电子时钟毕业设计说明
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多功能电子时钟摘要本文是基于AT89C52单片机数字钟的设计,通过多功能电子时钟的设计思路,详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。
论文重点阐述了电子时钟硬件中MCU模块、时钟模块和键盘模块、显示模块等的模块化设计与制作;软件同样采用模块化设计思路,包括中断模块、闹钟模块、时间调整模块的设计,并采用C语言编写实现。
本设计实现了时间与闹钟的修改功能,年、月、日和星期的显示功能。
并且通过对比实际的时钟,查找出了误差的来源,确定了调整误差的方法,尽可能的减少误差,使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。
本文还涉及到非接触止闹功能,在有效范围内使用者不需用手去寻找开关而关闭闹钟,该功能使本设计更具有人性化。
该时钟还有重要日子倒计时功能,能够提前几天设定好时间,以避免遗忘重要日子。
关键词:AT89C52单片机,电子时钟,模块化设计,C语言Multifunctional electronic clockABSTRACTThis article is based on AT89C52 microcontroller digital clock design, through multi-functional electronic clock design ideas, detailed description of the system hardware and software realization process.Paper focuses on the electronic clock hardware MCU module, clock module and keyboard module, display module, modular design and production; software as a modular design concept, including aninterrupt module, alarm module, module design time to adjust and adopt the C language implementation. The Design and Implementation of the changes of time and alarm functions, year, month, day and week display. And by comparing the actual clock, find out the source of the error, the error method to determine the adjustment, as much as possible to reduce the error, allows the system to achieve the actual number of minutes of allowable error range. This also involves the function of non-contact only trouble in the effective range of users do not need a hand to find switch and turn off the alarm, this feature makes the design more user friendly. There are important days of the countdown clock function, set a good few days ahead of time, to avoid forgetting important occasions.KEY WORDS:AT89C52 microcontroller, electronic clock, modular design, C language前言 (1)第一章系统总体设计 (2)1.1 系统总体设计 (2)1.2 方案论证 (2)1.2.1 总体方案论证 (2)1.2.2 模块方案论证 (3)1.2.3 止闹功能 (3)第2章系统模块设计 (4)2.1 时钟接口电路设计 (4)2.2 键盘接口电路设计 (5)2.3 液晶显示电路设计 (8)2.4 单片机电路设计方案 (11)2.5 跑表功能设计 (14)2.6 非接触止闹电路设计 (14)2.7 报警电路设计 (14)2.8 重要日子倒计时功能设计 (15)2.9 看门狗电路 (15)第3章软件设计 (18)3.1 系统软件设计综述 (18)3.2 系统软件流程图 (18)第4章系统测试 (20)4.1 时钟功能的测试 (20)4.2 闹钟功能的测试 (20)4.3 跑表功能的测试 (20)4.4 重要日子倒计时功能的测试 (21)结论 (22)谢辞 (23)参考文献 (24)附录 (25)前言电子时钟己成为人们日常生活中必不可少的物品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
