0x10; DBYTE0x5a=0; DBYTE0x5b=0; DBYTE0x5c=0x10; DBYTE0x5d=0; DBYTE0x5e=0; for (i=0;i<3;i+) for(j=0;j<2;j+) while(k) key=fastfound(); if(key=1) keyin=keyfound();k=0;/*如果有键按下，则退出while；否则，等待按键*/ scan(0x57);/显示按键 if(keyin<0 |keyin>9 ) keyin=0x10;/如果按键的值非法，置为"-" DBYTE0x57+i*3+j=keyin; while(key=1) key=fastfound();/*判断按键以后，手是否已放开;如果没放开，等待*/ k=1; /用于进入下一次按键状态 DBYTE0x57+i*3+j=0x10; /设置该单元显示"-" while(1) /设置时间完成后，判断是否按了确认键 key=fastfound(); scan(0x57); if(key=1) keyin=keyfound(); if(keyin=0x0d)/*判断按键是否为确认键，如果是，则进行按键的判断；如果不是，则等待*/ if(checkall(0x0f)=0) break;/如果按键非法，退出，保持原来的值 time.hour=DBYTE0x57*10+DBYTE0x58; time.minute=DBYTE0x5a*10+DBYTE0x5b; time.second=DBYTE0x5d*10+DBYTE0x5e; break; void timechange() interrupt 1 /秒加1int i; TH0=0x4c; /晶振频率11.0592MHz下，定时50ms的计数初值 TL0=0x00; /216-46080=4c00Hms20+; if( ms20>=20) time.second+; ms20=0;if(time.second>=60)time.minute+;time.second=0; if(time.minute>=60)time.hour+;time. minute =0; if(time.hour>=24)time.hour=0;datechange(); DBYTE0x77=time.hour/10; DBYTE0x78=time.hour%10; DBYTE0x79=0x10; DBYTE0x7a=time.minute/10; DBYTE0x7b=time.minute%10; DBYTE0x7c=0x10; DBYTE0x7d=time.second/10; DBYTE0x7e=time.second%10; if(time.hour=time.hour1 && time.minute=time.minute1 && open1=1)/若闹钟已经响起，且没有关掉，则响一分钟 for(i=0;i<400;i+) sound=0; for(i=0;i<400;i+) sound=1; for(i=0;i<400;i+) sound=0; sound=1; void main() int j; uchar key; for(j=0;j<1000;j+)delay(); TMOD=0x01; /使用定时计数器0 TH0=0x4c; /晶振频率11.0592MHz下，定时50ms的计数初值 TL0=0x00; /216-46080=4c00H CTL=0x80; EA=1; ET0=1;/定时计数器0中断 TR0=1; /启动T0计数 IT0=0; /INT0低电平触发 DBYTE0x77=time.hour/10; DBYTE0x78=time.hour%10; DBYTE0x79=0x10; DBYTE0x7a=time.minute/10; DBYTE0x7b=time.minute%10; DBYTE0x7c=0x10; DBYTE0x7d=time.second/10; DBYTE0x7e=time.second%10; sound=1; EX0=0;
