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        热烈庆祝本站程序简洁的数字钟一文发表在电子世界杂志2004年第9期!

        程序简洁的单片机6位数字钟     石学军 

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        51单片机作的电子钟程序在很多地方已经有了介绍, 对于单片机教程者而言这个程序基本上是一道门槛,掌握了电子钟程序, 基本上可以说51单片机就掌握了80%。常见的电子钟程序由显示部分, 计算部分, 时钟调整部分构成,这样程序就有了一定的长度和难度。 这里我们为了便于大家理解和掌握单片机,我们把时钟调整部分去除,从而够成了这个简单的电子钟程序。

         时钟的基本显示原理:时钟开始显示为0时0分0秒,也就是数码管显示000000,然后每秒秒位加1 ,到9后,10秒位加1,秒位回0。10秒位到5后,即59秒 ,分钟加1,10秒位回0。依次类推,时钟最大的显示值为23小时59分59秒。这里只要确定了1秒的定时时间, 其他位均以此为基准往上累加。

             开始程序定义了秒, 十秒, 分, 十分,小时, 十小时,共6位的寄存器, 分别存在30h,31h,32h,33h,34h,35h单元,便于程序以后调用和理解。

        电路原理图:

        为了节省硬件资源,电路部分采用6位共阳极动态扫描数码管,数码管的段位并联接在51单片机的p0口, 控制位分别由6个2N5401的PNP三极管作驱动接在单片机的p2.1,p2.2,p2.3,p2.4,p2.5,p2.6口。

         

         从标号 star开始把这些位全部清除为0,从而保证了开始时显示时间为0时0分0秒。

           然后是程序的计算部分: inc a_bit(秒位),这里用到了一个inc指令, 意思是加1,程序运行到这里自动加1。然后把加1后的数据送acc: mov a,a_bit (秒位),这时出现了一个问题, 如果不断往上加数字不会加爆?

        所以有了下面的一句话cjne a,#10,stlop; 如果秒位到10那么转到10秒处理程序。cjne是比较的意思,比较如果a等于10 就转移到10秒处理程序,实际上也就限定了在这里a的值最大只能为9,同时  mov a_bit,#00h, 这时 a_bit(秒位)被强行清空为0,又开始下一轮的计数。

         

         秒位处理完了到下面10秒的处理程序:    inc b_bit,把10秒位b_bit1,由于程序开始对各位的寄存器已经清0,这时10秒位就变成1 ,然后同样送到累加器ACCmov a,b_bit  现在开始新一轮的10秒位计数cjne a,#6,stlop ;如果10秒到了6那么到分位处理程序。也就限定了10秒位最多显示5

        下面的部分分位, 十分位,小时位,十小时位的计算方法与上面的类似,应当不难领会。

         

        计算部分完成后,最终要把结果送到数码管显示,这一部分电路上采用最简洁的并联型动态扫描接法。其基本原理是利用人眼的视觉暂留效应,在6个数码管上依次送需要显示的数字, 然后依次打开各个数码管,并不断循环,如果速度足够快, 我们看到就是一串连续的数字,而不是各个独立的数字。

        但是必须注意, 实际上单片机是逐个往各个数码管送数据的。明白了这个原理, 我们就不难理解下面的程序。首先看秒位的显示程序:dplop:   mov a,a_bit     ;把秒位(a_bit)送到寄存器A。 MOVC A,@A+DPTR 根据取到的值到指定的地址取数,意思是假如此时a_bit(秒位)的值是2, 那么到数据表的第三个位置去取数, 取到的值则是 0a2h。 这里或者有人会问为什么不是第2个位置呢?没错,因为开始程序就已经把各个位清0,第一次运行时显示的是0,第二次运行显示1,第3次运行则为2。而mov p0,a (送出个位的7段代码)硬件上数码管的段位接在P0口。0A2H也就是数码管显示2的代码了。这时,数码管还没有显示。由于他们是并联的,我们必须指定哪一个数码管亮。clr p2.6把P2.6端口打开也就是秒位, 此时秒位的数码管亮了。亮了以后,是不是不管他了呢?当然不是,还要指定他亮多长的时间。假定是1毫秒, 后面就有了acall d1ms(调用1毫秒时间);完成后再关闭这个数码管: setb p2.6。

         

        程序进行到这里,然后继续扫描10秒位 b_bit,过程也是先查表, 取数,送显示, 开十秒位数码管,延时1毫秒,关闭显示。下面的部分分位, 十分位, 小时位,十小时位的显示方法与上面的相同。 大家自行领会。 

         

