電腦數字鐘硬件原理圖

電腦數字鐘硬件原理圖

為了節約制作硬件的開(kāi)支，我們利用單片機開(kāi)發(fā)機上的硬件資源，開(kāi)發(fā)了電腦數字鐘的軟件。該數字鐘由８０３１單片機控制，采用２４小時(shí)制計時(shí)，利用開(kāi)發(fā)機上的六個(gè)ＬＥＤ顯示器來(lái)顯示時(shí)、分和秒，使用Ｐ1端口中的Ｐ1.0端口線(xiàn)實(shí)現整點(diǎn)報時(shí)功能；使用Ｐ3端口的Ｐ3.0實(shí)現鬧鐘功能。其硬件原理圖如圖一所示。

圖中按鍵Ｋ1，Ｋ２，Ｋ３及開(kāi)關(guān)Ｋ５，Ｋ６的定義如下表所示

圖中的開(kāi)關(guān)Ｋ４用于鬧鐘控制，當Ｋ４＝１時(shí)（開(kāi)關(guān)處于ＯＮ的位置），打開(kāi)鬧鐘，使之在預定時(shí)間起鬧；當Ｋ１＝０時(shí)（開(kāi)關(guān)處于ＯＦＦ的位置），則關(guān)閉鬧鐘，使之不鬧。另外，在鬧鐘響起時(shí)，Ｋ４也可作為止鬧開(kāi)關(guān)使用，若不止鬧，則鬧一分鐘。鬧鐘信號用發(fā)光二極管來(lái)模擬。
整點(diǎn)報時(shí)信號也是用發(fā)光二極管來(lái)模擬的。當整點(diǎn)時(shí)，Ｐ1.0口所接的發(fā)光二極管點(diǎn)亮一分鐘。
電腦數字鐘的秒信號是利用８０３１單片機定時(shí)器Ｔ０產(chǎn)生的。由于開(kāi)發(fā)機的晶振頻率為６ＭＨz，使得Ｔ０的最大定時(shí)時(shí)間遠遠小于１秒，因此，在設計時(shí)采用了硬件計數與軟件計數相結合的方式，即通過(guò)Ｔ０產(chǎn)生一定的定時(shí)時(shí)間，然后再利用軟件進(jìn)行計數，從而產(chǎn)生１秒鐘的時(shí)間信號。在設計中，定時(shí)器Ｔ０采用了中斷方式。當定時(shí)時(shí)間到時(shí)，單片機產(chǎn)生中斷，在Ｔ０的中斷服務(wù)程序中實(shí)現時(shí)、分、秒的累加。并且，該中斷的優(yōu)先級別高于其它中斷，因此，保證了電子鐘走時(shí)準確。在設計中，利用外部中斷0和外部中斷１分別作為校時(shí)和鬧鐘校時(shí)按鍵的觸發(fā)輸入。當需要校時(shí)時(shí)，撥動(dòng)Ｋ５或Ｋ６開(kāi)關(guān)，便產(chǎn)生外部中斷，進(jìn)入相應的中斷服務(wù)程序。在外部中斷０和外部中斷１的中斷服務(wù)程序中，都只有一條"表示有按鍵"的標志位置１的指令，然后在主程序中用查詢(xún)標志位的方式判斷是否有鍵按下。若查得標志位為１則進(jìn)入校時(shí)子程序進(jìn)行校時(shí)的相應處理；若為０則照常進(jìn)行時(shí)間顯示。當撥動(dòng)Ｋ５開(kāi)關(guān)時(shí)，進(jìn)入校時(shí)狀態(tài)，用戶(hù)可以方便地校準時(shí)間。當撥動(dòng)Ｋ６開(kāi)關(guān)時(shí)，便進(jìn)入鬧鐘校時(shí)狀態(tài)，這時(shí)，可根據需要設置起鬧時(shí)間。在鬧鐘校時(shí)期間，時(shí)鐘繼續計數，即鬧鐘校時(shí)不影響時(shí)鐘走時(shí)。

摘 要：介紹了用8031單片機控制的電腦數字鐘的硬件結構與軟件設計。給出了匯編
語(yǔ)言源程序。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C，實(shí)時(shí)控制，數字鐘，中斷
數字電子鐘的設計方法有多種，例如，可用中小規模集成電路組成電子鐘；也可以利用專(zhuān)用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機來(lái)實(shí)現電子鐘等等。這些方法都各有特點(diǎn)，其中，利用單片機實(shí)現的電子鐘具有編程靈活，便于電子鐘功能的擴充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號，精確度高等特點(diǎn)。
所設計的電子鐘有以下功能：
１． ２４小時(shí)制時(shí)間顯示。
２． 可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間校對。
３． 整點(diǎn)報時(shí)。
４． 鬧鐘功能。
為了節約制作硬件的開(kāi)支，我們利用單片機開(kāi)發(fā)機上的硬件資源，開(kāi)發(fā)了電腦數字鐘的軟件。該數字鐘由８０３１單片機控制，采用２４小時(shí)制計時(shí)，利用開(kāi)發(fā)機上的六個(gè)ＬＥＤ顯示器來(lái)顯示時(shí)、分和秒，使用Ｐ1端口中的Ｐ1.0端口線(xiàn)實(shí)現整點(diǎn)報時(shí)功能；使用Ｐ3端口的Ｐ3.0實(shí)現鬧鐘功能。其硬件原理圖如圖一所示。

