目 录
1 前言........................................................................................................ 3
2 数字钟设计原理.................................................................................... 3
3 流程图.................................................................................................... 4
4 51单片机系统的硬件连接................................................................... 4
5 程序设计.................................................................................................. 6
5.1主程序
5.2中断服务子程序
5.3 显示子程序
5.4 总的程序清单
6 系统调试及结果分析.......................................................................... 12
7 注意事项.............................................................................................. 12
8 感想与体会.......................................................................................... 13
9 参考文献................................................................................................ 13
一．前言
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉的单片机在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。
现在生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号，对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确性带来不小的麻烦，所以说以数码管显示的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简明而且读数快，时间准确显示到秒。
数字钟是采用数字电路对时分秒数字显示的计时装置。数字钟的精度，稳定性远远超过老式机械钟。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受到广大消费者的喜爱。
二．数字钟设计原理
数字钟实际是对标准频率计数的电路，由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡电路构成数字钟。数字钟电子钟由以下几部分组成：按键开关部分，振荡电路部分，89c51单片机控制器，4位数码管显示部分，7407数码管驱动部分。
三．流程图
主程序流程图如图2.3所示，定时器T0中断服务程序流程图如2.4所示。
图2.4中断服务程序流程图
四．51单片机系统的硬件连接
1． 硬件电路的设计，硬件电路图如图2.2所示
图2.2硬件电路图
该电路采用AT89C51单片机最小化应用，采用共阴7段LED数码管显示器，P2.4~P2.7口作为列扫描输出，P0口输出段码数据，P1.2,P1.1口接2个按钮开关，用于调时及功能误差，采用12Mhz晶振，可提高秒计时的精确度。
采用动态扫描法实现LED数码管显示。
共阴7段LED显示器显示原理：
10μf电容作用：上电复位；
7407作用：同相缓冲器，驱动数码管；
12M晶振和两个电容组成晶体振荡器。
五．程序设计
1主程序
MAIN:MOV HOUR, #00 ;时，分，秒，标记清零
MOV MIN, #00H
MOV SEC, #00H
MOV BUFF, #00H
MOV SP, #0EFH ;设堆栈指针
MOV TH0, #0ECH ;定时器赋初值
MOV TL0, #78H
MOV 40H, #100 ;设循环次数
MOV 41H, #2
MOV TMOD , #1 ;写TMOD
MOV IP, #2 ;写IP
MOV IE, #82H
MOV R5,#0 ；利用R5进行硬件延时
;开中断
SETB TR0 ;启动定时器
采用定时器T0中断完成一次主程序循环， 调用显示子程序和查键子程序，当端口有开关按下时，输入相应的功能程序。
2中断服务子程序
PTF0: MOV TH0, #0ECH
MOV TL0, #78H
INC R5
MOV R6,BUFF
CJNE R6,#00H,BB
MOV DPTR,#TAB1
LJMP LOOP0
BB:MOV DPTR,#TAB
LOOP0: CJNE R5,#1,LOOP1
ACALL LOP0
AJMP JK
LOOP1:CJNE R5,#2,LOOP2
ACALL LOP1
AJMP JK
LOOP2:CJNE R5,#3,LOOP3
ACALL LOP2
AJMP JK
LOOP3:ACALL LOP3
MOV R5,#0
JK: DJNZ 40H, PTFOR
XRL BUFF, #0FFH
MOV 40H, #100
JNB P1.1, JF
JNB P1.2, JS
MOV R7, 41H
CJNE R7, #1, AA
AA: DJNZ 41H, PTFOR
MOV 41H,#2
MOV A, SEC ;秒加1
ADD A, #1
DA A
MOV SEC, A
CJNE A, #60H, PTFOR
MOV SEC, #0 ;秒清零
JF: MOV A, MIN ;分加1
ADD A, #1
DA A
MOV MIN, A
CJNE A, #60H,PTFOR
MOV MIN, #0 ; 分清零
ACALL LED
JS: MOV A,HOUR
ADD A,#1
DA A
MOV HOUR,A ;时加1
CJNE A, #24H,PTFOR ;时加到24时否?是，清零
MOV HOUR, #0
PTFOR:RETI
定时器T0用于时间计时,定时溢出中断周期为5ms,中断进入后,先进行定时中断初值校正,当中断累计200次(即5ms*200=1S)时,对秒计数单元进行加1操作,计时单元中采用24进位。
晶振频率fosc=12MHZ，T0工作于方式0，产生5ms中断，则T0的初始值计算公式为：
T=
（216-a）μs
得： a=216-*T
=216-5000
=60536
化为16进制数： a=0EC78H
3显示子程序
LOP0: MOV A, MIN ;显示分钟的个位
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0,A
MOV P2,#0F0H
CLR P2.4
CLR P0.4
RET
LOP1:
MOV A, MIN ;显示分钟的十位
SWAP A
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0, A
MOV P2, #0F0H
CLR P2.5
CLR P0.4
RET
LOP2: MOV A, HOUR ;显示时钟的个位
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0, A
MOV P2, #0F0H
CLR P2.6
RET
LOP3:
MOV A, HOUR ;显示时钟的十位
SWAP A
