AT89S51单片机对数字电子钟的设计
一、设计目的：
通过单片机应用产品的设计与调试过程，巩固课程所学理论知识，初步了解单片机应用系统设计与调试的方法。
二、设计要求：
设计一个以at89s51单片机为核心的数字电子钟控制器，实现电子钟的时间、日期交替显示、闹钟功能，并可通过按钮开关或键盘切换显示内容、调整参数、设置闹钟，在单片机实验板上模拟调试实现控制器的功能。具体设计要求如下：
1．开机自检，检查相关接口及数码管显示器、指示灯、蜂鸣器等外设是否正常。
2．8位数码管显示器平常以一定的时间间隔、合适的格式显示时间和日期信息，时间显示时、分、秒；日期显示年（2000~2099）、月、日；设置闹钟功能时显示时、分、开/关状态。
3．可通过按键设定时间、日期、闹钟等参数、手动切换显示。按键可用独立式按键或行列式键盘实现。设定参数过程有合适的方式指示当前可修改的内容。
4．对开关量输入进行软件消抖动处理，参数的设定有容错处理，如：小时不能超过23，日期中每月最大天数、闰年等。
5．用protel设计可实现上述功能的控制器的原理图（最小应用系统）。
扩展功能（选做）：
1．可设置多次闹钟。
2．显示星期功能。
3．参数设定过程中，较长时间无操作，则自动恢复为正常显示方式。。
4．其它自选的扩展功能。
三、总体方案设计及说明
总体功能框图：
硬件：
8个led采用动态扫描以节约驱动成本；
走时采用内部t0计时中断；
4x4矩阵键盘扫描采用线反转法，以中断扫描计数防止抖动；
……
软件：
采用c语言实现。
四、系统资源分配说明（接口、存储器分配）
1.接口：
89s51的p1口接8个led小灯；
89s51的p3_2接蜂鸣器（低电平鸣响）；
外扩一片8255：
89s51单片机的p0口是低8位地址与数据复用的，现在我们用74hc373分离出地址，89s51高位地址的p2_0（a8）接8255的片选端（/cs）， 低位地址q1q0（a1a0）与8255的a1a0连接，数据位p0_7~p0_0分别接8255的d_7~d_0。 以此得到的8255端口的地址分别为：
pa：xxxxxxx0 xxxxxx00取0x0fefc； pb：xxxxxxx0 xxxxxx01取0x0fefd；
pc：xxxxxxx0 xxxxxx10取0x0fefd； ctl：xxxxxxx0 xxxxxx11取0x0feff；
8255的pa口控制led数码管的8个显示段；pb口分别接8个led数码管的共阳极；
pc口分别接4x4矩阵键盘的行线和列线。
2.存储分配：
struct{ //闹钟时、分、秒 ，共设6个闹钟（初始状态默认：00-00-f1）
uchar hour;
uchar minute;
uchar ison;
}alarm［6］={{0，0，0}};
uchar hour=12，minute=0，second=0;//时、分、秒
uchar temp_second; //用于立即切换显示时间/日期
uint year=2011;// 年
uchar month=12;// 月
uchar day=1; // 日
uchar week=6;// 星期
uchar mdays［］={0，31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31};//各月天数
uchar alarm_ison=1; //闹钟总开关
uchar alarm_station=0; //闹钟状态
uchar ano; //闹钟号（当前时间到的闹钟号）
uchar start_minute;//开始响铃的时间（也就是所定闹钟的时间）
uint count_ms25=0; //软件计数器（计数40个25毫秒达1s）
uchar show_model=0; // 显示模式：［0］切换显示时间/日期 ［1］切换显示日期/时间
const uchar fixtime=0x00;//时间修正量
uchar key=0xff;//获得的当前键值
uchar last_key=0xff; //最后一次扫描到的按键（非0xff）
uchar key_count=0;//扫描到同一按键的次数
uchar edown=0; //闹钟开关键是否按下
uchar led_buf［8］={24，24，24，24，24，24，24，24}; //时间日期显示缓冲区
uchar code led_table1［］={0x0c0，0x0f9，0x0a4，0x0b0， 0x99，0x92，0x82，0x0f8，0x80，0x90，
0x88，0x83，0x0c6，0x0a1，0x86，0x8e，0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10，
0x08，0x03，0x46，0x21，0x06，0x0e，0x7f，0x0bf，0xff};//数码管段码
uchar code kbtable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘f’，‘4’，‘5’，‘6’，‘e’，‘7’，‘8’，‘9’，‘c’，‘0’，‘a’，‘b’，‘d’};//键值（可有可无）
五、软件流程图及说明
1.流程图：
2.主要程序段说明：
（1）显示：
动态显示：即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了驱动和i/o口，降低了能耗。
void led_show（uchar buf［］）
{
uchar i，num，pled=0x80;
for（i=0;i《8;i++）
{
num=buf［i］;
pa=led_table1［num］; /*送字段码*/
pb=pled; /*送字位码*/
pled》》=1; /*右移一位*/
delay（1）; /*延时*/
}
}
（2）键盘（本次设计对下面两种扫描方式都进行了实现）：
a.行扫描法：依次从第一至最末行线上发出低电平信号， 如果该行线所连接的键没有按下的话， 则列线所接的端口得到的是全“1”信号， 如果有键按下的话， 则得到非全“1”信号。
