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熱烈慶祝本站程序簡潔的數字鐘一文發表在電子世界雜志2004年第9期!

程序簡潔的單片機6位數字鐘     石學軍 

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51單片機作的電子鐘程序在很多地方已經有了介紹, 對于單片機教程者而言這個程序基本上是一道門檻,掌握了電子鐘程序, 基本上可以說51單片機就掌握了80%。常見的電子鐘程序由顯示部分, 計算部分, 時鐘調整部分構成,這樣程序就有了一定的長度和難度。 這里我們為了便于大家理解和掌握單片機,我們把時鐘調整部分去除,從而夠成了這個簡單的電子鐘程序。

 時鐘的基本顯示原理:時鐘開始顯示為0時0分0秒,也就是數碼管顯示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 ,分鐘加1,10秒位回0。依次類推,時鐘最大的顯示值為23小時59分59秒。這里只要確定了1秒的定時時間, 其他位均以此為基準往上累加。

     開始程序定義了秒, 十秒, 分, 十分,小時, 十小時,共6位的寄存器, 分別存在30h,31h,32h,33h,34h,35h單元,便于程序以后調用和理解。

電路原理圖:

為了節省硬件資源,電路部分采用6位共陽極動態掃描數碼管,數碼管的段位并聯接在51單片機的p0口, 控制位分別由6個2N5401的PNP三極管作驅動接在單片機的p2.1,p2.2,p2.3,p2.4,p2.5,p2.6口。

 

 從標號 star開始把這些位全部清除為0,從而保證了開始時顯示時間為0時0分0秒。

   然后是程序的計算部分: inc a_bit(秒位),這里用到了一個inc指令, 意思是加1,程序運行到這里自動加1。然后把加1后的數據送acc: mov a,a_bit (秒位),這時出現了一個問題, 如果不斷往上加數字不會加爆?

所以有了下面的一句話cjne a,#10,stlop; 如果秒位到10那么轉到10秒處理程序。cjne是比較的意思,比較如果a等于10 就轉移到10秒處理程序,實際上也就限定了在這里a的值最大只能為9,同時  mov a_bit,#00h, 這時 a_bit(秒位)被強行清空為0,又開始下一輪的計數。

 

 秒位處理完了到下面10秒的處理程序:    inc b_bit,把10秒位b_bit1,由于程序開始對各位的寄存器已經清0,這時10秒位就變成1 ,然后同樣送到累加器ACCmov a,b_bit  現在開始新一輪的10秒位計數cjne a,#6,stlop ;如果10秒到了6那么到分位處理程序。也就限定了10秒位最多顯示5

下面的部分分位, 十分位,小時位,十小時位的計算方法與上面的類似,應當不難領會。

 

計算部分完成后,最終要把結果送到數碼管顯示,這一部分電路上采用最簡潔的并聯型動態掃描接法。其基本原理是利用人眼的視覺暫留效應,在6個數碼管上依次送需要顯示的數字, 然后依次打開各個數碼管,并不斷循環,如果速度足夠快, 我們看到就是一串連續的數字,而不是各個獨立的數字。

但是必須注意, 實際上單片機是逐個往各個數碼管送數據的。明白了這個原理, 我們就不難理解下面的程序。首先看秒位的顯示程序:dplop:   mov a,a_bit     ;把秒位(a_bit)送到寄存器A。 MOVC A,@A+DPTR 根據取到的值到指定的地址取數,意思是假如此時a_bit(秒位)的值是2, 那么到數據表的第三個位置去取數, 取到的值則是 0a2h。 這里或者有人會問為什么不是第2個位置呢?沒錯,因為開始程序就已經把各個位清0,第一次運行時顯示的是0,第二次運行顯示1,第3次運行則為2。而mov p0,a (送出個位的7段代碼)硬件上數碼管的段位接在P0口。0A2H也就是數碼管顯示2的代碼了。這時,數碼管還沒有顯示。由于他們是并聯的,我們必須指定哪一個數碼管亮。clr p2.6把P2.6端口打開也就是秒位, 此時秒位的數碼管亮了。亮了以后,是不是不管他了呢?當然不是,還要指定他亮多長的時間。假定是1毫秒, 后面就有了acall d1ms(調用1毫秒時間);完成后再關閉這個數碼管: setb p2.6。

