基于KeilC51软件的电子钟设计与制作
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摘要: 该文介绍了KeilC51软件作为单片机应用系统设计工具的强大功能，并以单片机为核心实现电子钟的设计为例，阐述如何借助该软件进行单片机应用系统的设计与仿真。
基于KeilC5 1软件的电子钟设计与制作
(鄂州大学电子工程系，湖北鄂州436000)
摘要：该文介绍了KeilC51软件作为单片机应用系统设计工具的强大功能，并以单片机为核心实现
45-钟的设计为例，阐述如何借助该软件进行单片机应用系统的设计与仿真。
关键词：KeilC51软件；单片机应用系统；电子钟；设计与仿真
中图分类号：TP368．1 文献标识码：A 文章编号：(17—03
单片机作为实时控制已经应用到各个领域，
应用现代工具开发单片机应用系统是现代电子类
专业人员必须掌握的技术。KeilC51是目前世界
上最好的MCS一51单片机汇编和c语言的开发
工具，支持汇编、c语言以及混合编程。可以完成
编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程，同
时具备功能强大的软件仿真和硬件仿真(用
mon51协议)功能。下面用KeilC51软件和MF一
89S52开发系统为平台，以单片机为核心，实现电
子钟的设计与制作。
所设计的电子钟有以下功能：
(1)自动计时，由6位LED显示器显示时、
(2)具备校准功能，可以直接由0～9数字键
设置当前时间。
(3)具备定时起闹功能。
(4)一天时差不超过1秒钟。
1 硬件设计
电子钟电路的核心是MCS一51单片机，运用
单片机内部的定时／计数器进行中断定时，配合软
件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成
本。我们选用性价比高的常规芯片89C51，采用
12MHz晶振，其内部带有4KB的FLASH ROM，无
须外扩程序存储器；电脑时钟没有大量的运算和
暂存数据，现有的128B片内RAM已能满足要求，
也不必外扩片外RA M。6位共阴极数码管分别显
示时、分、秒，4×3键盘输入，采用8155作为键j
显示接口电路。电子钟硬件原理图如图1所示。
利用8155的A口作为6位LED显示的位选
口，其中，PA0～PA5分别对应位LED0～LED5，B
口则作为段选口，c口的低3位为键盘输入口，对
应0～2行，A口同时用作键盘的列扫描口。由于
采用共阴极数码管，因此A口输出低电平选中相
应的位，而B口输出高电平点亮相应的段。P1．0
接蜂鸣器，低电平驱动蜂鸣器呜叫启闹。由图1
可见，8155的地址分配为：控制寄存器：8000H，定
义为PORT；A 口：8001H，定义为PORTA；B口：
80o2H，定义为PORTB；C 口：8003H，定义为
图1 电子钟硬件原理图
2 软件设计
2．1 系统资源分配
为编写程序方便，先对系统的资源分配加以
(1)定时器：定时器0用作时钟定时，按方式
1工作，每隔100 ms溢出中断一次。
(2)片内RAM及标志位的分配与定义见表
收稿日期：
作者简介：万胜前(1973一 )，女，湖北鄂州人，硕士，鄂州大学电子工程系副教授，研究方向：计算机应用。
18 鄂州大学学报 第14卷
表1 电子钟控制软件片内RAM及标志位分配表
地址 功 能 名 称 初始化值
3OH 显示匀《冲区，时、分、秒
～ 35H (高位在前) DISPO～DISP5 ooH
3CH 计时缓冲区，时、分、 HOUR，MIN，
～ 3FH 秒ooH
、100 ms SEC，MSEC
40H 闹钟值寄存区， AHOUR，
一42H 时FFH
、分、秒 AMIN．ASEC
5OH～7FH 堆栈区
PSW 计时显示允许位
．5 (1 F0 O
：禁止，0：允许)
PSW 闹钟标志位
． 1 (1 F1 O
：正在阉响，0：未闹响)
2．2 软件设计
软件设计可分为以下几个功能模块：
(1)主程序：初始化与键盘监控。流程图如
图2 主程序流程图
(2)计时：为定时器0中断服务子程序，完成
刷新计时缓冲区的功能。定时器0每隔100 ms溢
出中断一次，则循环中断10次延时时间为1 S，上
述过程重复60次为1分，分计时60次为1小时，
小时计时24次则时间重新回到00：00：0o。
注意：第一，定时器溢出产生中断请求，CPU
并不一定立即响应中断，而可能需要延迟一个中
断响应时间之后才能响应中断，中断响应时间大
约为3—8个机器周期。显然，这将在定时时间中
加入额外的延时时间，导致计时误差。为了保证
计时精度，必须采取措施进行补偿。我们采用增