圖一 電腦數字鐘硬件原理圖

圖中按鍵Ｋ1，Ｋ２，Ｋ３及開(kāi)關(guān)Ｋ５，Ｋ６的定義如下表所示

圖中的開(kāi)關(guān)Ｋ４用于鬧鐘控制，當Ｋ４＝１時(shí)（開(kāi)關(guān)處于ＯＮ的位置），打開(kāi)鬧鐘，使之在預定時(shí)間起鬧；當Ｋ１＝０時(shí)（開(kāi)關(guān)處于ＯＦＦ的位置），則關(guān)閉鬧鐘，使之不鬧。另外，在鬧鐘響起時(shí)，Ｋ４也可作為止鬧開(kāi)關(guān)使用，若不止鬧，則鬧一分鐘。鬧鐘信號用發(fā)光二極管來(lái)模擬。
整點(diǎn)報時(shí)信號也是用發(fā)光二極管來(lái)模擬的。當整點(diǎn)時(shí)，Ｐ1.0口所接的發(fā)光二極管點(diǎn)亮一分鐘。
電腦數字鐘的秒信號是利用８０３１單片機定時(shí)器Ｔ０產(chǎn)生的。由于開(kāi)發(fā)機的晶振頻率為６ＭＨz，使得Ｔ０的最大定時(shí)時(shí)間遠遠小于１秒，因此，在設計時(shí)采用了硬件計數與軟件計數相結合的方式，即通過(guò)Ｔ０產(chǎn)生一定的定時(shí)時(shí)間，然后再利用軟件進(jìn)行計數，從而產(chǎn)生１秒鐘的時(shí)間信號。在設計中，定時(shí)器Ｔ０采用了中斷方式。當定時(shí)時(shí)間到時(shí)，單片機產(chǎn)生中斷，在Ｔ０的中斷服務(wù)程序中實(shí)現時(shí)、分、秒的累加。并且，該中斷的優(yōu)先級別高于其它中斷，因此，保證了電子鐘走時(shí)準確。在設計中，利用外部中斷0和外部中斷１分別作為校時(shí)和鬧鐘校時(shí)按鍵的觸發(fā)輸入。當需要校時(shí)時(shí)，撥動(dòng)Ｋ５或Ｋ６開(kāi)關(guān)，便產(chǎn)生外部中斷，進(jìn)入相應的中斷服務(wù)程序。在外部中斷０和外部中斷１的中斷服務(wù)程序中，都只有一條"表示有按鍵"的標志位置１的指令，然后在主程序中用查詢(xún)標志位的方式判斷是否有鍵按下。若查得標志位為１則進(jìn)入校時(shí)子程序進(jìn)行校時(shí)的相應處理；若為０則照常進(jìn)行時(shí)間顯示。當撥動(dòng)Ｋ５開(kāi)關(guān)時(shí)，進(jìn)入校時(shí)狀態(tài)，用戶(hù)可以方便地校準時(shí)間。當撥動(dòng)Ｋ６開(kāi)關(guān)時(shí)，便進(jìn)入鬧鐘校時(shí)狀態(tài)，這時(shí)，可根據需要設置起鬧時(shí)間。在鬧鐘校時(shí)期間，時(shí)鐘繼續計數，即鬧鐘校時(shí)不影響時(shí)鐘走時(shí)。
程序中的一些存儲單元的定義如下：
　?。玻埃取玻玻龋簳r(shí)、分、秒單元
　?。矗埃取矗玻龋盒r(shí)或鬧鐘校時(shí)期間的時(shí)、分、秒單元
　?。担埃取担保龋浩痿[時(shí)間的時(shí)、分單元
　?。罚梗取罚牛龋猴@示緩沖區
用戶(hù)標志位Ｆ０：校時(shí)標志，當Ｆ０＝１時(shí)，表示校時(shí)
　　　　位７ＦＨ：鬧鐘校時(shí)標志，當７ＦＨ＝１時(shí)，表示鬧鐘校時(shí)
　　　　以上的總體設計使得電腦數字鐘的精確度較高，因為在程序的執行過(guò)程中，任何指令都不影響定時(shí)器的正常計數。從而，使數字鐘的精度僅僅取決于單片機的產(chǎn)生機器周期電路和定時(shí)器Ｔ０硬件電路的精確度。另外，程序較為簡(jiǎn)潔，具有可靠性和較好的可讀性。
我們設計電腦數字鐘的目的并不在于電腦數字鐘本身，而是想將它的設計應用于實(shí)時(shí)控制之中。只要對上述程序和硬件電路稍加修改，便可以得到實(shí)時(shí)控制的實(shí)用系統，從而應用到實(shí)際工作與生產(chǎn)中去。
電腦數字鐘的匯編語(yǔ)言源程序如下所示：
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
SETB PSW.5
RETI
ORG 000BH
LJMP CLOCK
ORG 0013H
SETB 7FH
RETI
ORG 0030H
MAIN: MOV SP,#60H
MOV TMOD,#01H
MOV IE,#87H
SETB PT0
MOV TL0,#0B7H
MOV TH0,#3CH
MOV 20H,#00H
MOV 21H,#00H
MOV 22H,#00H
MOV 23H,#00H
MOV 50H,#06H
MOV 51H,#28H
MOV 52H,#00H
CLR PSW.5
CLR 7FH
SETB TR0
SETB IT0
SETB IT1
CLR P3.0
SS: LCALL CUTIN0
LCALL SSCAN
JNB PSW.5,LK
LCALL KEY0
LK: JNB 7FH,SS
LCALL KEY1
SJMP SS
CUTIN0: PUSH PSW
PUSH ACC
MOV 25H,R0
MOV R0,#79H
MOV A,22H
ACALL BCD
MOV A,21H
ACALL BCD
MOV A,20H
ACALL BCD
MOV R0,25H
POP ACC
POP PSW
RET
CUTIN1: PUSH PSW
PUSH ACC
MOV 25H,R0
MOV R0,#79H
MOV A,42H
