单片机之电子时钟(带闹铃).doc

数字电子技术实验报告
（一） 实验目的
学习 8051定时器时间计时处理、按键扫描及 LED数码管显示的设计方法。
（二） 设计任务及要求
利用实验平台上 4 个 LED数码管， 设计带有闹铃功能的数字时钟，要求：
1． 在 4 位数码管上显示当前时间。显示格式“时时分分”
2． 由 LED闪动做秒显示。
3． 利用按键可对时间及闹玲进行设置，并可显示闹玲时间。当闹玲时间到蜂鸣器发
出声响，按停止键使可使闹玲声停止。
（三）工作原理及设计思路
利用单片机定时器完成计时功能，定时器 0 计时中断程序每隔 5ms 中断一次并当作一个计数，每中断一次计数加 1，当计数 200 次时，则表示 1s 到了，秒变量加 1，同理再判断是否 1min 钟到了，再判断是否 1h 到了。为了将时间在 LED 数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现
LED显示。其显示电路如图 1

闹铃声由交流蜂鸣器产生，电路如图 2，当 P1.7 输出不同频率的方波，.蜂鸣器便会发出不同的声音。

（四）设计方案
1.软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。
2.数码管显示：
方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。
方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。
从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。

（五）源程序
ORG 0000H
MAIN: CLR EA ;程序初始化
CLR PSW.3 ;选择寄存器组0
CLR PSW.4
MOV TMOD,#10H ;定时器1，方式1，定时方式
MOV 50H,#00H ;闹铃初始时间 08:00
MOV 51H,#00H ;分别对应分的低、高位，时的低、高位
MOV 52H,#08H
MOV 53H,#00H
MOV R0,#00H ;设置时间初值 07:59
MOV R1,#09H ;分别对应分的低、高位，时的低、高位
MOV R2,#05H
MOV R3,#07H
MOV R4,#00H
CLR TF1 ;清标志
START: ACALL ALARM ;判断是否闹铃
MOV R5,#02H ;两层外循环，每层循环500ms
START1: MOV R7,#10 ;10次内循环，10*50ms=500ms
START2: ACALL DELAY ;调用延时 10ms
ACALL DISPLAY ;调用延时 40ms
M0: JB P3.2,M1 ;是否设闹铃，查询3.2口，为一转到M1，为0设置闹铃
ACALL SETALARM
M1: JB P3.3,M2 ;是否设时间
ACALL SETCLOCK
M2: DJNZ R7,START2 ;R7减1循环
CPL P1.2 ;每500ms给P1.2一个正负交替的电平信号
DJNZ R5,START1 ;R5为2，循环两次后为1s
INC R0 ;R0加1
CJNE R0,#60,START ;判断R0为60,跳转
MOV R0,#00H ;R0清零
M3: CJNE R1,#09H,L1 ;时间逻辑，如果为23：59分，则全部清零
CJNE R2,#05H,L2
CJNE R4,#02H,L3
CJNE R3,#03H,L4
MOV R1,#00H
MOV R2,#00H
MOV R3,#00H
MOV R4,#00H
AJMP START
L1: INC R1 ;上面的几个分支
AJMP START
L2: INC R2
MOV R1,#00H
AJMP START
L3: CJNE R3,#09H,L4
INC R4
MOV R3,#00H
MOV R2,#00H
MOV R1,#00H
AJMP START
L4: INC R3
MOV R2,#00H
MOV R1,#00H
AJMP START
DISPLAY: MOV DPTR,#TABLE ;显示子程序，把TABLE的首地址送给DPTR
MOV A,R1 ;将偏移量给A
MOVC A,@A+DPTR ;将对应地址中的量给A
ACALL BIT1 ;显示第一个字节，也就是分的低位
MOV A,R2 ;显示第二个字节，分的高位
MOVC A,@A+DPTR
ACALL BIT2
MOV A,R3 ;显示第三个字节，时的低位
MOVC A,@A+DPTR
ACALL BIT3
MOV A,R4 ;显示第四个字节，时的高位
MOVC A,@A+DPTR
ACALL BIT4
RET

BIT1: MOV R6,#08H ;显示第一个字节（分的低位）的子程序
LOOP1: RLC A ;A带进位左移，移出的最高位存到C中
MOV P1.0,C ;把C的值给P1.0口
CLR P1.1 ;在P1.1产生一个上升沿，将P1.0的值输入
SETB P1.1
DJNZ R6,LOOP1 ;8次循环，输入第一个字节8段的值
CLR P1.3 ;给P1.3一个低电平，点亮分的低位对应的数码管
ACALL DELAY ;延时 5ms
SETB P1.3 ;置位
RET
BIT2: MOV R6,#08H ;显示第二个字节（分的高位）的子程序
LOOP2: RLC A
MOV P1.0,C
CLR P1.1
SETB P1.1
DJNZ R6,LOOP2
CLR P1.4
ACALL DELAY
SETB P1.4
RET
BIT3: MOV R6,#08H ;显示第三个字节（时的低位）的子程序
LOOP3: RLC A
MOV P1.0,C
CLR P1.1
SETB P1.1
DJNZ R6,LOOP3
CLR P1.5
ACALL DELAY
SETB P1.5
RET
BIT4: MOV R6,#08H ;显示第四个字节（时的高位）的子程序
LOOP4: RLC A
MOV P1.0,C
CLR P1.1
SETB P1.1
DJNZ R6,LOOP4
CLR P1.6
ACALL DELAY
SETB P1.6
RET
ALARM: MOV A,R1 ;闹铃判断子程序，判断闹铃是否与时间各位相等
CJNE A,50H,RETURN ;分别判断，若不等则跳出
MOV A,R2
CJNE A,51H,RETURN
MOV A,R3
CJNE A,52H,RETURN
MOV A,R4
CJNE A,53H,RETURN
MOV R6,#03H