 

程序進行到這里,然后繼續掃描10秒位 b_bit,過程也是先查表, 取數,送顯示, 開十秒位數碼管,延時1毫秒,關閉顯示。下面的部分分位, 十分位, 小時位,十小時位的顯示方法與上面的相同。 大家自行領會。 

 

        可能大家會問程序漏了一個地方沒有講,r0r1寄存器在這里器什么作用?這里還是要從動態掃描講起。我們是以1秒位為基準的,但是整個顯示部分每秒鐘輪流掃描一次,顯然就不能達到要求。視覺暫留特性告訴我們,至少每秒顯示30次以上人眼睛才不會有閃爍感,所以我們在這里把顯示程序的首位段使用了r0r1作掃描次數的計數器,分別送4,和250相乘得1000,然后再顯示程序的尾段 加上以下代碼      djnz r1,dplop ;100次沒完循環djnz r0,dpl1 ;4100次沒完循環 ,這樣總共顯示1000次,人眼就不會感覺到顯示閃爍的問題了。

程序的最后是1毫秒的延時子程序和7段數碼管各劃的數字排列表, 如果走時的時間不準,可以適當調整1毫秒的延時子程序的數值,直到準確。

程序的擴展1改動計算部分 cjne a,#6,stlop全部改為cjne a,#10,stlop那么就變成了一個6位的計數器。所有位都是從09依次顯示。

        程序的擴展2:改動的計數器不能受外界的控制,因此沒有實際意義。 那么可已通過一個按鍵來進行控制每按一次按鍵數字加一,那么可以在程序的計算部分增加幾行判斷按鍵的代碼:

stlop: acall display ;調用顯示

jb p3.2,stlop       ;監測鍵盤,如果p3.2按下那么執行顯示

we: acall display ;顯示保持!

acall d1ms           ;延時1ms避免鍵盤誤動作

jnb p3.2,we         ;如果p3.2還沒有放開繼續延時

那么就可以通過按鍵來實現計數顯示的功能了,p3.2端口作控制,每按鍵一次程序加1

完整的程序清單:

   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         ;小時寄存器
f_bit equ 35h         ;10小時集存器

 org 0000h
 ajmp star
 org 0030h

star:
 mov a,#00h  ;把各個位全部清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  ;程序的計算部分

       inc a_bit       ;秒位加1
        mov a,a_bit    ;送a
        cjne a,#10,stlop;如果秒到10那么轉到10秒處理
        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那么到分處理
        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  ;重新開始計算

display: ;顯示子程序
         mov dptr,#numtab ;指定查表啟始地址
         mov r0,#4
dpl1:    mov r1,#250     ;顯示1000次
dplop:   mov a,a_bit     ;取秒位的值
         MOVC A,@A+DPTR  ;查秒位數的7段代碼
         mov p0,a        ;送出到P0口顯示
         clr p2.6        ;開個位顯示
         acall d1ms      ;顯示1ms
         setb p2.6     ;關閉顯示

         mov a,b_bit    ;取10秒位的值
         MOVC A,@A+DPTR ;查10秒位的7段代碼
         mov p0,a      ;送出10秒位到P0口顯示

         clr p2.5      ;開10秒位顯示
         acall d1ms    ;顯示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   ;取小時位
         MOVC A,@A+DPTR ;
         mov p0,a ;
         clr p2.2 ;
         acall d1ms ;

         setb p2.2

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

         djnz r1,dplop ;100次沒完循環
         djnz r0,dpl1 ;4
100次沒完循環
         ret
D1MS: MOV R7,#20 ;1MS
延時(12MHZ)
      DJNZ R7,$
      RET
;7
段數碼管各劃的數字排列表
numtab: db 28h,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h,7ah,20h,60h
;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
end

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