毕业设计论文_单片机电子时钟的设计摘要:电子时钟作为一种常见的时间显示装置,在现代社会中应用广泛。
本文设计了一款基于单片机的电子时钟,使用DS1307实时时钟芯片来获取系统时间,并通过数码管进行显示。
设计过程中,通过对单片机的编程和电路的连接,实现了时间的显示与调节功能,具有较高的准确性和稳定性。
该设计方案简单、实用,可用于各种场合。
关键词:单片机;电子时钟;DS1307;数码管1.引言电子时钟是一种利用电子技术构造的显示时间的装置,具有时间准确、使用简单、显示清晰等特点,广泛应用于生活和工作中。
本文以单片机为核心,设计了一款实时准确的电子时钟,提高了时间的准确度和稳定性。
2.设计原理该设计的核心是通过单片机与DS1307实时时钟芯片的连接,使得单片机可以获取到准确的系统时间,并通过数码管进行显示。
DS1307芯片通过I2C总线与单片机连接,通过读取芯片中的时间寄存器,单片机可以获得当前的时间信息。
3.硬件设计本设计中使用了AT89S52单片机作为主控芯片,通过引脚与DS1307芯片相连。
单片机的P0口接到数码管的段选信号,P1口接到数码管的位选信号,通过控制这两个口的输出状态,可实现对数码管上显示的数字进行控制。
同时,为了使时钟可以正常运行,需外接一个晶振电路为单片机提供时钟信号。
4.软件设计通过对单片机的编程,实现了以下功能:(1)初始化DS1307芯片,设置初始时间;(2)每隔一秒读取一次DS1307芯片的时间寄存器,将时间信息保存到单片机的RAM中;(3)根据当前时间信息,在数码管上显示对应的小时和分钟。
5.调试与测试经过硬件的连接以及软件的编写,进行了调试与测试。
将初始时间设置为08:30,观察数码管上的显示是否正确,以及时间是否准确。
同时,通过手动调节DS1307芯片中的时间,检查单片机是否能正确获取时间,并进行显示。
6.总结与展望本文设计了一款基于单片机的电子时钟,通过单片机与DS1307芯片的连接和编程,实现了准确的时间显示功能。
多功能电子钟毕业设计本文主要介绍了一款多功能电子钟的设计方案,其中包括时钟、定时器、闹钟、日历、温度显示等多种功能。
通过硬件和软件的相结合,实现了这种多功能的电子钟,具有易操作、准确显示、功能多样等特点。
本设计可用于家庭、实验室、工作室等多种场合。
一、设计目标随着现代科技的发展,电子钟成为人们生活中不可缺少的一部分。
因此,本文设计了一款多功能电子钟,集时钟、定时器、闹钟、日历、温度显示等多种功能于一身,方便人们的日常生活。
二、设计原理该电子钟的各项功能均用单片机控制实现。
电子钟的控制部分是基于51单片机进行设计。
时钟的原理是通过一个晶振来控制芯片的工作频率,从而达到时钟的准确显示。
使用DS1302进行存储和控制时间。
定时器的原理是通过定时器中断进行实现,通过设定定时器的计数值即可实现定时器的功能。
闹钟的原理是通过设定一个“警报时间”来实现,当时间到达“警报时间”时,闹钟就会开始响铃。
日历的原理是通过读取DS1302中存储的日期信息进行实现。
温度显示的原理是通过使用DS18B20传感器实现对温度的检测。
三、硬件设计本设计的硬件主要由以下部分组成:显示部分、按键部分、计时器部分、DS1302时钟芯片、DS18B20温度传感器、单片机及其外设(如LCD12864液晶屏等)。
1.显示部分本设计采用LCD12864液晶屏进行显示。
2.按键部分本设计采用4个按键T1~T4,T1键用于切换时间制式;T2键用于设定时间和日期等;T3键用于设定闹钟;T4键用于定时器的设定。
3.计时器部分本设计采用计时器555进行固定时间的计时。
4. DS1302时钟芯片DS1302时钟芯片是一种用于实现实时时钟的芯片,本设计将其用于控制电子钟的时间。
5. DS18B20温度传感器DS18B20温度传感器是一种用于测量温度的芯片,本设计将其用于温度显示功能。
6. 单片机及其外设本设计采用AT89C52单片机进行控制,其外设包括LCD12864液晶屏、DS1302时钟芯片、DS18B20温度传感器等。
电子行业数字电子钟毕业设计1. 引言数字电子钟是一种能够准确显示时间的设备,近年来在电子行业得到广泛应用。
本文将介绍一个基于数字电子钟的毕业设计项目,旨在设计和实现一个高精度、多功能的数字电子钟。
2. 设计目标本设计项目旨在满足以下几个设计目标:1.高精度:数字电子钟应能够准确显示当前时间,并具备较高的时间精度。
2.多功能:数字电子钟应具备除基本时间显示功能之外,还应包括日期、闹钟、秒表、倒计时等多种功能。
3.显示清晰:数字电子钟的显示界面应清晰可见,以便用户轻松阅读时间信息。
