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1、 计算机科学与技术学院硬件课程设计报告姓 名： 学 号： 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 设计题目： 电子时钟万年历 成 员： 指导教师： 王凯王凯 职 称： 副教授副教授 2013 年 10 月 19 徐州课程设计指导教师评阅书指导教师评语：成 绩： 指导教师签字：年 月 日摘 要计时精确的电子时钟日历在我们生活中能处处能见到。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。本次课程设计我们做的是电子时钟日历，通过使用 LCD 液晶显示屏显示时间，脉冲是通过可编程 8253 芯片来提供的，其时间是通过 8255 来控制显示的，4*4 数字键盘将要修改的时
2、间提供给 8255 芯片，然后 8255 芯片控制 LCD 液晶显示屏修改显示的时间。流程报告中有以下几个方面：任务设计与要求、总体方案、硬件设计、软件设计、结论及试验体会。计算机科学与技术学院 2011 级硬件课程设计报告 第 0 页目目 录录1 设计任务与要求设计任务与要求21.1 提出问题 21.1.1 分析问题 2 1.2.2解决问题 22 总体方案总体方案22.1 总体方案概述 32.2 8255 芯片简介 52.3 8253 芯片简介 82.4 液晶屏 LCD 简介143 硬件设计硬件设计 103.1 实物连接图 173.2 硬件电路图连接 114 软件设计软件设计 174.1 原
3、理框图174.2 软件设计模块204.3 软件设计问题分析204.4 体流程图 204.5 程序清单与注释 214.6 验结果435结论结论 456体会体会457 参考文献参考文献46计算机科学与技术学院 2011 级硬件课程设计报告 第 1 页1 设计任务与要求设计任务与要求1.11.1 提出问题提出问题电子时钟日历是采用数字电路实现对年、月、日，时、分、秒、星期，数字显示的计时装置,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动
4、控制、实时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。通过对一个学期的微机原理与接口技术的学习，我们可以利用我们所学过的知识来实现电子时钟日历的工作过程。我们选择 LCD 显示， 8254 定时功能、8255 基本输入输出的功能来实现数字电子时钟日历的设计。（1）：明确课题对程序功能，运算精度等方面的要求及硬件条件（2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。（3）：存储器资源分配（4）：编制程序，根据流程图精心选择合适的指令和寻址方式来编制源程序（5）：对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结果正确为
5、止。设计一个电子时钟，主要以单片机和液晶显示屏 LCD 为硬件基础，载入用汇编语言编写的程序，加入8253和8255设计出功能完善的电子时钟。该电子时钟通过按键可切换显示时间与日期、月份、日期、年份星期等时间。1.1.21.1.2 解决问题解决问题电子时钟主要由显示模块、修改时间模块和时钟运算模块三大部分组成。其中对时模1.1.11.1.1 分析问题分析问题计算机科学与技术学院 2011 级硬件课程设计报告 第 2 页块和时钟运算模块要对时、分、秒的数值进行操作，并且秒计算到 60 时，要自己清零并向分进 1；分计算到 60 时，要自己清零并向时进 1；时计算到 24 时，要清零。这样，才能循
6、环记时。利用 8253 可编程定时/计数器、8255 可编程并行接口芯片和 LCD 显示屏设计一个电子时钟日历的电路，并编制一程序使得该万年历能正常运行。万年历除了能够完成正常的计时、日历、显示功能外，还必须具备正常日期、星期、时间设定功能等。绘制相应的硬件电路原理图并完成接线。编制相应控制程序实现电子钟的计时、显示等功能。控制程序设计规范，应有适当的注释，表达清楚。万年历的显示是有 LCD 显示屏来显示得。利用 8253 做定时器，运用其两个端口进行级联，可以输出周期为一秒的脉冲，对其产生的周期脉冲送入 8255 进行检测，没当检测到有信号是，也就是时间过去了一秒钟。采用 8255 芯片，利
7、用 LCD 显示时间，将 8255 的两个输出端口 A 口与 B 口实现其位选与段选。在主程序中要分别对 8253、8255 进行初始化编程。8253 的通道 0 工作于方式 2，通道 1 工作于方式 3，对通道 0 输入频率为 1MHz 的时钟信号，使通道 0 和通道 1 级联，对 8253 初始化编程，使其输出周期为一秒的信号。时、分、秒分别对应 6 个存储单元，分别存放时、分、秒的个位和十位。当有一秒的周期信号产生时，将秒的个位加 1，判断是否到 10，如到了则十位加 1，个位清零；再判断十位是否到了 6，如十位到了 6 则十位清零，分的个位加 1，同理对分、时作相应处理。LCD 显示屏