大重装的定时器0初值的方法来减少定时器0定
时时间。具体应调整为多大，一般需要通过调试
来确定。第二，时间是按十进制递增，而MCS一51
单片机只有二进制加法指令，因此用加法指令计
时必须进行二～十进制转换。下面给出定时器0
中断服务子程序CLOCK程序。
； 定时器0中断服务子程序CLOCK jlc
CLOCK：MOV Tit)。柏B7H
MOV THO，#3CH；重装初值
PUSH ACC；现场保护
MOV A，MSEC
CJNE A，#10，DONE
MOV MSEC．#00H
MOV A．SEC
MOV SEC，A
CJNE A，#60，DONE
MOV SEC，#OOH
MOV A，MIN
MOV MIN，A
CJNE A，#60，DONE
MOV MIN，#OOH
MOV A，HOUR
MOV HOUR，A
CJNE A，#24，DONE
MOV HOUR，#OOH
DONE：POP ACC
POP PSW；恢复现场
(3)时间设置与闹钟设置：由键盘输入设置
当前时间与定时启闹时间。
(4)显示：完成6位动态显示，分别显示时、
(5)键盘扫描：判断是否有键按下，并求取键
(6)定时比较：判断启闹时间到否?如时间
到，则启动蜂鸣器鸣叫。
(7)其它辅助功能子程序，如键盘设置、拆
字、合字、时间合法性检测等。
3 在线仿真调试
在线仿真调试的任务是利用开发工具，发现
和纠正程序错误，同时也能发现硬件故障。
KeilC51提供了如复位、运行、暂停、单步、过
程单步等多种调试命令，提供了如输出、观察、存
第2期 万胜前：基于KeilC51软件的电子钟设计与制作 19
储器等多种调试窗口，为了能够比较直观地了解单
片机中定时器、中断、并行端口、串行端口等常用外
设的使用情况，还提供了一些外围接口对话框，充
分利用这些功能，可以很方便地进行程序调试。
程序的调试应一个模块一个模块地进行，首
先单独调试各功能子程序，检验程序是否能够实现
预期的功能，接口电路的控制是否正常等；最后逐
步将各子程序连接起来联调。联调需要注意的是，
各程序模块间能否正确传递参数，特别要注意各子
程序的现场保护号恢复。调试的基本步骤如下：
(1)用仿真器修改显示缓冲区内容，屏蔽拆
字程序，调试动态扫描显示功能。例如将DISP0一
D]；SP5单元置为“012345”，应能在LED上从左到
右显示“012345”。若显示不正确，可在DISP子程
车相应位置设置断点调试检查。然后用仿真器修
改计时缓冲区内容，调用拆字程序，调试显示模块
DISPLAY。例如，将HOUR、MIN、SEC单元置为
“123456”，检查是否能正确显示“l2：34：56”。若
显示不正确，应在SEPA子程序相应位置设置断
点，调试检查。
(2)运行主程序调试计时模块，不按下任何
键，检查是否能从由00：00：00开始正确计时。若
不能正确计时则应在定时器中断服务子程序中设
置断点，检查HOUR、MIN、SEC、MSEC单元是否随
断点运行而变化。然后屏蔽缓冲区初始化部分，
用仿真器修改计时缓冲区内容为23：58：48，运行
主程序(不按下任何键)，检验能否正确进位。
(3)调试键盘扫描模块KEYSCAN，先用延时
10ms子程序代替显示子程序延时消抖，在求取键
号后设置断点，中断后观察A累加器中的键号是
否正确；然后恢复用显示子程序延时消抖，检验与
DISPLAY模块能否正确连接。
(4)调试时间设置／闹钟定时模块MODIFY。
首先屏蔽COMB子程序，单独调试键盘设置模块
KEYIN，观察显示缓冲区DISP0一DISP5单元的内
容是否随键人的键号改变，以及键号能否在LED
上显示。然后屏蔽KEYIN子程序，单独调试合字
模块COMB，分别将Rl设置为时间设置缓冲区和
闹钟值寄存区的首地址，修改显示缓冲区内容，程
序运行后查看时间设置缓冲区HOUR、MIN、SEC
单元和闹钟值寄存区AHOUR、AMIN、ASEC单元
内容是否正确。最后联调MODIFY模块。
(5)运行主程序联调，检查能否用键盘修改当
前时间以及设置闹钟，能否正确计时、启闹、停闹。
4 系统调试、制作与脱机运行
在线仿真调试无误后，我们就可以制作电子
4．1 硬件调试
硬件调试的主要任务是排除硬件故障，其中
包括设计错误和工艺性故障。
4．2 脱机运行
软硬件调试成功之后，可以将程序固化到
89C51的FLASH ROM中，插入89C51芯片，接上
电源脱机运行。有可能出现以下故障：
(1)系统不工作。其原因主要有晶振不起振
(晶振损坏、晶振电路不正常导致晶振信号太弱
等)，或EA引脚没有接高电平(接地或悬空)等。
(2)系统工作时好时坏。这主要是由干扰引
