51单片机在智能时钟控制系统中的应用设计

随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。本文所述智能时钟控制系统主要指时钟显示、时间设置、闹铃及家用电器定时开关机（可扩展功能）等控制系统。

本文采用进入市场时间早、总线开放、仿真开发设备多、芯片及其开发设备价格低廉、速度较快、电磁兼容性较好的MCS-51型单片机为核心实现智能时钟控制。

硬件系统设计

智能时钟控制系统以MCS-51兼容单片机AT89C51微处理器为核心，由时钟显示模块、定时控制模块、电源模块等电路组成。

AT89C51微处理器

AT89C51是一款采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机，其主要性能特点有：

（1）高性能、低功耗的8Byte微控制器，RISC精简指令集机构，指令功能强大，且多数为单周期指令，具有低功耗的闲置和掉电控制模式、5个中断源、两个16位定时器/计数器等功能。

（2）片内集成4KB可编程闪烁存储器，可进行1000次以上写/擦循环操作，数据保留时间可达10年，支持三级程序存储器锁定。

（3）丰富强大的外部接口性能：32可编程I/O线，可编程串行通道，片内振荡器和时钟电路。

时钟显示模块

显示模块采用LG2841BH数码管，动态扫描，8550三极管位选驱动 ， AT89C51微处理器P0口直接段选实现小时、分钟显示，具有显示亮度强、稳定性能好、显示误差少等优点。

定时控制模块

该模块配合相应程序可实现时间调整、闹铃、家用电器定时开关机等功能。P3.2为时间调整模式选择键、P3.3为小时调整键、P3.5为分钟调整键；定时控制通过继电器JZC-32F和JRC-Z7F实现控制功能，且通过修改程序可进行定时控制功能扩展，实现家用电器定时开关机等功能。

电源模块

电源模块设计的质量直接关系到单片机系统的稳定性，设计系统中由于单片机、控制继电器等元器件均可采用直流+5V供电，可选用稳压性能较好的三端稳压集成电路LM7805实现。

软件系统设计

系统利用伟福6000编写源代码，MEP500烧写AT89C51芯片实现智能时钟控制功能。由于系统软件主要完成时钟显示、闹铃、时间设置等功能。源程序主要包括主程序、中断子程序、显示子程序、定时子程序、延时子程序等。

实现程序如下：

……

;**************************; 以下为主程序 （检测各键是否按下）

;***************************MainLoop：

jb AlarmSetKey，CheckMinuteKey

call Delay

jb AlarmSetKey，CheckMinuteKey

setb ClockMode

call AlarmSet

CheckMinuteKey：

jb MinuteKey，CheckHourKey

mov a，Minute

add a，#1

mov Minute，a

cjne a，#3ch，NotOver1

mov Minute，#0

NotOver1：

jnb MinuteKey，$

CheckHourKey：

jb HourKey，CheckAlarmA

mov a，Hour

add a，#1

mov Hour，a

cjne a，#18h，NotOver2

mov Hour，#0

NotOver2：

jnb HourKey，$

CheckAlarmA：

jnb AlarmTimeOnA，CheckAlarmP

call StartPc; call AlarmProcess

ajmp ToReturn

CheckAlarmP：

jnb AlarmTimeOnP，ToReturn

call ShutPc

ToReturn：

ajmp MainLoop

;**************************; 定时器Timer0中断服务程序（此程序每8ms执行一次）

;***************************

TimeInt：

mov th0，#0E0h

mov tl0，#0bfh

push acc

push psw

SETB rs0

clr rs1

d jnz OneSecondCounter，NotoneSecond

mov OneSecondCounter，#125

call Clock

call ConvertoBuffer

NotoneSecond：

call ScanDisplay

pop psw

pop acc

reti

; ***************************

; 扫描显示子程序

;***************************

ScanDisplay：

mov r1，#DisplayBuffer

mov R4，#11111011b

play：

mov a，R4

mov P2，A

mov A，@R1

mov DPTR，#TAB

movc A，@A+DPTR

mov P0，A

lcall Delay

inc R1

mov A，R4

jnb ACC.7，ENDOUT

rl A

mov R4，A

ajmp PLAY

endout： SETB P2.7

mov P0，#0FFH ret

TAB:DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，

99H，92H，82H，0F8H，80H，90H，7FH，

0B7H，0FFH

;***************************

; 时钟内容加1秒的子程序

;***************************

Clock：

mov a，Second

add a，#1

mov Second，a

cjne a，#3cH，NotOverFlow

mov Second，#0

mov a，Minute

add a，#1

mov Minute，a

cjne a，#3cH，NotOverFlow

mov Minute，#0

mov a，Hour

add a，#1

mov Hour，a

cjne a，#18H，NotOverFlow

mov Hour，#0

NotOverFlow：

mov a，Second

jnz NotAlarm

jnb AlarmAOnOff，PAlarm

mov a，Minute

cjne a，AlarmAMinute，PAlarm

mov a，Hour

cjne a，AlarmPHour，PAlarm

ajmp alarming

PAlarm：

jnb AlarmPOnOff，NotAlarm

mov a，Minute

cjne a，AlarmPMinute，NotAlarm

mov a，Hour

cjne a，AlarmPHour，NotAlarm

ajmp Alarming1

Alarming：

setb AlarmTimeOnA

ajmp NotAlarm

Alarming1：

setb AlarmTimeOnP;

NotAlarm：

ret

;***************************

; 将时钟内容或闹时设置值转换到显示缓冲区子程序

;***************************

ConvertoBuffer：

mov r1，#DisplayBuffer

jb ClockMode，DispAlarmSet

mov a，Second

mov DispSecond，a

mov a，Minute

mov Dispminute，a

mov a，Hour

mov DispHour，a

ajmp Convert

DispAlarmSet：

jb AlarmAOnOff，AlarmAOn

mov DispSecond，#00h

jb AlarmPOnOff，AlarmPOn

mov DispSecond，#00h

ajmp Convert

AlarmAOn：

mov DispSecond，#11

NextA：

mov a，AlarmAMinute

mov Dispminute，a

mov a，AlarmAHour

mov DispHour，a

ajmp Convert

AlarmPOn：

mov DispSecond，#11

NextP：

mov a，AlarmPMinute

mov Dispminute，a

mov a，AlarmPHour

mov DispHour，a

Convert：

mov a，DispSecond

mov b，#10

div ab

mov @r1，b

inc r1

mov @r1，a

inc r1

mov a，DispMinute

mov b，#10

div ab

mov @r1，b

inc r1

mov @r1，a

inc r1

mov a，DispHour

mov b，#10

div ab

mov @r1，b

inc r1

mov @r1，a

ret

结束语

该智能时钟控制系统，以AT89C51微处理器为核心，具有集成度高、性能稳定、抗干扰能力强、性价比高的优点。经软件仿真和实际功能验证，证明设计可靠、设计方案可行，在实际应用中有较大的实 用价值。