                可能大家会问程序漏了一个地方没有讲,r0r1寄存器在这里器什么作用?这里还是要从动态扫描讲起。我们是以1秒位为基准的,但是整个显示部分每秒钟轮流扫描一次,显然就不能达到要求。视觉暂留特性告诉我们,至少每秒显示30次以上人眼睛才不会有闪烁感,所以我们在这里把显示程序的首位段使用了r0r1作扫描次数的计数器,分别送4,和250相乘得1000,然后再显示程序的尾段 加上以下代码      djnz r1,dplop ;100次没完循环djnz r0,dpl1 ;4100次没完循环 ,这样总共显示1000次,人眼就不会感觉到显示闪烁的问题了。

        程序的最后是1毫秒的延时子程序和7段数码管各划的数字排列表, 如果走时的时间不准,可以适当调整1毫秒的延时子程序的数值,直到准确。

        程序的扩展1改动计算部分 cjne a,#6,stlop全部改为cjne a,#10,stlop那么就变成了一个6位的计数器。所有位都是从09依次显示。

                程序的扩展2:改动的计数器不能受外界的控制,因此没有实际意义。 那么可已通过一个按键来进行控制每按一次按键数字加一,那么可以在程序的计算部分增加几行判断按键的代码:

        stlop: acall display ;调用显示

        jb p3.2,stlop       ;监测键盘,如果p3.2按下那么执行显示

        we: acall display ;显示保持!

        acall d1ms           ;延时1ms避免键盘误动作

        jnb p3.2,we         ;如果p3.2还没有放开继续延时

        那么就可以通过按键来实现计数显示的功能了,p3.2端口作控制,每按键一次程序加1

        完整的程序清单:

           org 00h
        a_bit equ 30h         ;秒寄存器
        b_bit equ 31h         ;10秒寄存器
        c_bit equ 32h         ;分寄存器
        d_bit equ 33h         ;10分寄存器
        e_bit equ 34h         ;小时寄存器
        f_bit equ 35h         ;10小时集存器

         org 0000h
         ajmp star
         org 0030h

        star:
         mov a,#00h  ;把各个位全部清0
         mov a_bit,a
         mov b_bit,a
         mov c_bit,a
         mov d_bit,a
         mov e_bit,a
         mov f_bit,a
        stlop:  acall display  ;程序的计算部分

               inc a_bit       ;秒位加1
                mov a,a_bit    ;送a
                cjne a,#10,stlop;如果秒到10那么转到10秒处理
                mov a_bit,#00h  ;秒位清0
                inc b_bit       ;10秒位加1
                mov a,b_bit     ;送a
                cjne a,#6,stlop ;如果10秒到了6那么到分处理
                mov b_bit,#00h  ; 10秒位清0
                inc c_bit
                mov a,c_bit
                cjne a,#10,stlop
                mov c_bit,#00h
                inc d_bit
                mov a,d_bit
                cjne a,#6,stlop
                mov d_bit,#00h
                inc e_bit
                mov a,e_bit
                cjne a,#10,stlop
                mov e_bit,#00h
                inc f_bit
                mov a,f_bit
                cjne a,#3,stlop
                mov f_bit,#00h
         ajmp stlop  ;重新开始计算

        display: ;显示子程序
                 mov dptr,#numtab ;指定查表启始地址
                 mov r0,#4
        dpl1:    mov r1,#250     ;显示1000次
        dplop:   mov a,a_bit     ;取秒位的值
                 MOVC A,@A+DPTR  ;查秒位数的7段代码
                 mov p0,a        ;送出到P0口显示
                 clr p2.6        ;开个位显示
                 acall d1ms      ;显示1ms
                 setb p2.6     ;关闭显示

                 mov a,b_bit    ;取10秒位的值
                 MOVC A,@A+DPTR ;查10秒位的7段代码
                 mov p0,a      ;送出10秒位到P0口显示

                 clr p2.5      ;开10秒位显示
                 acall d1ms    ;显示1ms
                 setb p2.5

                 mov a,c_bit   ;取分位
                 MOVC A,@A+DPTR ;

                 mov p0,a ;
                 clr p2.4 ;
                 acall d1ms ;

                 setb p2.4

                 mov a,d_bit   ;取10分位
                 MOVC A,@A+DPTR ;

                 mov p0,a ;

                 clr p2.3 ;

                 acall d1ms ;        

         setb p2.3

                 mov a,e_bit   ;取小时位
                 MOVC A,@A+DPTR ;
                 mov p0,a ;
                 clr p2.2 ;
                 acall d1ms ;

                 setb p2.2

                 mov a,f_bit ;取10小时位
                 MOVC A,@A+DPTR ;
                 mov p0,a ;
                 clr p2.1 ;
                 acall d1ms ;
                 setb p2.1

                 djnz r1,dplop ;100次没完循环
                 djnz r0,dpl1 ;4
        100次没完循环
                 ret
        D1MS: MOV R7,#20 ;1MS
        延时(12MHZ)
              DJNZ R7,$
              RET
        ;7
        段数码管各划的数字排列表
        numtab: db 28h,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h,7ah,20h,60h
        ;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
        end