起的。由于本系统没有传感输入通道和控制输出
通道，干扰源相对较少且简单，因此，在电源、总线
处对地接滤波电容一般可以解决问题。
用KeilC51软件设计单片机应用系统，方便了
设计过程，提高了设计效率。KeilC51以其高品质
的性能、强大的在线分析能力让设计者轻松、愉
快、卓有成效地完成设计任务。
【参考文献】
[1]李广第，朱月秀，王秀山．单片机基础[M]．北京：北京航空航天大学出版社，—191．
[2]高鹏，安涛，寇怀成．电路设计与制版一Protel 99入门与提高[M]．北京：人民邮电出版社，．
[3]李国丽，朱维勇．EDA与数字系统设计[M]．北京：机械工业出版社，—159．
Design and fabrication of the electronic clock based on the software of KeilC51
W AN Sheng—qian ，
(Department of Electronic Engineering，Ezhou University，Ezhou，Hubei 436000，China)
Abstract：This paper illustrates the powerful functions of KeilC5 1 as the tool of designing Single Chip Microcom—
puter application system．And by setting as an example the electron clock design taking Single Chip Microcom—
puter as the core，it also elaborates how to apply this software to the design and stimulation of Single Chip Micro—
computer application system．
Key words：the software of KeilC5 1；Single Chip Microcomputer application system；the electronic clock；design
and stimulation
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单片机课程设计学习课件精要.ppt329页
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单片机应用系统开发环境及流程 1.1 单片机的硬件开发环境 1.2 单片机的软件开发环境 1.3 单片机应用系统开发流程
本章内容提要 本章介绍了单片机常用的软件和硬件开发环境，重点介绍了Keil开发软件的安装过程及使用方法；并且介绍了单片机应用系统的开发流程 。
仿真机 仿真机又称为在线仿真机，英文名ICE（In Circuit Emulator）,它由以被仿真的微处理器（MPU）或微控制器（MCU）为核心的,一系列硬件构成，使用时拔下用户MPU或MCU，换插ICE插头（又称仿真头），这样用户系统就成了ICE的一部分，原来的MPU或MCU执行的程序由仿真机来执行，利用仿真机的完整硬件资源和监控程序，实现对用户目标码的跟踪调试，观察程序执行过程中的单片机寄存器、存储器的内容，根据执行情况随时修改程序，来实现相应的功能。
目前市面上的仿真机： 南京万利的SE-52P/L单片机仿真开发系统； 上海星研的STAR51PH/S系列仿真器、SUPER ICE51S仿真器、STAR51S系列51专用仿真器； 上海航虹AEDK-51W专用仿真器； 启东的QTH-8052系列仿真器； 北京三环的A-51 型单片机仿真器、D-51 型单片机仿真器、E-900 微型仿真器； 南京伟福的E6000系列、H51系列仿真器； 武汉恒科HK-KEIL全功能仿真器； 武汉鑫人达电子公司的JY-E2X00系列仿真器； 金得通JDT系列仿真器； 台湾义隆EM78系列单片机仿真系统等。 1.2单片机的软件开发环境 目前用到比较多的是C语言和Keil软件。其中Keil软件是目前最流行的开发MCS-51系列单片 机的软件，这一点从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil软件提供包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一 个集成开发环境（uVision）将这些部分
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