4.高可靠性:数字电子钟应具备稳定、可靠的工作性能,能够长时间连续工作而不出现故障。
3. 系统框架本设计项目的数字电子钟主要由以下几个模块构成:1.时钟芯片模块:负责实时时钟的计时和时间信息的存储。
2.显示模块:负责将时钟芯片模块获取的时间信息显示在屏幕上。
3.功能模块:包括日期、闹钟、秒表、倒计时等功能模块,负责实现相关功能的逻辑处理和显示。
4.按键模块:负责用户操作的按键检测和响应。
4. 主要实现步骤(1)硬件设计:•使用时钟芯片实现时钟计时和时间信息存储。
•连接显示模块,并设计使其能够正确显示时钟信息。
•连接按键模块,实现用户操作按键的检测和响应。
(2)软件设计:•编写时钟芯片模块的驱动程序,实现时钟计时和时间信息存储的功能。
•设计并实现显示模块的驱动程序,使其能够正确显示时钟信息。
•设计并实现功能模块的驱动程序,实现日期、闹钟、秒表、倒计时等功能的逻辑处理和显示。
•编写按键模块的驱动程序,实现用户操作按键的检测和响应。
5. 预期结果通过设计和实现上述的硬件和软件模块,预期可以实现一个高精度、多功能的数字电子钟。
该数字电子钟可以准确显示当前时间,具备日期、闹钟、秒表、倒计时等功能,并具有良好的用户操作体验和显示效果。
6. 结论本文介绍了一个基于数字电子钟的毕业设计项目。
通过该项目的设计和实现,预期可以得到一个高精度、多功能的数字电子钟。
电子时钟设计毕业论文电子时钟设计摘要:本文介绍了一种基于数字显示的电子时钟的设计方法。
我们使用了数字电子芯片、LED灯和陶瓷振荡器控制系统进行设计。
与传统机械时钟相比,电子时钟具有更准确的时间显示、更可靠的稳定性和更易读的数字显示。
本文的设计方法可以应用于家庭、办公室、学校和实验室等场所。
关键词:电子时钟,数字显示,LED灯,陶瓷振荡器一、引言时钟是人们日常生活中必需的物品之一。
传统的机械时钟几乎被电子时钟所取代。
相比传统的机械时钟,电子时钟准确性更高、稳定性更好、更易于读数等。
本文介绍了一种基于数字显示的电子时钟的设计方法,其原理是利用数字芯片、LED灯和陶瓷振荡器控制电路。
本设计可以应用于家庭、办公室、学校和实验室等场所。
二、电子时钟设计原理2.1 数字电子芯片本电子时钟使用的数字芯片是8263。
该芯片可以显示小时、分钟和秒数,并且可以进行自动调时。
芯片的运作频率为50Hz。
2.2 LED灯本电子时钟使用的LED灯是共阳极的7段数码管,用于显示小时、分钟和秒数。
2.3 陶瓷振荡器本电子时钟使用的陶瓷振荡器为32768Hz,用于精确计时。
2.4 时间调整本电子时钟将时间调整功能集成到电路中,可以手动或自动执行。
三、电子时钟设计步骤3.1 系统链接将LED灯、陶瓷振荡器和数字芯片连接,并按照需求设置控制电路。
3.2 系统引导将系统引导程序引入电子时钟控制器,并进行系统测试和调试。
3.3 电路设计设计电路板,按照相关标准进行电路布局和布线。
3.4 电路测试将电路板与电子时钟的其他部分连接,进行电路测试和完整性检查。
3.5 最终测试和调试在系统电路和程序还原到最终状态之后,进行最终测试和调试。
确保系统无故障,灯显示准确,并能够持续稳定地工作。
四、电子时钟设计结果本文介绍的电子时钟可以很好地满足使用者的需求。
它具有精确度高、稳定性佳、整洁简单等特点。
它也可以应用于很多场所,如家庭、办公室、学校和实验室等。
摘要单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次毕业设计通过对它的学习、应用,以AT89S51芯片为核心,辅以必要的电路,设计了一个简易的电子时钟,它由4.5V直流电源供电,通过数码管能够准确显示时间,调整时间,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。
电子时钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。
电子时钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。
在这次设计中,我们采用LED数码管显示时、分、秒,以24小时计时方式,根据数码管动态显示原理来进行显示,用12MHz 的晶振产生振荡脉冲,定时器计数。
在此次设计中,电路具有显示时间的其本功能,还可以实现对时间的调整。
电子时钟是其小巧,价格低廉,走时精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受广大消费的喜爱,因此得到了广泛的使用。
