用单片机内部的定时计数器来实现电子时钟的方法

用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法

时钟，自从它发明的那天起就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不段发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，怎样让时钟更好的为人们服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断的设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校；数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械转动，用LED显示器代替指针进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分，秒的校对，片选的灵活性好。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。

本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法

一． 基本功能

1． 时间显示功能：显示时，分，秒，且计时初值为12：00：00 2． 时间设置功能：可以通过键盘任意设定，修改显示时间

二． 硬件框图

在系统电路中显示器为6个共阳极的LED数码管，用一个BCD七段译码器74LS47驱动数码管（74LS47的输入为BCD码，其输出为集电极开路，可直接驱动七段译码器，具有首尾消零

等特点）用3-8译码器的74LS138的输出作为动态扫描数码管的选通信号。因为采用了上述的两个芯片，所以在对数码管进行扫描显示时。只需要单片机的7条I/O线就能完成显示功能了。

2.1 单片机

单片机采用AT89C51型，它是一种带4K字节的闪烁可编程可擦处的只读存储的低电压，高性能的SMOS8位位处理器，该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术和工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，由于该8位多功能CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微处理器，为很多嵌入控制系统提供了一种灵活高而且价格低廉的方案。

2.2 时钟显示电路

为了实现LED显示器的数字显示，可以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硬件，接口复杂一点，考虑到时钟显示只有6位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED显示。

2.3 时钟电路

如果设置过多的按键，将会占用很多的I/O口，而且给布线带来不便，按键过少，在修

改时间和闹钟时间的时候就不能直接输入，只能通过加或者减来完成，稍为有点麻烦，但是程序简单，成本低，考虑到上述原因这里采用独立按键来实现。

2.4 闹钟电路

当时间与设置闹钟时间相当时，通过I/O控制继电器接通闹钟实现。

2.5 复位电路

复位电路采用按钮电平复位电路

三． 软件设计

由于电路设计巧妙，许多功能都可以有硬件电路来完成，因此软件设计就比较简单，软件采用模块化的设计，流程图如下

主程序

置计时初值 12：00：00

置T0为4MS定时

开T0中断

有键按下

计数值调整

调用控制子程序

3.1 初始化参数设置

设置电子钟的计时初值为12：00：00，启动T0进行4MS定时，且允许T0中断

3.2 定时器T0中断服务子程序

中断服务子程序的作用是进行时，分，秒，的计时与显示。定时器T0用于 定时周期设为4MS，中断累计250次，即1S，对秒计数单元进行加一操作。 时间计数单元分别在2CH（S）2BH（MIN）2AH（H）内存单元中，在计数单元

中采用组合BCD码计数，满60进位。定时器T0中断服务程序流程图如下：

T0中断

重新启动T0

保护现场

1S定时到

计数值调整

调DISP子程序

调SCAN子程序

恢复现场

中断返回

3.3 显示程序DISP：

DISP子程序的作用是分别将时间记数单元 2CH（S）2BH（MIN）2AH（H）中的十进制时间值（组合BCD码）转化为个位和十位（分离BCD码）存放在显示缓冲区中。显示缓冲区的地质为20H~25H，其中，20H~21H存放秒数据，22H~23H存放分数据，24H~25H存放时数据，由于每一个地址单元均为分离BCD码，用BCD七为译码器74LS47直接进行编译。因此，不需要软件方式对BCD码进行编译。

3.4扫描子程序SCAN

SCAN的作用是把显示缓冲区的数据依次送经显示器进行，把扫描值作为24位，

显示数据值作为低4位，输出到P112，以完成显示。因为采用了3-8译码器74LS138作为扫描输出，所以用28H单元存放扫描指针，即28H中存放的是数码管的序层。显示时，只需要去处20H~25H某一地址中的数据，并从P1口的低4位输出，同时P1口的高4位作为扫描值的输出，就能保证数码管的正常工作。

3.5 控制子程序

作用是判断时间是否与设置闹钟时间相等。如相等则开启闹钟。

3.6 源程序清单

*******主程序*******

ORG 000H ； 主程序起始地址 JMP START ； 跳至主程序

ORG 0BH ； T0中断子程序起始地址 JMP TIMO ； 跳至TO中断子程序TIM0

START：MOV SP，#70H ；设置堆栈在70H

MOV 28H，#00 ；（28H）为扫描指针，初值为0 MOV 2AH，#12H；时 初值为10H MOV 2BH，#00H；分 初值为00H

MOV 20H，#00H；秒 初值为00H MOV TMOD，#01H；设T0为MOOD1 MOV TH0，#0F0H；计时中断为4MS MOV TL0，#60H

MOV IE，#10000010B；T0中断使能 MOV R4，#250；中断250次 STEB TR0；启动T0

LOOP：JB P0.0 N2；秒按下？若不是，则跳至N2J检查S2 CALL DELAY；消除抖动 MOV A，2CH；将秒值存如A ADD A，#01H；A的内容加1 DA A；做十进制位调整

MOV 20H，A；将A的值存入秒单元

CJNE A，#60H，N3；是否等于60MIN？若不是，则跳至N3 MOV 2BH ，#00H；若是，则清除分的值为00 N3：JNB P0.1，$;（分）放开了？ CALL DELAY；消除抖动

N4：JB P0.2 ，LOOP；时 按了么？若不是，则跳至LOOP CALL DELAY；消除抖动 MOV A，2AH；将十的值存入A ADD D，#01；A的内容加1 DA A；将十进位调整

MOV 2AH，A；将A的值存入时单元

CJNE A，#24H，N5；是否等于20时？若不是，则跳至N5 MOV 2AH，#00；若是，则消除时的值为00 N5：JNB P0.2，$；分放开了？ CALL DELAY；消除抖动 JMP LOOP

*******中断服务子程序********

TIM0：MOV TH0，#0F0H；重新启动T0 MOV TL0，#60

PUSH ACE；将A的值暂时存入堆栈 PUSH PSW；将PSW的值暂时存入堆栈 DJNZ R4，X2；计时一秒 MOV R4，#250

CALL CLOCK；调用计时子程序CLOCK CALL DISP；调用显示子程序 X2：CALL SCAN ；调用扫描子程序 POP PSW；从堆栈取出PSW的值 POP ACE；从堆栈取出A的值 RETL

******显示器扫描子程序*******

SCAN：MOV R0，#28H；28H为扫描指针

CJNE @R0，#6，X3；扫描完6个数码管？若不是，则调至X3

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