基于MCS-51单片机的智能时钟控制系统设计

　　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，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）
;***************************
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
p ab
mov @r1,b
inc r1
mov @r1,a
inc r1
mov a,DispMinute
mov b,#10
p ab
mov @r1,b
inc r1
mov @r1,a
inc r1
mov a,DispHour
mov b,#10
p 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，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。

  

参考文献:

[1]. MCS-51 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MCS-51_477840.html.
[2]. AT89C51 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/AT89C51_810155.html.
[3]. RISC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/RISC_1189725.html.
[4]. JZC-32F datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/JZC-32F_432820.html.
[5]. LM7805 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/LM7805_843721.html.