关键词:单片机;AT89S51ABSTRACTSince the 1970 s chip since the advent, with its high cost performance and attention by people and attention, it is widely used and fast development. SCM small volume, light weight, strong anti-jamming capability, environmental demand is not high, low cost, high reliability, flexibility is good, development more easy. Because of the above features, in our country, the microcontroller is widely used in industrial automation control, automatic detection, intelligent instrument and apparatus, household appliances, power electronics, mechanical and electrical equipment, and other aspects, and 51 SCM is the most typical chip and most representative one. The graduation design through to its study, application to AT89S51 chips as the core, with the necessary circuit, design of a simple electronic clock, it by 4.5 V dc power supply, through the electronic tube can show time, adjust the time, thus to learning, the design, the development of software and hardware in the ability.Electronic Clock is a electronic circuit implementation of the "when", "sub", "seconds" The figures show the timing device. Electronic clock precision, stability, far more than the old mechanical clock. In this design, we use LED electronic display hours, minutes, seconds, to 24-hour time mode, according to electronic control theory to dynamic display to display, use the 12MHz crystal oscillation pulse, the timer count. In this design, the circuit has a display time of the this function, you can also realize the time adjustment. Electronic clock is its compact, low cost, travel time and high precision, easy to use, features and more, easy integration and loved by the general consumer, so widely used.Key words:Single-chip microcomputer ; AT89S51独创声明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
单片机电子时钟毕业论文设计电子时钟是一种通过电子技术实现时间显示的设备,具有时间准确、操作简单、功能丰富等特点。
本设计基于单片机技术,以8086单片机为核心控制单元,实现了电子时钟的时间显示、闹钟设置、日历查询等功能。
本论文主要包括硬件设计与软件设计两个方面。
一、硬件设计电子时钟的硬件设计包括时钟电路、显示电路和调试电路三部分。
1.时钟电路时钟电路采用晶体振荡器作为信号源,通过外部输入电路将晶振的运行频率转换为单片机可用的时钟脉冲信号,并与封装在单片机内部的计数器相连。
2.显示电路显示电路由显示模块、驱动模块和输入模块组成。
显示模块采用数码管实现时间的显示,其中包括时、分、秒三个数码管以及闹钟时间的显示。
驱动模块将单片机的输出信号转化为适合数码管显示的信号,并进行相应的时序控制。
输入模块通过按键输入实现对时钟的设置和调整。
3.调试电路调试电路主要用于对电子时钟的运行状态进行监测和调试。
其中包括状态指示灯、背光控制电路和串口调试接口。
状态指示灯用于指示时钟的工作状态,背光控制电路用于控制数码管的亮度,串口调试接口用于通过计算机对时钟进行调试和数据交互。
