数字钟实验报告

计算机与信息技术学院综合性、设计性实验报告
一、实验目的
1.掌握电子钟设计的基本原理。

2.熟悉单片机C语言，并能够运用单片机C语言编程。

二、实验仪器或设备
装有Proteus 7和Keil uVision2软件的计算机一台
三、总体设计
1.设计分析：
通常，用单片机设计电子时钟有两种方法：一是通过单片机内部的定时器/计数器，采用软件编程来实现时钟计数，称为软时钟，这种方法的硬件线路简单，系统的功能一般与软件设计相关,通常用在对时间精度不高的场合；二是采用时钟芯片，它的功能强大，功能芯片集中在芯片内部，具有自动产生时钟等功能，硬件成本较高，软件编程简单，通常用在对时钟精度较高的场合，本设计采用第一种方法。

2.设计原理：
软时钟是采用单片机内部的定时器/计数器来实现的。

它的处理过程如下：首先设定单片机内部的一个定时器/计数器与定时方式，对机器周期计数形成基准时间，然后用软件计数的方法对基准时间计数形成秒，秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计满24次则计满一天。

最后通过数码管把它们的内容在相应的位置显示出来即可。

数码管显示采用动态显示方法，动态显示方法线路相对简单，但需动态扫描,扫描频率要大于人眼视觉暂留频率，这样信息看起来才稳定，译码方式采用软件译码。

在具体处理时。

定时器/计数器采用中断方式工作，对时钟的形成在中断服务程序中实现。

在主程序中只需对定时器/计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。

另外，还可以通过按键实现时，分的调整。

3.原理图设计：
本系统的硬件主要包括单片机芯片、数码管显示、按键开关电路，单片机采用应用广的AT89C52，系统时钟采用12MHz的晶振，8个数码管显示，小时与分钟、分钟与秒钟之间用短横线间隔，采用共阴极七段式数码管，P0口为段码输出端，P2口为位选码输出端,按键开关设置了3个，通过P1口相连。

4.系统软件程序设计：
电子时钟的软件程序由主程序和子程序组成，主程序包含初始化参数设置、按键处理、数码管显示模块等。

（1）主程序：主程序流程图如图(1)所示，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下
图（1）主程序流程图
（2）数码管显示模块：本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位、时十位。

数码管显示的信息用8个内存单元存放，其中秒个位、秒十位、分个位、分十位、时个位、时十位分别由秒数据、分数据和小时数据分拆得到。

数码管显示采用软件译码动态显示。

在储存器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，先从显示缓存区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出所显示的信息的字段码，从P0口输出，同时在P2口将对应的位选码输出，选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓存区的内容。

（3）定时器/计数器T0中断服务模块：定时器/计数器T0用于时间计时，选择方式1，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计时器对50ms计数，计满20次则对秒单元加1，秒单元加到60则对分单元加1，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加1，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。

在对各单元计数的同时，把它们的值放到储存单元的指定位置，定时器/计数器T0中
断服务程序流程图如图（2）所示：
图（2）中断服务程序流程图
四、实验步骤
1.用Proteus 7软件做出硬件电路原理图，原理图如图（3）所示：
图（3）硬件电路原理图
2．用Keil uVision2软件做出系统软件程序，并进行编译仿真，正确后，生成.hex 文件。

程序代码见附录(1)所示。

3.把.hex文件加载到Proteus电路图中，编译并仿真电路，得到仿真结果。

仿真电路图如图（4）所示：
图（4）仿真电路图
五、结果分析与总结
通过观察仿真结果，可以看到仿真结果正确，在做本实验的过程中，虽然遇到了一些问题，但是通过修改并逐步完善程序，最终得到正确的仿真结果。

通过本实验，让我进一步学习了单片机C语言。

附录（1）软件程序代码：
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
Uchar code dis_7[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x4 0};
uchar code scan_con[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; uchar data dis[8]={0x3f,0x3f,0x0b,0x3f,0x3f,0x0b,0x3f,0x3f};
uchar data timedata[3]={0x00,0x00,0x00};
uchar data ms50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00;
sbit key0=P1^0;
sbit key1=P1^1;
sbit key2=P1^2;
delayms(int xms)
{
int i,j;
for(i=0;i<xms;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
//按键处理函数
keyscan()
{
EA=0;
if(key0==0)
{
delayms(10);
while(key0==0);
con++;TR0=0;ET0=0;
if(con>=3)
{con=0;TR0=1;ET0=1;}
}
if(con!=0)
{
if(key1==0)
{
delayms(10);
while(key1==0);
timedata[con]++;
if(con==2) con1=24;else con1=60;
if(timedata[con]>=con1)
{timedata[con]=0;}
}
}
if(con!=0)
{
if(key2==0)
{
delayms(10);
while(key2==0);
timedata[con]--;
if(con==2) con2=23;else con2=59;
if(timedata[con]<=0)
{timedata[con]=con2;}
}
}
EA=1;
}
//数码管显示函数
scan()
{
uchar k;
dis[0]=timedata[0]%10;dis[1]=timedata[0]/10; dis[3]=timedata[1]%10;dis[4]=timedata[1]/10; dis[6]=timedata[2]%10;dis[7]=timedata[2]/10; for (k=0;k<8;k++)
{
P0=dis_7[dis[k]];P2=scan_con[k];
delayms(1);
P2=0xff;
}
}
//主函数
main()
{
TH0=0x3c;TL0=0xb0;TMOD=0x01;ET0=1;TR0=1;EA=1; while (1)
{ scan();
keyscan();
}
}
void time_intt0(void) interrupt 1
{
ET0=0;TR0=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TR0=1;
ms50++;
if(ms50==20)
{
ms50=0x00; timedata[0] ++;
if(timedata[0]==60)
{
timedata[0]=0;timedata[1] ++;
if(timedata[1]==60)
{
timedata[1]=0;timedata[2] ++;
if(timedata[2]==24)
{timedata[2]=0;}
}
}
}
ET0=1;
}
教师签名：
年月日。