倒计时数字钟

合肥学院

计算机科学与技术系微机原理与接口技术

课程设计报告

2008～2009学年第1学期

课程微机原理与接口技术

课程设计名称倒计时数字钟

学生姓名昌飞霞

学号0604032012

专业班级网络工程专业（06网工2）

指导教师肖连军老师

2009 年 2 月

一、题意分析及解决方案

1 .题义与需求分析

用STAR ES598PCI单板开发机设计一个接口与七段LED显示器，显示一个倒计时数字钟，显示初值为60分00秒，每隔一秒改变一次显示值，60秒为一分钟，LED显示器显示分、秒的动态值。根据题目要求需要考虑以下几方面问题：

①初值的设置及输入问题倒计时时需要从一个固定的值开始倒计时，这个初值需要用输入一个输入设备输入。

②接口设计当初值设置完毕，应将时间信息传送到外设中，即设计CPU与外设之间传送信息的接口。

③动态值的显示从初始值开始每隔一秒就要动态的改变这个初值，并且把这个值用显示设备显示出来。

④显示设备为了使用者能够清楚方便的使用该产品，倒计时数字钟要把每隔一秒后相应数值动态的显示出来，这样才会使得设计出来的产品有应用价值。⑤一秒的控制倒计时钟需要每隔一秒改变一下显示值，所以需要一个操作来控制一秒这个固定延时。

需要注意的是，在选择芯片或选择其它元器件时，应当考虑所选器件在设计中所起的实验效果、产品成本、产品可靠性、可行性以及使用的难易程度等等，这都是我们在设计过程中需要考虑的因素。

2 .解决问题的方法与思路

1) 硬件部分

①初值的设置及输入问题

倒计时钟是从初值开始一秒一秒的倒计时，可以使用一组八位二进制逻辑开关作为输入设备。需要输入的有秒个位、秒十位、分个位、分十位、时个位、时十位，用K7~K5来选择要输入的是哪位,000时表示设置的是秒个位，001时设置的是秒十位，010时设置的是分个位，011时设置的是分十位，100时设置的是时个位，101时设置的是时十位。K4~K1用来表示需要设置位的具体值，0000~1001分别表示十进制数的0~9。K8作为主控开关，为1时表示需要设置初值，为0时不需设置初值及开始倒计时。

②接口设计

接口芯片是CPU与外设之间的界面，一方面要接收CPU进行输入/输出所发出的一系列信息，另一方面又要与外设交换数据以及一些联络信号等。为增加本设计的灵活性，在接口的选择上要求是可编程的输入/输出接口，而可编程的输

入/输出接口又分为可编程并行接口（8255A）和可编程串行接口（8251A）。

8255A芯片是一种可编程通用并行接口芯片，它有24条可编程的I/O引脚，采用40脚双列直插式封装，单一+5V电源，全部输入/输出均与TTL电平兼容。在8255A中有A、B、C三个并行输入/输出端口，其功能全部由程序设定，每个端口都有自己的特点。A口、B口通常作为独立的I/O端口使用，C口也可以作为一般的I/O端口使用，但当A口、B口作为应答式的I/O端口使用时，C口分别以来为A口、B口提供应答控制信号。

8251A芯片是一种可编程通用串行接口芯片，是通用的同步异步接收/发送器，它的作用是把计算机的并行数据转换成串行数据发送出去，把接收到的外部串行数据转换成并行数据送入计算机内部，它可以通过编程选用同步/异步通信方式，它具有独立的发送器和接收器，能够以单工、半双工或全双工方式进行通信，并提供相应的控制信号。

如果采用8251A作为计时时钟的输入/输出接口，那么就需要把计算机的并行数据转换成串行数据发送出去，把接收到的外部串行数据转换成并行数据送入计算机内部，这个过程是需要时间的，所以从时间效率方面来说并没有8255A 芯片合适；另外，可编程并行接口（8255A）的是数据传输速度快，虽然使用的通信线多，但是传输距离并不算远，所以在解决接口问题时，采用可编程并行接口（8255A）是比较合适的。

采用8255A作为计时时钟的输入/输出接口，那么8255A的三个端口设置如下：PA口工作与方式0，作为输出口，其PA0~PA3分别与外设的位选码相连，用以确定显示的是秒还是分的值；PB口工作与方式0，作为输出口，其PB0~PB7分别与外设相连，作为段选线；PC口用来为PA口、PB口提供应答控制信号。③显示设备

倒计时钟的显示问题可以通过LED数码管来解决，LED是发光二级管（Light-Emitting Diode）的简称，它是将七个发光管进行组合，排列成数字图形8，再根据需要控制七个管的亮与灭，即可显示出定义数字在本设计中采用7段数字发光二级管，做为终端显示，因为它的成本低，可靠性高，从显示的效果上来说也可以满足显示计时时钟的需要。

2) 软件部分（汇编语言编写程序）

①动态值控制问题

该部分可通过软件编程来实现。首先将秒个位减一判断结果是否小于0，如果小于0则置秒个位为9，否则直接显示。再将秒十位减一判断结果是否小于0，如果小于0则置秒十位为5，否则直接显示。同理再判断分个位、分十位、时个位、时十位直到减为00：00：00。

②一秒的控制

可以通过做N次空操作来实现。可以先将循环部分每句程序的时钟周期从参

考资料中查到再相加，算出该部分运行的时间T。最后用1S除以T就得到了N。

二、硬件设计

1．选择芯片8255A

1） 8255A在本设计中的作用

PA口、PB口作为作为输出口，PA口的低4位与LED显示器的位选信号LED

到LED

3

相连作为位选码的输出口，高4位禁止。PB口与LED0~LED3的段选信号相连作为段选码的输出口。PC口与逻辑开关相连把读入的二进制数送8086CPU。

PA、PB、PC三口均工作在方式０状态。PC

0～PC

7

与逻辑开关Ｋ

1

～Ｋ

8

相连。当控

制程序运行到读开关变量时，逻辑开关状态经PC口送8086CPU。PA0～PA

3与LED

～

LED

3

相连当控制呈现运行至显示16进制数时送出位选码选中相应位，对应的七段LED显示器显示16进制数的字型,PB0~PB3与LED的段选信号相连，对显示位进行控制。在使用8255Ａ前首先要对它进行初始化设置，设置它的方式选择控制字。

2） 8255A的功能分析

图2-1 8255A的内部框图

8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、Ｂ口和Ｃ口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。Ａ口有三种工作方式：即方式０、方式１和方式２，而Ｂ口只能工作在方式０或方式１下，而Ｃ口通常作为联络信号使用。8255A的工作只有当片选CS效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。

8255有三种工作方式。方式0：基本输入输出，端口与外设之间无联络信号，只能使用无条件传送方式输入输出数据；方式1：是选通输入输出方式，PC口用作联络信号；方式2：双向数据传送方式，仅A口有此功能。本设计用到工作方