/*键盘扫描（行扫描法，延时消抖）********************************************************
uchar code kbtable［］ = {
0xee，‘1’，0xde，‘4’，0xbe，‘7’，0x7e，‘0’，
0xed，‘2’，0xdd，‘5’，0xbd，‘8’，0x7d，‘a’，
0xeb，‘3’，0xdb，‘6’，0xbb，‘9’，0x7b，‘b’，
0xe7，‘f’，0xd7，‘e’，0xb7，‘c’，0x77，‘d’，
0x00，0xff};
uchar get_key（void）; // 获取最终键值
{ uchar i;
uchar line， row， k_value;
static uchar lastkey=0xff;
ctl=0x88; //ch输入，cl输出 10001000
pc=pc & 0xf0; // pc0～pc3输出0 ， 输入pc4～ pc7（默认1无键按下）
if （（pc & 0xf0） == 0xf0）
{
lastkey=0xff;
return 0xff; //无键按下
}
row = pc;
delay（4）; //延时，消除抖动
if （row ！= pc）
{
lastkey=0xff;
return 0xff; //判为抖动
}
line=0xfe;
for （i=0;i《4;i++）
{ pc = line; //输出扫描信号
row=pc; //读键盘口
if （（row & 0xf0） ！= 0xf0）
break;
line=（line《《1）+1;
}
if （i==4）
{ lastkey=0xff; return 0xff; }
k_value = （row & 0xf0） “ （line & 0x0f） ;
for （i=0; i《32; i+=2）
if （k_value == kbtable［i］）
break;
if（lastkey==kbtable［i+1］）
return 0xff;
lastkey=kbtable［i+1］;
return kbtable［i+1］;
}
b.线反转法：线反转法也是识别闭合键的一种常用方法， 该法比行扫描速度快， 但在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。先将行线作为输出线， 列线作为输入线， 行线输出全“0”信号， 读入列线的值， 那么在闭合键所在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信号，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必为 0。这样，当一个键被按下时， 必定可读到一对唯一的行列值。再由这一对行列值可以求出闭合键所在的位置。
//一次键盘扫描（线反转法，中断扫描计数去抖）*********************************************************
uchar code kbtable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘f’，‘4’，‘5’，‘6’，‘e’，‘7’，‘8’，‘9’，‘c’，‘0’，‘a’，‘b’，‘d’};
//key_index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
uchar key_scan（void） //返回 ‘0’，‘1’，‘2’。..‘e’，‘f’，0xff
{ uchar key_index，temp=0;
ctl=0x88; //ch输入，cl输出 10001000
pc=pc & 0xf0; //将低四位置0
if（pc！=0xf0） //判断按键是否按下 如果按钮按下 会拉低ch其中的一个端口
{
temp=pc; //读pc口
temp=temp&0xf0; //屏蔽低四位
temp=~
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……
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1.接口：
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pa：xxxxxxx0 xxxxxx00取0x0fefc； pb：xxxxxxx0 xxxxxx01取0x0fefd；
pc：xxxxxxx0 xxxxxx10取0x0fefd； ctl：xxxxxxx0 xxxxxx11取0x0feff；
8255的pa口控制led数码管的8个显示段；pb口分别接8个led数码管的共阳极；
pc口分别接4x4矩阵键盘的行线和列线。
2.存储分配：
struct{ //闹钟时、分、秒 ，共设6个闹钟（初始状态默认：00-00-f1）
uchar hour;
uchar minute;
uchar ison;
}alarm［6］={{0，0，0}};
uchar hour=12，minute=0，second=0;//时、分、秒
uchar temp_second; //用于立即切换显示时间/日期
uint year=2011;// 年
uchar month=12;// 月
uchar day=1; // 日
uchar week=6;// 星期
uchar mdays［］={0，31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31};//各月天数
uchar alarm_ison=1; //闹钟总开关
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uchar show_model=0; // 显示模式：［0］切换显示时间/日期 ［1］切换显示日期/时间
const uchar fixtime=0x00;//时间修正量
uchar key=0xff;//获得的当前键值
uchar last_key=0xff; //最后一次扫描到的按键（非0xff）
