电子时钟毕业设计说明

1 概述

1.1设计目的

通过一个学期对《微机原理及接口技术》学习，掌握的知识还停留在理论的上。但是这是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。

通过设计实践,培养学生查阅专业资料，工具书或参考书,了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。

通过设计，不但要培养和提高学生解决工程具体问题,动脑动手的技术工作能力，而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立实事和严肃认真的工作态度。具体要求如下：

●1、掌握DMA工作原理，中断工作原理，定时计数原理，并行通信原理，A/D和

D/A工作原理。

●2、掌握8237芯片，8259芯片，8254芯片，8255芯片，ADC0809芯片功能，

结构。

●3、掌握8237芯片，8259芯片，8254芯片，8255芯片，ADC0809芯片的编程。

●4、能运用所提到的芯片，设计系统并进行程序开发，满足用户需求。

1.2设计要求

●总体容：设计一电子时钟，能在数码管上显示时间并计时。

●接口设计:根据题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并在实验系统上完成电路的连接和调试通过.

●程序设计:要求画出程序框图,设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释。

●课程设计报告：正文字数约4000字以上（不包含程序清单），容主要有总体设计方案,工作和组成原理(框图)或设计说明,采用的技术路线，接口电路设计,程序设计(程序框图和程序清单及注释)，对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结,提出解决的方法,措施,建议。

●前期完成的实验有：8259A中断控制器实验，8254定时计数器实验，8255并行接

口实验。

1.2.1在课程设计报告中实现

在实际的实验当中，由于实验设备上的差异，所以很难实现时、分等较为完美的显示，但在课程设计的报告中则没有这些限制。所以在课程设计报告中必须实现的功能有：用4个数码管实验0分0秒到59分59秒的显示。2）将数码管上的信息同时显示在显示器上。

1.3电子时钟

电子时钟从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。传统的设计方法有两种,一是利用组合逻辑电路和时序电路等中小规模集成电路来设计；一是利用单片机编程技术来设计。这两种设计都存在硬件复杂,设计周期长,成本高等缺点。并且本学期通过对《现代微机原理与接口技术》的学习，利用掌握的知识进行实践是必要的，以巩固基础知识，培养独立操作能力。而本次课程设计要实现的功能为：利用定时器从0开始进行计时，将计时的结果显示在数码管上。每隔1秒，秒钟计时一次，到60秒，分钟加1，到60分小时加1。根据需要，需选择的芯片有8254，8259，8255，系统时钟频率1.041667MHz；

2 概要设计

2.1设计容

本次课程设计的容为电子时钟的设计与实现，利用定时器从0开始进行计时，将计时的结果显示在数码管上。每隔1秒，秒钟计时一次，到60秒，分钟加1，到60分小时加1。根据需要，需选择的芯片有8254，8259，8255，系统时钟频率1.041667MHz；

由于实验箱上的数码管一次只能用一个，设计者可考虑先完成下面实验要求：

利用8254计时，计时从0秒到9秒，到9秒后又从0秒重新开始计时，同时将0秒～9秒的数字变动信息通过8255送数码管显示。由系统时钟频率1.041667MHz，同学们考虑如何利用8254计数器实现1秒的计时。

2.2设计环境与器材

（1）PC微机一台

用于对程序的编译测试等，同时还需要对实验设备进行控制，提供整个程序的运行平台，并且收集和释放硬件信号，实现程序功能。

（2）TD-PIT+一台

此设备必须能提供8254、8255、8259和显示灯等必要芯片。并且能通过接受PC机传来的信息，显示出相应的功能。以支持电子时钟的实现。

（8）0.55mm单总线若干条

用于电路和芯片之间的连接。

2.3设计思想

本系统所要完成的是电子钟的计时等功能，其中最基本的就是实现计时功能，并把相应的数值送到数码管上显示出来。

在本系统中，用到的8254的功能只是相当于一个定时计，我们给定时器输入30KHz 频率的脉冲，这样每隔一秒就会在OUT0端产生0到1的跃变，作为中断IRQ的请求信号。当然，时钟的计数也有其特定的规则，那就是秒、分的个位逢十进一，十位逢六进一，所以，我们可以通过中断处理程序来控制其进位。这样我们便完成了计时功能。然

而，如果仅仅将计时得到的相应数据送入数码管，我们会发现，四个数码管同时显示，无法完成其时钟的显示功能。但是，我们知道，四个数码管的亮灭与小键盘X1,X2,X3,X4各列是否为低电平是相对应的（即：X1,X2,X3,X4依次对应从左到右的四个数码管，若X1为低电平，则数码管1亮；若X2为低电平，则数码管2亮；•），于是，我们就可以将低电平输出到相应的键盘上，来实现对应数码管的显示。

通过以上分析，我们可以用四位二进制码分别对应表示X4X3X2X1的逻辑值（1--高电平，0--低电平），这样要实现时钟的显示功能，便可以按照以下方法来进行：首先将秒的个位数据通过8255的B端口送给数码管，同时将二进制码“0111”通过8255的A端口送给小键盘X4X3X2X1，这样通过计算机的扫描后，就会在数码管4上显示秒的个位值；接着将秒的十位数据送给数码管，同时将二进制码“1011”送给小键盘X4X3X2X1，这样就会在数码管3上显示相应的数值；同样的道理，分别将分的个位、十位送给数码管，“1101”、“1110”送给小键盘X4X3X2X1，就会依次在数码管2、1上显示分的个位、十位数值。另外，必须注意的一点就是，显示的时间应该是：XX.XX，中间的一点显示在分的个位上，也就是说在数码管2上显示那一点，以区分分与秒。所以，我们将显示分个位的数码管的二进制码最高位置“1”，其他数码管置“0”，便达到了显示点的功能。从上面的方法我们可以看出，电子钟分秒各位的显示并不是同时进行的，而是按顺序依次循环显示的，它利用的就是人的视觉暂留现象来欺骗人们的眼睛，造成一种“四位数值同时显示”的假象。

2.4电路原理与主要芯片功能

本次设计实现的电子时钟的功能，电子时钟主要采用可编程并行接口芯片8255A、中断控制器2859A、定时/计数器8253、LED数码显示管和两个按键来设置一个控制灯的开关来组合设计。

其中主要用8259A的IR7中断服务程序完成秒、分、时的运算即计时功能，IR6的中断服务程序完成调时、调分功能。8253用来产生50ms的脉冲作为IR7的中断请求信号。8255A负责将存里的时位、分位和秒位数值输出到数码管。8279A用来控制显示器显示时钟。按键K1+和K2+分别作为IR2和IR6的中断请求信号。按键K1+启动/关闭对时功能，它决定是否屏蔽IR7和IR6中断源。

2.4.1 8255主要功能