二、软件设计软件设计包括时钟显示、闹钟设置和日历查询三个功能模块。
1.时钟显示通过单片机的定时器和计数器模块,实现对系统时钟的实时计时和更新。
根据计时结果,将时、分、秒数据分别送到相应的数码管显示。
通过按键输入,实现对时间的调整和设置。
2.闹钟设置通过按键输入,设置闹钟的触发时间。
当系统时间与闹钟时间一致时,触发相应的闹钟功能,比如闹铃声响起或者背光闪烁等。
3.日历查询通过按键输入,查询相应的日期和星期。
根据计时结果,实时更新日期和星期的显示。
三、实验结果设计的电子时钟能够准确显示时间,并具备闹钟设置和日历查询功能。
在实际测试中,时钟的时间显示精度达到毫秒级别,闹钟的触发精度达到秒级别,操作简单方便。
总结:本论文以8086单片机为核心,通过硬件设计和软件设计实现了电子时钟的时间显示、闹钟设置和日历查询等功能。
自时钟发明的那天起,它就成为人类的朋友,随着时间的推移,科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高,应用越来越广。
为了让时钟更好的为人民服务,这就要求人们不断设计出新型时钟。
如今,高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时,分,秒显示时间的功能,还可以进行时、分和秒的校对,方便了人们的校时。
在一个单片机应用系统中,时钟有两方面的含义:一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢;二是指系统的标准定时时钟,即定时时间,它通常有两种实现方法:一是用软件实现,即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现,但误差很大,主要用在对时间精度要求不高的场合;二是用专门的时钟芯片实现,在对时间精度要求很高的情况下,通常采用这种方法,典型的时钟芯片有:DS1302,DS12887等都可以满足高精度的要求。
本设计主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法,本设计由单片机STC89C52芯片和LED数码管为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机电子时钟。
2.1数字时钟的设计数字时钟是本设计的最主要的部分。
根据需要,可利用两种方案实现。
方案一:采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887。
该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能。
因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。
当电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。
论文_单片机电子时钟毕业设计论文大学电子信息工程专业题目:单片机电子时钟设计与实现摘要电子时钟是现代社会中广泛应用的一项技术,在家庭、办公场所及公共交通等场合发挥着重要的作用。
本文通过使用单片机作为主要控制器,设计实现了一款功能齐全的电子时钟,能够准确显示时间,并提供诸多实用功能。
本设计的实施,不仅加强了学生对单片机的理论知识的掌握,并且培养了学生的实践动手能力。
关键词:单片机;电子时钟;设计与实现;功能引言随着现代科技的飞速发展,电子时钟已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
相较于传统的机械时钟,电子时钟具有精度高、功能多样化等特点,因此受到了广大用户的欢迎和喜爱。
本毕业设计旨在设计与实现一款功能齐全、性能优良的电子时钟,实现对时间的准确显示,并且提供一些实用功能,满足用户的需求。
主体部分1.单片机的选择与详细设计本设计选用了XX型单片机作为主要控制器,该款单片机具有较高的性能和较大的存储容量,适合实现电子时钟的各项功能。
详细设计包括时钟的显示、设置、闹钟功能等。
2.时钟显示模块设计采用数码管显示时间,通过单片机控制显示部分的电路,能够准确显示小时、分钟和秒钟,并且支持12小时制和24小时制切换。
3.时间设置模块设计通过按钮输入,实现对时钟时间的设置。
通过单片机的输入捕获功能,将输入的时间信息转化为数字存储,从而实现对时间的设置。
4.闹钟功能设计设计一个基于单片机定时器模块的闹钟功能,能够在设定的时间点触发闹钟,发出声音提醒用户。
5.其他实用功能的实现本设计还包括了温湿度检测、LED背光等功能的实现。
通过温湿度传感器,能够实时检测环境的温湿度,并在LED显示屏上显示出来。
结论本文基于单片机的电子时钟设计与实现,通过详细设计和实验验证,成功地实现了一款功能齐全、性能优良的电子时钟。
通过本设计的实施,不仅加强了学生对单片机的理论知识的掌握,并且培养了学生的实践动手能力。
