數字時鐘論文提綱

　　一、摘要

　　單片計算機即單片微型計算機。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集CPU ,RAM ,ROM ,定時，計數和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產品和工業自動化上。而51 單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業設計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設計、開發軟、硬的能力。

　　二、說明

　　系統由AT89C51、LED 數碼管、按鍵、發光二極管等部分構成，能實現時間的調整、定時時間的設定，輸出等功能。系統的功能選擇由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0為時間校對，定時器調整功能鍵，按SB 0 進入調整狀態。SB1 為功能切換鍵。第一輪按動SB1 依次進入一路、二路、三路定時時間設置提示程序，按SB3 進入各路定時調整狀態。定時時間到，二極管發亮。到了關斷時間后滅掉。如果不進入繼續按SB1 鍵，依次進入時間 年 位校對、 月 位校對、 日 位校對、 時 位校對、 分 位校對、 秒 位校對狀態。不管是進入那種狀態，按動SB2 皆可以使被調整位進行不進位增量加1 變化。各預置量設置完成后，系統將所有的設置存入RAM 中，按SB1 退出調整狀態。上電后，系統自動進入計時狀態，起始于 00 時 00 分。SB4 為年月日顯示轉換鍵，可使原來顯示時分秒轉換顯示年月日。

　　三、電路原理分析

　　1. 顯示原理

　　電原理圖見附圖1。由6 個共陰極的數碼管組成時、分、秒的顯示。P0 口的8 條數據線P0.0 至P0.7 分別與兩個CD4511 譯碼的ABCD 口相接，P2 口的 P2.0 至P2.2 分別通過電阻R10 至R13 與VT1 至VT3 的基極相連接。這樣通過P0 口送出一個存儲單元的高位、低位BCD顯示代碼，通過P2 口送出掃描選通代碼輪流點亮LED1 至LED6，就會將要顯示的數據在數碼管中顯示出來。從P0 口輸出的代碼是BCD 碼，從P2 口輸出的就是位選碼。這是掃描顯示原理。

　　2 鍵盤及讀數原理

　　鍵盤是人與微機打交道的主要設備，按鍵的讀取容易引起誤動作。可采用軟件去抖動的方法處理，軟件的觸點在閉合和斷開的時候會產生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯誤或重復執行，在這里采用軟件延時的方法來避開抖動，延時時間20ms.

　　3 連擊功能的實現按下某鍵時，對應的功能鍵解釋程序得到執行，如操作者沒有釋放按鍵，則對應的功能會反復執行，好象連續執行，在這里我們采用軟件延時250ms,當按鍵沒釋放則執行下一條對應程序。利用連擊功能，能實現快速調時操作。

　　四、程序設計思想和相關指令介紹

　　本系統的主程序主要完成時間顯示和定時輸出判斷功能。而年月日顯示和各時間單元進位，時間設定時，調定時間設定時等功能全部在中斷服務程序中完成。

　　1.數據與代碼轉換。

　　由前述可知，從P2 口輸出位選碼，從P0 口輸出段選碼，LED 就會顯示出數字來。但P0口的輸出的數據是要BCD 碼，各存儲單元存儲的是二進制數，也就是和要顯示出的字符表達的含義是不一致的。可見，將要顯示的存儲單元的數據直接送到P0 口去驅動LED 數碼管顯示是不能正確表達的，必須在系統內部將要顯示的數據經過BCD 碼行轉換后，將各個單元數據的段選代碼送入P0 口，給CD4511 譯碼后去驅動數碼管顯示。

　　具體轉換過程如下：

　　我們先將要顯示的數據裝入累加器A 中，再將A 中的數據轉換成高低兩位的BCD 碼，再放回A 中，然后將A 中的值輸出。如：有一個單元存儲了45 這樣一位數，則需轉換成四位的BCD 碼：（0100）（0101）然后放入A 中。 A 中BCD 碼，高位四位代表4低四位代表5同時送給兩個譯碼器中，譯碼后 45 字就在兩個LED 中顯示出來。(責任編輯：1011)

　　2.計時功能的實現與中斷服務程序

　　時間的運行依靠定時中斷子程序對時鐘單元數值進位調整來實現的。計數器T0 打開后，進入計時，滿100 毫秒后，重裝定時。中斷一次，滿一秒后秒進位，滿60 秒后即為1 分鐘，分鐘單元進位，60 分到了后，時單元進位，24 小時滿后，天單元進位。這樣然后根據進率，得到年、月、日、時、分、秒存儲單元的值，并經譯碼后，通過掃描程序送LED 中顯示出來，實現時鐘計時功能。累加是用指令INC 來實現的。進入中斷服務程序以后，執行PUSH PSW 和PUSH A 將程序狀態寄存器PSW 的內容和累加器A 中的數據保存起來，這便是所謂的 保護現場 . 以保護現場和恢復現場時存取關鍵數據的存儲區叫做堆棧。在軟件的控制之下，堆棧可在片內RAM 中的任一區間設定，而堆棧的數據存取與一般的RAM 存取又有區別，對它的操作，要遵循 后進先出 的原則。

　　3 時間控制功能與比較指令

　　系統的另一功能就是實現對執行設備的定時開關控制，其主要控制思想是這樣的：先將執行設備開啟的時間和關閉時間置入RAM 某一單元，在計時主程序當中執行幾條比較指令，如果當前計時時間與執行設備的設定開啟時間相等，就執行一條 CLR 指令，將對應的那路P3 置為高電位，開啟；如果當前計時時間與執行設備設定的關閉時間相等，就執行SETB對應的P3 置低電位，二極管截止，。實現此控制功能用到的比較指令為CJNE A，#direct，rel，其轉移條件是累加器A 中的值與立即數不等則轉移。

　　參考文獻

　　1、 謝自美，《電子線路設計、實驗、測試 》武漢：華中理工大學出版社，2019

　　2、 何書森、何華斌《實用數字電路原理與設計速成》福州：福建科學技術出版社，2019.6

　　3、 白駒衍， 《單片計算機及應用》北京：電子工業出版社， 1999.2