微机原理课程设计——电子时钟设计

1、微机原理课程设计一一电子时 钟设计2010级微机原理课程设计 实验报告设计题目：电子时钟设计班 级：电信10102班分组名单：2012-6-2目录第一章设计部分1.1 设计目的 11.2 设计要求 11.3 设计思路 1第二章实现部分2.1、 分析论证2.1.1 显示模块 12.1.2 时钟运算模块 12.1.3 对时模块 22.2、 原理说明 22.3、 设计电路图 22.3.18086最小工作方式 22.3.1 秒脉冲发生器 32.3.2 时、分调整电路 32.3.3 .显示电路 42.4、 元件功能说明2.4.1.8253的主要功能 42.4.1 .D触发器741s273管脚排列图及功能

2、表介绍52.4.2 单向总线驱动器741s244功能介绍52.5、 程序清单 62.6、 调试过程遇到问题及解决方法 9第三章 电子时钟使用说明3.1 电子时钟按键说明第四章学习心得附录参考文献 9第一章 设计部分1.1、 设计目的学习掌握protues 软件功能及其使用方法熟练掌握TND86/88 教学系统的基本操作和调试程序的各种指令。熟练掌握8086CPU 的使用与编程调试程序的方法。掌握8253定时 /计数器的工作原理、工作方式及其应用编程。练习7SEG-MPX8-CA-RED 数码管的显示编程方法。1.2、 设计要求利用 8253 定时器设计一个具有时、分、秒显示的电子时钟，并定义一

3、个启动键，当按下该 键时时钟从当前设定值（可在显示缓冲区中予置）开始走时。1.3、 设计思路 电子时钟主要由显示模块、对时模块和时钟运算模块三大部分组成。其中对时模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，才能循环记时。显示时利用7段显示器显示六位十进制数据。前两个显示小时，中间两个显示分钟，后两个显示秒。时钟的运算是利用中断来实现的，利用8253 的模式三输出一定频率的方波作为触发中断的条件。8253A 可编程定时/计数器的输入时钟为100KHz,设定时/计数器0的计数初值为1

4、00,工作在方式3,即方波发生器，其输出的1KHz 方波作定时/计数器2 的时钟。定时/计数器2 的初值设为1000，工作在方式2,即每隔1s输出负脉冲，取反后用作不可屏蔽中断的中断申请信号，在中断服务程序中计算时间，并通过741s273并行输出到数码管显示。第二章 实现部分2.1、 分析论证2.1.1、 显示模块利用数码管的显示功能来设计。数码管是由八个条形发光二极管组成的，这些发光二极管的阴极是互相连接在一起的，所以称为共阴极数码管。通过在这八个发光二极管的阳极加+5 V 或 0V 的电压使不同的二极管发光，形成不同的字符和数字。电子时钟用到的是0 到 9 十个数字，他们所对应的字符表依次

5、是 3FH、06H、5BH、4FH、66H、6DH、7DH、07H、7FH、6FH。该模块显示时先将保存在数据单元的当前时间包括小时和分钟读取出来，把十六进制数字转化成十进制用四个字节分别存放小时和分钟，并把这四个数值通过741s273端口输出给数码管显示。2.1.2、 时钟运算模块该模块的主要功能是对时、分、秒的运算，并把运算出的最终结果存到事先已经开辟的内存单元里，以便显示模块即时地显示出来。该模块可以细分为秒定时模块和运算模块。秒定时模块负责提供中断信号，由于CPU 运算模块中的指令消耗一定的时间，所以中断信号最好通过硬件来实现， 选择的是8253定时/计数器，但又因为8253所能提供的

6、信号的周期时毫秒级的，因此必须通过软件的方法在运算模块中设置一个统计中断次数的变量，并且这一变量必须事先在内存里开辟存储单元。中断信号是8253 的计数器2 工作方式为方式2 时，同过设置计数器2 的初值来产生一个1s 的脉冲信号。运算模块负责时、分、秒的计算，该模块主要通过8086 的 NMI 信号中断来实现，首先将秒定时模块提供的中断信号为8086的NMI中断请求信号。但由于每1s 次中断请求。所以在中断服务程序必须利用已申请内存单元count 来统计中断请求的次数，只有当 count 的值为 1000时，才能让秒单元内的数值加1。另外，在中断服务程序里，必须对秒、分和时的单元内的数值进行

7、判断，当秒加到60 时，分必须加1 、 秒清零； 当分加到60 时， 时加 1、分清零。当时加到24 啊，直接清零。2.1.3、 对时模块该模块主要功能是修改小时、分钟内存单元的数值。在对时的时候，秒继续走时，并且在对分进行调整的时，时单元内的数值不变。由以上分析可见，对时、分的调整用两个优先级高于 NMI 的中断来完成。两个中断源的中断请求信号只需直接接在两个按键即可起到对时作用。2.2、 原理说明电子时钟主要由741s273锁存器、8253定时/计数器、741s244反相器、LED数码显示管和两个按键组成。主要用8086的 NMI 的中断服务程序完成秒、分、时的运算即计时功能，两个开关的中

