数码管时钟电路的设计

LED数码管时钟电路采用24h计时方式，时、分、秒用六位数码管显示。该电路采用AT89C2051单片机，使用3V电池供电，只使用一个按键开关即可进入调、省电（不显示LED数码管）和正常显示三种状态。

1.时钟电路硬件设计

数码管时钟电路如下所示，其采用AT89C2051单片机最小化应用设计，LED显示采用动态扫描方式实现，P1口输出端码数据，P3.0~P3.5口作扫描输出，P3.7接按钮开关。为了提供LED数码管的驱动电流，用三极管9012作电源驱动输出。为了提高秒计时的精确性，采用12MHz晶振。

2.系统主要程序的设计

（1）主程序

本设计中的计时采用定时器T0中断完成，其余状态循环调用显示子程序，当P3.7端口开关按下时，转入调时功能程序。

（2）显示子程序

数码管显示的数据存放在内存单元70H~75H中，其中70H~71H存入秒数据，72H~73H存放分数据，74H~75H存放时数据，每一地址单元内均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。显示时，先取出70H~75H某一地址中的数据，然后查得对应的显示用段码从P1口输出。P3口对应的数码管选中，就能显示该地址单元的数据值。

（3）定时器T0中断服务程序

定时器T0用于时间计时。定时溢出中断周期设为50ms，中断累计20次（即1s）时对秒计数单元进行加1操作。时间计数单元地址分别在70H~71H（s）、76H~77H（min）、78H~79H（h）,7AH单元内存放“熄灭码”数据（#0AH）。在计数单元中采用十进制BCD码计数，满60进制。

（4）T1中断服务程序

T1中断服务程序用于指示调整单元数字的亮灭。在时间调整状态下，每过0.3s，将对应单元的显示数据换成“熄灭符”数据（0AH）。这样，在调整时间时，对应调整单元的显示数据就会间隔闪烁。

（5）调整功能程序

调时功能程序的设计方法是：按下按键，若按下时间小于1s，进入省电状态（数码管不亮，时钟不停）,否则进入调整分状态，等待操作，此时计时器停止走动。当再次按下按钮时，若按下时间小于0.5s，则时间加1min；若按下时间大于0.5s，则进入小时调整状态。在小时调整状态下，当按键按下的时间大于0.5s时退出调整状态，时钟继续走动。