ACALL BCD
MOV A,41H
ACALL BCD
MOV A,40H
ACALL BCD
MOV R0,25H
POP ACC
POP PSW
RET
BCD: MOV B,#0AH
DIV AB
MOV @R0,B
INC R0
MOV @R0,A
INC R0
RET
CLOCK: JNB PSW.5,ZC
LJMP FH
ZC: MOV TL0,#0B7H
MOV TH0,#3CH
PUSH PSW
PUSH ACC
INC 23H
MOV A,23H
CJNE A,#0AH,RET0
MOV 23H,#00H
INC 22H
MOV A,22H
CJNE A,#3CH,RET0
MOV 22H,#00H
SETB P1.0
CLR P3.0
INC 21H
MOV A,21H
CJNE A,#3CH,RET0
MOV 21H,#00H
CLR P1.0
INC 20H
MOV A,20H
CJNE A,#18H,RET0
MOV 20H,#00H
AJMP RET0
RET0: MOV A,21H
CJNE A,51H,B0
MOV A,20H
CJNE A,50H,B0
SETB P3.0
B0: POP ACC
POP PSW
FH: RETI
SSCAN: MOV R6,#05H
SS2: MOV 30H,#20H
MOV 31H,#7EH
MOV R7,#06H
SS1: MOV R1,#21H
MOV A,30H
MOVX @R1,A
MOV R0,31H
MOV A,@R0
MOV DPTR,#SC
MOVC A,@A+DPTR
MOV R1,#22H
MOVX @R1,A
LCALL D1
MOV A,30H
RR A
MOV 30H,A
DEC 31H
DJNZ R7,SS1
DJNZ R6,SS2
RET
SC: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH
KEY: MOV 42H,#00H
A0: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#38H
MOV R3,A
LCALL DELAY
MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#38H
CLR C
SUBB A,R3
JNZ A0
MOV A,R3
CJNE A,#38H,A00
SJMP A0
A00: CJNE A,#30H,TOK2
INC 41H
MOV R2,41H
CJNE R2,#3CH,A1
MOV 41H,#00H
A1: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#08H
JNZ A0
LCALL DELAY
SJMP A1
TOK2: CJNE A,#28H,TOK3
DEC 41H
MOV R2,41H
CJNE R2,#0FFH,A2
MOV 41H,#3BH
A2: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#10H
JNZ A0
LCALL DELAY
SJMP A2
TOK3: CJNE A,#18H,A0
AA: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#20H
JNZ A3
LCALL DELAY
SJMP AA
A3: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#38H
MOV R3,A
LCALL DELAY
MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#38H
CLR C
SUBB A,R3
JNZ A3
MOV A,R3
CJNE A,#38H,A33
SJMP A3
A33: CJNE A,#30H,TO2
INC 40H
MOV R2,40H
CJNE R2,#18H,A4
MOV 40H,#00H
A4: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#08H
JNZ A3
LCALL DELAY
SJMP A4
TO2: CJNE A,#28H,TO3
DEC 40H
MOV R2,40H
CJNE R2,#0FFH,A5
MOV 40H,#17H
A5: MOV P1,#0FFH
MOV A,P1
ANL A,#10H
JNZ A3
LCALL DELAY
SJMP A5
TO3: CJNE A,#18H,A3
RET
KEY0: MOV 41H,21H
MOV 40H,20H
CLR TR0
ACALL KEY
CLR PSW.5
MOV 22H,42H
MOV 21H,41H
MOV 20H,40H
MOV TL0,#0B7H
MOV TH0,#3CH
SETB TR0
RET
KEY1: MOV 41H,51H
MOV 40H,50H
LCALL KEY
CLR 7FH
MOV 51H,41H
MOV 50H,40H
RET
D1: MOV R4,#02H
D11: MOV R5,#0FFH
DJNZ R5,$
DJNZ R4,D11
RET
DELAY: PUSH ACC
LCALL CUTIN1
LCALL SSCAN
POP ACC
RET