MING: LCALL DOL ;若各位都相等，则驱动闹铃，响音乐
LCALL DOL
LCALL SOL
LCALL SOL
LCALL LA
LCALL LA
LCALL SOL
LCALL SOL
LCALL FA
LCALL FA
LCALL MI
LCALL MI
LCALL RE
LCALL RE
LCALL DOL
RETURN:RET ;返回

DOL:MOV R4,#131 ;低音DO子程序
DOL05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#21H
MOV TH1,#0F9H
SETB TR1
WAIT1:JNB TF1,WAIT1
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,DOL05
RET ;返回

RE:MOV R4,#147 ;RE子程序
RE05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#0E1H
MOV TH1,#0F9H
SETB TR1
WAIT2:JNB TF1,WAIT2
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,RE05
RET ;返回

MI:MOV R4,#165 ;MI子程序
MI05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#8CH
MOV TH1,#0FAH
SETB TR1
WAIT3:JNB TF1,WAIT3
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,MI05
RET ;返回

FA:MOV R4,#179 ;FA子程序
FA05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#0D8H
MOV TH1,#0FAH
SETB TR1
WAIT4:JNB TF1,WAIT4
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,FA05
RET ;返回

SOL:MOV R4,#192 ;SOL子程序
SOL05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#68H
MOV TH1,#0FBH
SETB TR1
WAIT5:JNB TF1,WAIT5
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,SOL05
RET ;返回

LA:MOV R4,#220 ;LA子程序
LA05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#0E9H
MOV TH1,#0FBH
SETB TR1
WAIT6:JNB TF1,WAIT6
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,LA05
RET ;返回

XI:MOV R4,#247 ;XI子程序
XI05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#5BH
MOV TH1,#0FCH
SETB TR1
WAIT7:JNB TF1,WAIT7
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,XI05
RET ;返回

DOH:MOV R4,#255 ;高音DO子程序
DOH05:MOV TMOD,#11H
MOV TL1,#8FH
MOV TH1,#0FCH
SETB TR1
WAIT8:JNB TF1,WAIT8
CLR TF1
CPL P1.7
DJNZ R4,DOH05
RET ;返回

TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
RET ;将数码管中显示的0~9分别对应的数存入TABLE开始的一段程序存储器中
SETALARM:MOV 40H,R1 ;闹铃设定子程序，保存当前时间
MOV 41H,R2
MOV 42H,R3
MOV 43H,R4
MOV R1,50H ;将初始设定的闹铃时间赋给偏移量R1~R4
MOV R2,51H
MOV R3,52H
MOV R4,53H
ACALL DISPLAY ;显示闹铃时间
KS: JB P3.4,LK0 ;闹铃设置逻辑，当P3.4口为低电平时，设定分(LK0为DISPLAY子程序）
CJNE R1,#09H,LL0 ;当P3.4口为低电平时，不断加一，低位为9时，进位
MOV R1,#00H
CJNE R2,#05H,LL1
MOV R2,#00H ;当为59分时，清零
AJMP LK0
LL1: INC R2
AJMP LK0
LL0: INC R1
LK0: ACALL DISPLAY ;设定一次显示一次时间
JB P3.5,LK1 ;P3.5口为低电平时，设定时（LK1为子程序）
CJNE R4,#02H,KK0
CJNE R3,#03H,KK1
MOV R3,#00H ;当时为23时，清零
MOV R4,#00H
AJMP LK1
KK1: INC R3
AJMP LK1
KK0: CJNE R3,#09H,KK1
MOV R3,#00H
INC R4
AJMP LK1
LK1: ACALL DISPLAY ;设定结束，显示设定时间
JNB P3.2,KS ;当控制闹铃设置的P3.2口变为高电平时，退出设定
MOV 50H,R1 ;保存闹铃时间
MOV 51H,R2
MOV 52H,R3
MOV 53H,R4
MOV R1,40H ;恢复时间
MOV R2,41H
MOV R3,42H
MOV R4,43H
ACALL DISPLAY ;显示时间
RET
SETCLOCK:JB P3.4,MN0 ;用P3.4口设定分，原理同闹铃设定，低电平有效
CJNE R1,#09H,MM0
MOV R1,#00H
CJNE R2,#05H,MM1
MOV R2,#00H
AJMP MN0
MM1: INC R2
AJMP MN0
MM0: INC R1
MN0: ACALL DISPLAY
JB P3.5,MN1 ;用P3.5口设定时，低电平有效
CJNE R4,#02H,NN0
CJNE R3,#03H,NN1
MOV R3,#00H
MOV R4,#00H
AJMP MN1
NN1: INC R3
AJMP MN1
NN0: CJNE R3,#09H,NN1
MOV R3,#00H
INC R4
AJMP MN1
MN1: ACALL DISPLAY
JNB P3.3,SETCLOCK ;若P3.3口仍处于低电平，继续处于时间设定状态
RET
DELAY1: MOV TH1,#0ECH ;5ms延时子程序
MOV TL1,#78H ;赋初值60536，实现5000次计数，历时5ms
CLR TF1
SETB TR1
WAIT: JNB TF1,WAIT
RET

DELAY:ACALL DELAY1
ACALL DELAY1
RET
END

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