原理图：

实物图：

附：源代码

;************* 数码管电子时钟 *******************;
;*MCU: AT892051 ;
;*MCU-crystal: 12M ;
;*Version: 01 ;
;*Last Updata: 2007-6-13 ;
;*Author: zhaojun ;
;*Description: ;
;定时器T0、T1溢出周期为50MS，T0为秒计数用 ;
;T1为调整时闪烁用 ;
;P3.7为调整按钮,P1口为字符输出口,采用共阳显示管 ;
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;; AT89C2051时钟程序 ;;
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;; 中断入口程序 ;;
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ORG 0000H ;程序执行开始地址
LJMP START ;跳到标号START执行
ORG 0003H ;外中断0中断程序入口
RETI ;外中断0中断返回
ORG 000BH ;定时器T0中断程序入口
LJMP INTT0 ;跳至INTTO执行
ORG 0013H ;外中断1中断程序入口
RETI ;外中断1中断返回
ORG 001BH ;定时器T1中断程序入口
LJMP INTT1 ;跳至INTT1执行
ORG 0023H ;串行中断程序入口地址
RETI ;串行中断程序返回
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;; 主 程 序 ;;
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START: MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11个内存单元
MOV R7,#0BH ;
CLEARDISP: MOV @R0,#00H ;
INC R0 ;
DJNZ R7,CLEARDISP ;
MOV 20H,#00H ;清20H（标志用）
MOV 7AH,#0AH ;放入"熄灭符"数据
MOV TMOD,#11H ;设T0、T1为16位定时器
MOV TL0,#0B0H ;50MS定时初值（T0计时用）
MOV TH0,#3CH ;50MS定时初值
MOV TL1,#0B0H ;50MS定时初值（T1闪烁定时用）
MOV TH1,#3CH ;50MS定时初值
SETB EA ;总中断开放
SETB ET0 ;允许T0中断
SETB TR0 ;开启T0定时器
MOV R4,#14H ;1秒定时用初值（50MS×20）
START1: LCALL DISPLAY ;调用显示子程序
JNB P3.7,SETMM1 ;P3.7口为0时转时间调整程序
SJMP START1 ;P3.7口为1时跳回START1
SETMM1: LJMP SETMM ;转到时间调整程序SETMM
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;; 1秒计时程序 ;;
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;T0中断服务程序
INTT0: PUSH ACC ;累加器入栈保护
PUSH PSW ;状态字入栈保护
CLR ET0 ;关T0中断允许
CLR TR0 ;关闭定时器T0
MOV A,#0B7H ;中断响应时间同步修正
ADD A,TL0 ;低8位初值修正
MOV TL0,A ;重装初值（低8位修正值）
MOV A,#3CH ;高8位初值修正
ADDC A,TH0 ;
MOV TH0,A ;重装初值（高8位修正值）
SETB TR0 ;开启定时器T0
DJNZ R4, OUTT0 ;20次中断未到中断退出
ADDSS: MOV R4,#14H ;20次中断到（1秒）重赋初值
MOV R0,#71H ;指向秒计时单元（71H-72H）
ACALL ADD1 ;调用加1程序（加1秒操作）
MOV A,R3 ;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#60H,ADDMM ;
ADDMM: JC OUTT0 ;小于60秒时中断退出
ACALL CLR0 ;大于或等于60秒时对秒计时单元清0
MOV R0,#77H ;指向分计时单元（76H-77H）
ACALL ADD1 ;分计时单元加1分钟
MOV A,R3 ;分数据放入A
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#60H,ADDHH ;
ADDHH: JC OUTT0 ;小于60分时中断退出
ACALL CLR0 ;大于或等于60分时分计时单元清0
MOV R0,#79H ;指向小时计时单元（78H-79H）
ACALL ADD1 ;小时计时单元加1小时
MOV A,R3 ;时数据放入A
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#24H,HOUR ;
HOUR: JC OUTT0 ;小于24小时中断退出
ACALL CLR0 ;大于或等于24小时小时计时单元清0
OUTT0: MOV 72H,76H ;中断退出时将分、时计时单元数据移
MOV 73H,77H ;入对应显示单元
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
POP PSW ;恢复状态字（出栈）
POP ACC ;恢复累加器
SETB ET0 ;开放T0中断
RETI ;中断返回
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;; 闪动调时 程 序 ;;
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;T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示
INTT1: PUSH ACC ;中断现场保护
PUSH PSW ;
MOV TL1,#0B0H ;装定时器T1定时初值
MOV TH1,#3CH ;
DJNZ R2,INTT1OUT ;0.3秒未到退出中断（50MS中断6次）
MOV R2,#06H ;重装0.3秒定时用初值
CPL 02H ;0.3秒定时到对闪烁标志取反
JB 02H,FLASH1 ;02H位为1时显示单元"熄灭"
MOV 72H,76H ;02H位为0时正常显示
MOV 73H,77H ;
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
INTT1OUT: POP PSW ;恢复现场
POP ACC ;
RETI ;中断退出
FLASH1: JB 01H,FLASH2 ;01H位为1时，转小时熄灭控制
MOV 72H,7AH ;01H位为0时，"熄灭符"数据放入分
MOV 73H,7AH ;显示单元（72H-73H），将不显示分数据
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
AJMP INTT1OUT ;转中断退出
FLASH2: MOV 72H,76H ;01H位为1时，"熄灭符"数据放入小时
MOV 73H,77H ;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示
MOV 74H,7AH ;
MOV 75H,7AH ;
AJMP INTT1OUT ;转中断退出
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;; 加1子 程 序 ;;
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ADD1: MOV A,@R0 ;取当前计时单元数据到A
DEC R0 ;指向前一地址
SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换
ORL A,@R0 ;前一地址中数据放入A中低四位
ADD A,#01H ;A加1操作
DA A ;十进制调整
MOV R3,A ;移入R3寄存器
ANL A,#0FH ;高四位变0
MOV @R0,A ;放回前一地址单元
MOV A,R3 ;取回R3中暂存数据
INC R0 ;指向当前地址单元
SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换
ANL A,#0FH ;高四位变0
MOV @R0,A ;数据放入当削地址单元中
RET ;子程序返回
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;; 清零程序 ;;
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;对计时单元复零用
CLR0: CLR A ;清累加器
MOV @R0,A ;清当前地址单元
DEC R0 ;指向前一地址
MOV @R0,A ;前一地址单元清0
RET ;子程序返回
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;; 时钟调整程序 ;;
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;当调时按键按下时进入此程序
SETMM: CLR ET0 ;关定时器T0中断
CLR TR0 ;关闭定时器T0
LCALL DL1S ;调用1秒延时程序
JB P3.7,CLOSEDIS;键按下时间小于1秒，关闭显示（省电）
MOV R2,#06H ;进入调时状态，赋闪烁定时初值
SETB ET1 ;允许T1中断
SETB TR1 ;开启定时器T1
SET2: JNB P3.7,SET1 ;P3.7口为0（键未释放），等待
SETB 00H ;键释放，分调整闪烁标志置1
SET4: JB P3.7,SET3 ;等待键按下
LCALL DL05S ;有键按下，延时0.5秒
JNB P3.7,SETHH ;按下时间大于0.5秒转调小时状态
MOV R0,#77H ;按下时间小于0.5秒加1分钟操作
LCALL ADD1 ;调用加1子程序
MOV A,R3 ;取调整单元数据
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#60H,HHH ;调整单元数据与60比较
HHH: JC SET4 ;调整单元数据小于60转SET4循环
LCALL CLR0 ;调整单元数据大于或等于60时清0
CLR C ;清进位标志
AJMP SET4 ;跳转到SET4循环
CLOSEDIS: SETB ET0 ;省电（LED不显示）状态。开T0中断
SETB TR0 ;开启T0定时器（开时钟）
CLOSE: JB P3.7,CLOSE ;无按键按下，等待。
LCALL DISPLAY ;有键按下，调显示子程序延时削抖
JB P3.7,CLOSE ;是干扰返回CLOSE等待
WAITH: JNB P3.7,WAITH ;等待键释放
LJMP START1 ;返回主程序（LED数据显示亮）
SETHH: CLR 00H ;分闪烁标志清除（进入调小时状态）
SETHH1: JNB P3.7,SET5 ;等待键释放
SETB 01H ;小时调整标志置1
SET6: JB P3.7,SET7 ;等待按键按下
LCALL DL05S ;有键按下延时0.5秒
JNB P3.7,SETOUT ;按下时间大于0.5秒退出时间调整
MOV R0,#79H ;按下时间小于0.5秒加1小时操作
LCALL ADD1 ;调加1子程序
MOV A,R3 ;
CLR C ;
CJNE A,#24H,HOUU ;计时单元数据与24比较
HOUU: JC SET6 ;小于24转SET6循环
LCALL CLR0 ;大于或等于24时清0操作
AJMP SET6 ;跳转到SET6循环
SETOUT: JNB P3.7,SETOUT1 ;调时退出程序。等待键释放
LCALL DISPLAY ;延时削抖
JNB P3.7,SETOUT ;是