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0, A
MOV P2, #0F0H
CLR P2.7
CLR P0.4
RET
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;不带小数点的字型码
TAB1:DB，0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH ;带小数点的字型码
时间显示子程序每次显示4个连续单元的十进制BCD数码,首地址在调用显示子程序时需要先指定.由于采用7段共阴LED数码观动态扫描实现数据显示，所以显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM中。
显示时,先取出内存地址中的数据,然后查得对应的显示用段码从P0口输出,P2口将对应的数码管选中供电,就能显示该地址单元的数据值。
4．总的程序清单
HOUR EQU 3AH ;赋值伪指令
MIN EQU 3BH
SEC EQU 3CH
BUFF EQU 3DH
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH ;主程序入口
AJMP PTF0
ORG 0033H ;跳转到标号PTF0执行
;**************************************************************
;主程序
MAIN: MOV HOUR, #00H ;时，分，秒，标记清零
MOV MIN, #00H
MOV SEC, #00H
MOV BUFF, #00H
MOV SP, #0EFH ;设堆栈指针
MOV TH0, #0ECH ;定时器赋初值
MOV TL0, #78H
MOV 40H, #100 ;设循环次数
MOV 41H, #2
MOV TMOD , #1 ;写TMOD
MOV IP, #2 ;写IP
MOV IE, #82H
MOV R5,#0
;开中断
SETB TR0 ;启动定时器
PTF0: SETB P1.2
MOV TH0, #0ECH
MOV TL0, #78H
INC R5
MOV R6,BUFF
CJNE R6,#00H,BB
MOV DPTR,#TAB1
LJMP LOOP0
BB:MOV DPTR,#TAB
LOOP0: CJNE R5,#1,LOOP1
ACALL LOP0
AJMP JK
LOOP1:CJNE R5,#2,LOOP2
ACALL LOP1
AJMP JK
LOOP2:CJNE R5,#3,LOOP3
ACALL LOP2
AJMP JK
LOOP3:ACALL LOP3
MOV R5,#0
JK: DJNZ 40H, PTFOR
XRL BUFF, #0FFH
MOV 40H, #100
JNB P1.1, JF
JNB P1.2, JS
MOV R7, 41H
CJNE R7, #1, AA
AA: DJNZ 41H, PTFOR
MOV 41H,#2
MOV A, SEC ;秒加1
ADD A, #1
DA A
MOV SEC, A
CJNE A, #60H, PTFOR
MOV SEC, #0 ;秒清零
JF: MOV A, MIN ;分加1
ADD A, #1
DA A
MOV MIN, A
CJNE A, #60H,PTFOR
MOV MIN, #0 ; 分清零
ACALL LED
JS: MOV A,HOUR
ADD A,#1
DA A
MOV HOUR,A ;时加1
CJNE A, #24H,PTFOR ;时加到24时否?是，清零
MOV HOUR, #0
PTFOR:RETI
LOP0: MOV A, MIN ;显示分钟的个位
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0,A
MOV P2,#0F0H
CLR P2.4
CLR P0.4
RET
LOP1:
MOV A, MIN ;显示分钟的十位
SWAP A
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0, A
MOV P2, #0F0H
CLR P2.5
CLR P0.4
RET
LOP2: MOV A, HOUR ;显示时钟的个位
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0, A
MOV P2, #0F0H
CLR P2.6
RET
LOP3:
MOV A, HOUR ;显示时钟的十位
SWAP A
ANL A, #0FH
MOVC A, @A+DPTR
MOV P0, A
MOV P2, #0F0H
CLR P2.7
CLR P0.4
RET
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;不带小数点的字型码
TAB1：DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH ;带小数点的字型码
END
六系统调试及结果分析
6．1 硬件调试
硬件电路板中器件连接好后，先用万用表测试电路中有无虚焊短接之处，测试无误后，将板子通电，进行静态调试。
取好两跟短的导线，一根导线的其中一端接地，另一端接P2.4~P2.7口中的一个口，若数码管亮，再用另一根导线，其中异端接地，另一端与P0.0~P0.7依次接触，看数码管各段的亮灭情况，从而判断每个数码管各段的好坏及电路的是否正确。
6.2 软件调试
在LCA51编译器下进行汇编程序的编写，以子程序为单位调试，一段一段的编译与访真，最后结合电路板，进行整机联调。
6.3结果分析
由于中断中对堆栈的处理需要花费时间，所以为了减小误差，实现数字钟的走时精度，应当在编程时尽量使中断次数比较少。
七.注意事项
1.在焊接电路板之前，应事先画好硬件原理图，把每一根精确排布，合理布局好各类元器件。
2.焊接时要注意焊接工艺，由于是通用板，质量不是太高，如果不注意，上面的小铜片很容易损坏，容易导致虚焊。
3.电路板及访真机接电源操作时，要注意正负极，并且严格的操作要求进行操作，以免造成元器件和仿真机的损坏。
4.在进行程序的编写时，应该熟悉所使用的每一条指令和程序的各项要求。
5焊接器件时，应该先焊接小器件，再焊接大器件，先焊接低器件，再焊接高器件。
6安装芯片时，应该注意1号脚的位置，如果安装错误，会造成芯片的损坏。
7焊接完一个模块都要用万用表检测电源和地是否出现短接，如果出现短路，需要检测出现短路的地方。
8在保证焊接准确度的前提下，应该尽可能考虑美观程度。
八.心得体会
基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生周期电路和定时器T0硬件电路的精确度；另外，程序较为简洁，具有可靠性较好的可读性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。
我在这次的数字钟设计过程中很是受益匪浅。通过对自己大学三年时间所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对设计内容思考和书面表达能力，最终顺利完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累了一点的宝贵经验。撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或者实际问题，把知识转化为能力的实际训练。培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。
通过这次的课程设计我发现，只有理论水平提高了，才能够把理论和实际内容相结合，我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题。
九.参考文献：
清华大学出版社 田丰 单片机原理及应用
哈尔滨工业大学 张毅刚 新编单片机应用设计
中国电力出版社 窦振中 基于单片机的嵌入式系统工程设计
复旦大学 张友德 单片微型机原理应用与实验