8、将显示作为子程序，将时、分、秒、年、月、日对应存储单元的内容分别取出并转换成相应的代码，利用缓冲区和延时子程序进行显示。时间的设定则是由 8255 基本输入输出功能来实现，利用课本中键盘接口电路，来对时间对年月日、时分秒以及星期的设定，然后利用 LCD 显示屏将设定好的时间显示。2 总体方案总体方案2.12.1 总体方案总体方案概述概述本实验采用 LCD 液晶显示屏作为实验芯片。采用 8255 来控制 LCD 的显示时间，用8253 来定时刷新显示的时间。在本实验中，先采用 8253 提供一个 1 秒的脉冲给 8255，然后 8255 在定时的控制计算机科学与技术学院 2011 级硬件课程设计
9、报告 第 3 页LCD 显示屏显示的时间。在修改显示屏的时间，用 4*4 的数字键盘将要修改的时间提供给8255，让后再让 8255 控制 LCD 显示屏显示的时间。其中，时间是用 24 小时制，年月日的形式输出的。其中判断年是否为闰年等等问题是通过软件的形式进行设计的。下面是本实验的总体方案提供 1 秒的脉冲提供修改的时间控制显示的时间流程图说明：1.先采用 8253 提供一个 1 秒的脉冲给 8255，然后 8255 在定时的控制 LCD 显示屏显8253芯片8255芯片LCD显示屏4*4 数字键盘计算机科学与技术学院 2011 级硬件课程设计报告 第 4 页示的时间2.用 4*4 的数字
10、键盘将要修改的时间提供给 8255，让后再让 8255 控制 LCD 显示屏显示的时间。材料清单：LCD 液晶显示屏（ST7920A 控制芯片）*1,8255 芯片*1,8253 芯片*1,4*4 键盘*1，导线若干。2.22.2 82558255 芯片简介芯片简介 2.2.12.2.1 82558255 引脚图解引脚图解8255是 Intel 公司生产的可编程并行 I/O 接口芯片，有3个8位并行 I/O 口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚） 。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连
11、接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口 A、B、C 口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与 CPU 连接部分、与外设连接部分、控制部分。1）与 CPU 连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根 D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址 A、B、C 口及控制寄存器，故地址线为两根 A0A1。此外计算机科学与技术学院 2011 级硬件课程设计报告 第 5 页CPU 要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。
12、各信号的引脚编号如下：（1）数据总线 DB：编号为 D0D7，用于8255与 CPU 传送8位数据。（2）地址总线 AB：编号为 A0A1，用于选择 A、B、C 口与控制寄存器。（3）控制总线 CB：片选信号、复位信号 RST、写信号、读信号。当 CPU 要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。2）与外设接口部分根据定义，8255有3个通道 A、B、C 与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：（1）
13、A 口：编号为 PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B 口：编号为 PB0PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C 口：编号为 PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答 I/O方式时，C 口用于应答信号的通信。3）控制器8255将3个通道分为两组，即 PA0PA7与 PC4PC7组成 A 组，PB0PB7与 PC0PC3组成B 组。如图7.5所示，相应的控制器也分为 A 组控制器与 B 组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A 组控制器：控制 A 口与上 C 口的输入与输出。（2）B 组控制器：控制 B 口与下 C 口的输入与输出。2.1.22.1.2 82558255 的命令字的命令字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：特征位 D6D5:A 组方式00=方式0 ，01=方式1，1X=方式2D4： A 口0=输出，1=输入 D3：C 口