8、断服务程序完成调时、调分功能。8253用来产生1s的脉冲信号作为NMI的中断请求信号。741s273负责将内存里的时位和分位秒位值输出到数码管。2.3、 设计电路图电子时钟的完整电路图如下：2.3.1.8086最小工作方式MMII U/：ft SET HEAFV IMTAQS!IHTR _ holdgti h,dE1B Tieffr Mill.八J6'J5gG IT11gH 时：3. Kl 旗 o-_|x°.HOTALMSD日4E d口口供H八叩.啕DIEN.叫褥砧函回CILK “西而4 E-x: 由 sBG*o(nKn2.3.2秒脉冲发生器-:o.4口口 TTH"

9、 53 AD3AD 5AD7RtD OWR- O卜Ad 0 A-2 O, -io2- O 1 U2ATH=TE：T>堂W.用x<mTIC T.yJIi g13四节/'卢呼T良6.A51E -WI15 At3 > 作即* /"J A7_>. .UT1R17UliIT而0 1QI038g8口 Q4gg££DTQT七UKUR、卢 j 13 B111Ais 1运'1? Arj .<喷, 一UZ :Aa11c2D3*RIsE25rQg1D111211U1S纬L 邛匚±o-2TtifrvTOTaO MEo 1 23 4

10、5 6 7 口击deDDDDDDDD R A ACLKOGATEO CUITOCLK1GATE"!CUT1CLK2GATE2 心 LIT*9 i-T17&253A.'.'JU2.3.3时、分调整电路1A ；H >.U.13WOT - qTexnO NMIRI 4 Ok -TEXT -2.3.1、 显示电路2.4、 元件功能说明2.4.1、 8253的主要功能:可编程定时器/计数器，其定时与计数功能可由程序灵活地设定，设定后与CPU并行工作,不占用CPU的时间。计数器2工作在模式3方式下，提供计算一秒的中断请求信号。2.4.2、 D触发器741s273管脚

11、排列图及功能表介绍74LS273是一种带消除功能的8D触发器，1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端, 正脉冲触发，低电平清除，常用作数据锁存器 ，地址锁存器。124vcoWR321fT白21博,Al7 BQE3 ；Ml CLk?017OUT2口口ghrM7E2DUTDio15CLK1UOUT1GH 口1Z13CONNECTION DIAGRAM DIP (TOPVIEV/)Vcc 第 6 跳 / Q5 5 加 Q* CP丽出生* Qi % D2 03 03 GNDLOADING (Note 3PIN NAMESHIGHLOWCPClocfc (Active HIGHG仪呷 E明目呻W0.

12、5 L.L.0.26 Ul.%-5Da 母 In hieQEULL0.25 UI.wMaster Reset iACtive LOW) Fnput0.6 U.L.0.25 U.LQa-Q?Raster Outputsiau.L5U.LNOTTS：a) 1 TTL IJnK Laad iU.L.) = 40 u A HIGWUmA LOW.TRUTH TABLEMRCP%Q»LXXLH_nHHHJ-LLHe HIGH Logic Levs L = LOW Logic Leve： X = Immaterial2.4.3、 单向总线驱动器741s244功能介绍74LS244是8路3态单向缓

13、冲驱动，也叫做总线驱动门电路或线驱动。 简单地说，它有8个输 入端，8个输出端，可以增加信号的驱动能力.为单向驱动。A为输入，Y为输出，高电平有效。1 2|a p|&c 7(9( 1Q1G 1A1 2m 1A2 2Y3 1 A3 2T2 1 负4 2Y I GMD2.5、程序清单.MODEL SMALL.8086.STACK.CODE.STARTUPNMI_INIT:PUSH ES;nmi 不可屏蔽中断向量表初始化XOR AX,AXMOV ES,AXMOV AL,02HXOR AH,AHSHL AX,1SHL AX,1MOV SI,AX;相当于cs,ip 入栈MOV AX,OFFSET

14、 NMI_SERVICE ; 调用中断处理程序MOV ES:SI,AXINC SIINC SIMOV BX,CS ;?MOV ES:SI,BXPOP ES; 定时器初始化MOV AL,00110111BMOV DX,0406HOUT DX,ALMOV DX,0400HMOV AX,0100HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,ALMOV AL,10110101BMOV DX,0406HOUT DX,ALMOV DX,0404HMOV AX,1000HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,ALLOOP0:;主任务CALL KEYCALL DISPJMP LOOP0NMI

15、_SERVICE:;中断服务程序PUSH AXMOV AL,SECADD AL,1DAAMOV SEC,ALCMP SEC,60HJB EXITMOV SEC,0MOV AL,MINADD AL,1DAAMOV MIN,ALCMP MIN,60HJB EXITMOV MIN,0MOV AL,HOUADD AL,1DAAMOV HOU,ALCMP HOU,24JB EXITMOV HOU,0EXIT:POP AXIRETDISP PROC NEARMOV AL,0FFH;不显示MOV DX,0201HOUT DX,ALMOV BL,SECAND BX,000FHMOV SI,BXMOV AL,S