uchar key_count=0;//扫描到同一按键的次数
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uchar code led_table1［］={0x0c0，0x0f9，0x0a4，0x0b0， 0x99，0x92，0x82，0x0f8，0x80，0x90，
0x88，0x83，0x0c6，0x0a1，0x86，0x8e，0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10，
0x08，0x03，0x46，0x21，0x06，0x0e，0x7f，0x0bf，0xff};//数码管段码
uchar code kbtable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘f’，‘4’，‘5’，‘6’，‘e’，‘7’，‘8’，‘9’，‘c’，‘0’，‘a’，‘b’，‘d’};//键值（可有可无）
五、软件流程图及说明
1.流程图：
2.主要程序段说明：
（1）显示：
动态显示：即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了驱动和i/o口，降低了能耗。
void led_show（uchar buf［］）
{
uchar i，num，pled=0x80;
for（i=0;i《8;i++）
{
num=buf［i］;
pa=led_table1［num］; /*送字段码*/
pb=pled; /*送字位码*/
pled》》=1; /*右移一位*/
delay（1）; /*延时*/
}
}
（2）键盘（本次设计对下面两种扫描方式都进行了实现）：
a.行扫描法：依次从第一至最末行线上发出低电平信号， 如果该行线所连接的键没有按下的话， 则列线所接的端口得到的是全“1”信号， 如果有键按下的话， 则得到非全“1”信号。
/*键盘扫描（行扫描法，延时消抖）********************************************************
uchar code kbtable［］ = {
0xee，‘1’，0xde，‘4’，0xbe，‘7’，0x7e，‘0’，
0xed，‘2’，0xdd，‘5’，0xbd，‘8’，0x7d，‘a’，
0xeb，‘3’，0xdb，‘6’，0xbb，‘9’，0x7b，‘b’，
0xe7，‘f’，0xd7，‘e’，0xb7，‘c’，0x77，‘d’，
0x00，0xff};
uchar get_key（void）; // 获取最终键值
{ uchar i;
uchar line， row， k_value;
static uchar lastkey=0xff;
ctl=0x88; //ch输入，cl输出 10001000
pc=pc & 0xf0; // pc0～pc3输出0 ， 输入pc4～ pc7（默认1无键按下）
if （（pc & 0xf0） == 0xf0）
{
lastkey=0xff;
return 0xff; //无键按下
}
row = pc;
delay（4）; //延时，消除抖动
if （row ！= pc）
{
lastkey=0xff;
return 0xff; //判为抖动
}
line=0xfe;
for （i=0;i《4;i++）
{ pc = line; //输出扫描信号
row=pc; //读键盘口
if （（row & 0xf0） ！= 0xf0）
break;
line=（line《《1）+1;
}
if （i==4）
{ lastkey=0xff; return 0xff; }
k_value = （row & 0xf0） “ （line & 0x0f） ;
for （i=0; i《32; i+=2）
if （k_value == kbtable［i］）
break;
if（lastkey==kbtable［i+1］）
return 0xff;
lastkey=kbtable［i+1］;
return kbtable［i+1］;
}
b.线反转法：线反转法也是识别闭合键的一种常用方法， 该法比行扫描速度快， 但在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。先将行线作为输出线， 列线作为输入线， 行线输出全“0”信号， 读入列线的值， 那么在闭合键所在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信号，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必为 0。这样，当一个键被按下时， 必定可读到一对唯一的行列值。再由这一对行列值可以求出闭合键所在的位置。
//一次键盘扫描（线反转法，中断扫描计数去抖）*********************************************************
uchar code kbtable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘f’，‘4’，‘5’，‘6’，‘e’，‘7’，‘8’，‘9’，‘c’，‘0’，‘a’，‘b’，‘d’};
//key_index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
uchar key_scan（void） //返回 ‘0’，‘1’，‘2’。..‘e’，‘f’，0xff
{ uchar key_index，temp=0;
ctl=0x88; //ch输入，cl输出 10001000
pc=pc & 0xf0; //将低四位置0
if（pc！=0xf0） //判断按键是否按下 如果按钮按下 会拉低ch其中的一个端口
{
temp=pc; //读pc口
temp=temp&0xf0; //屏蔽低四位
temp=~
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