16、ITUATIONSI;段码MOV DX,0200HOUT DX,ALMOV AL,0FEH;秒个位MOV DX,0201HOUT DX,ALCALL DELAYMOV AL,0FFH;不显示MOV DX,0201HOUT DX,ALMOV BL,SEC10AND BX,00F0HMOV AL,0EFH; 分十位MOV CL,4MOV DX,0201HSHR BX,CLOUT DX,ALMOV SI,BXCALL DELAYMOV AL,SITUATIONSI; 段码MOV AL,0FFH; 不显示MOV DX,0200HMOV DX,0201HOUT DX,ALOUT DX,ALMOV AL,

17、0FDH; 秒十位MOV AL,40H; 段码MOV DX,0201HMOV DX,0200HOUT DX,ALOUT DX,ALCALL DELAYMOV AL,0DFH; 秒个位MOV AL,0FFH; 不显示MOV DX,0201HMOV DX,0201HOUT DX,ALOUT DX,ALCALL DELAYMOV AL,40H; 段码MOV AL,0FFH; 不显示MOV DX,0200HMOV DX,0201HOUT DX,ALOUT DX,ALMOV AL,0FBH; 秒个位MOV BL,HOUMOV DX,0201HAND BX,000FHOUT DX,ALMOV SI,BXC

18、ALL DELAYMOV AL,SITUATIONSI; 段码MOV AL,0FFH; 不显示MOV DX,0200HMOV DX,0201HOUT DX,ALOUT DX,ALMOV AL,0BFH; 时个位MOV BL,MINMOV DX,0201HAND BX,000FHOUT DX,ALMOV SI,BXCALL DELAYMOV AL,SITUATIONSI; 段码MOV AL,0FFH; 不显示MOV DX,0200HMOV DX,0201HOUT DX,ALOUT DX,ALMOV AL,0F7H; 分个位MOV BL,HOUMOV DX,0201HAND BX,00F0HOUT

19、 DX,ALMOV CL,4CALL DELAYSHR BX,CLMOV AL,0FFH; 不显示MOV SI,BXMOV DX,0201HMOV AL,SITUATIONSI; 段码OUT DX,ALMOV DX,0200HOUT DX,ALMOV BL,MINMOV AL,07FH; 时十位AND BX,00F0HMOV DX,0201HMOV CL,4OUT DX,ALSHR BX,CLCALL DELAYMOV SI,BXRETMOV AL,SITUATIONSI; 段码DISP ENDPMOV DX,0200HKEYPROC NEAROUT DX,ALMOV DX,0600H11IN

20、 AL,DX TEST AL,01H JNZ NEXTHOU CALL DISP;消抖CALL DISP CALL DISP MOV DX,0600H IN AL,DX TEST AL,01H JNZ NEXTHOU MOV AL,MIN ADD AL,1;分调整DAA MOV MIN,AL CMP MIN,60H JB NEXTHOU MOV MIN,0NEXTHOU:MOV DX,0600H IN AL,DX TEST AL,02H JNZ EXITKEY CALL DISP;消抖CALL DISP CALL DISP MOV DX,0600H IN AL,DX TEST AL,02H J

21、NZ EXITKEY MOV AL,HOU ADD AL,1DAA;时调整MOV HOU,AL CMP HOU,24H JB NEXTHOU MOV HOU,0EXITKEY:RETKEY ENDPDELAY PROC NEAR;定时子程序PUSH BXPUSH CXMOV BX,1LP1:MOV CX,469 LP2:LOOP LP2 DEC BX JNZ LP1POP CXPOP BXRETDELAY ENDP.DATASEC DB 00HMIN DB 00HHOU DB 23HSITUATIONDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40HSI

22、T_END=$END122.6、调试过程遇到问题及解决方法将编写好的源程序输入，编译后出现很多问题，经过反复修改程序终于运行通过。数码管显示的数字并不与理论计算值相符合，经过反复分析源程序发现问题出现在内存单元里时位和分位在转化为十进制时出错，经过更改内存但愿数据。一开始数字闪动，后来请教同学，原因应该出在显示子程序里，缺少延时程序。编写延时子程序，并在显示子程序调用它；编译源程序，装入生成的可执行文件，并运行。数码管显示的数字与理论值相符合，并能正常计时。第三章 电子时钟使用说明3.1 电子时钟按键说明本电子时钟可以24 小时循环计时，并且具有调时功能，操作方法如下：开机运行后，即显示初始时间12： 00 整。按动一下MIN 按键即可启动调分，此时每按动一下MIN 按键分位数字加1，完成对分的调整；再按动一下HOU按键启动调时，按动一下HOU 按键时位数字加1，完成对时的调整。再按一下HOU 按键即关闭功能，正常计时。第四章学习心得在这次课程设计过程中，我们逐步养成了