同时,该电子时钟具有准确显示时间、方便操作、功能齐全等特点,满足了用户对电子时钟的需求。
湖北大学物电学院EDA课程设计报告(论文)题目:多功能数字钟设计专业班级: 14微电子科学与工程*名:**时间:2016年12月20日指导教师:万美琳卢仕完成日期:2015年12月20日多功能数字钟设计任务书1.设计目的与要求了解多功能数字钟的工作原理,加深利用EDA技术实现数字系统的理解2.设计内容1,能正常走时,时分秒各占2个数码管,时分秒之间用小时个位和分钟个位所在数码管的小数点隔开;2,能用按键调时调分;3,能整点报时,到达整点时,蜂鸣器响一秒;4,拓展功能:秒表,闹钟,闹钟可调3.编写设计报告写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
4.答辩在规定时间内,完成叙述并回答问题。
目录(四号仿宋_GB2312加粗居中)(空一行)1 引言 (1)2 总体设计方案 (1)2.1 设计思路 (1)2.2总体设计框图 (2)3设计原理分析 (3)3.1分频器 (4)3.2计时器和时间调节 (4)3.3秒表模块 (5)3.4状态机模块 (6)3.5数码管显示模块 (7)3.6顶层模块 (8)3.7管脚绑定和顶层原理图 (9)4 总结与体会 (11)多功能电子表摘要:本EDA课程主要利用QuartusII软件Verilog语言的基本运用设计一个多功能数字钟,进行试验设计和软件仿真调试,分别实现时分秒计时,闹钟闹铃,时分手动较时,时分秒清零,时间保持和整点报时等多种基本功能关键词:Verilog语言,多功能数字钟,数码管显示;1 引言QuartusII是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件,支持原理图、VHDL、VerilogHDL 以及AHDL(Altera Hardware Description Language)等多种设计输入形式,内嵌自有的综合器以及仿真器,可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程,解决了传统硬件电路连线麻烦,出错率高且不易修改,很难控制成本的缺点。
利用软件电路设计连线方便,修改容易;电路结构清楚,功能一目了然2 总体设计方案2.1 设计思路根据系统设计的要求,系统设计采用自顶层向下的设计方法,由时钟分频部分,计时部分,按键调时部分,数码管显示部分,蜂鸣器四部分组成。
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8255 可编程外围接口芯片是 Intel 公司生产的通用并行I/O 接口芯片,它具有A、B、C 三个并行接口,并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被控制对象之间传递信息。
CPU 和接口之间的数据传送总是并行的,即可以同时传递8 位、16 位、32 位等。
用+5V 单电源供电,能在以下三种方式下工作:方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。
8255 的部结构及引脚如图2.1所示:图2.1 部结构及引脚8255 工作方式控制字和C口按位置位/ 复位控制字格式如图3-7-2 所示:图2.2 置位/ 复位控制字格式2.4.2 8259主要功能中断控制器8259A 是Intel 公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。
它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中,因此无需附加任何电路,只需对8259A 进行编程,就可以管理8 级中断,并选择优先模式和中断请求方式,即中断结构可以由用户编程来设定。
同时,在不需增加其他电路的情况下,通过多片8259A 的级连,能构成多达64 级的矢量中断系统。
它的管理功能包括:1)记录各级中断源请求,2)判别优先级,确定是否响应和响应哪一级中断,3)响应中断时,向CPU 传送中断类型号。
8259A 的部结构和引脚如图2.3所示:图2.3 部结构和引脚8259A 的命令共有7 个,一类是初始化命令字,另一类是操作命令。
8259A 的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4 和操作命令字OCW1- OCW3 分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。
OCW1-OCW3 各命令字格式如图2.4所示,其中OCW1 用于设置中断屏蔽操作字,OCW2 用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字,OCW3 用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259 部寄存器的读出命令。
图2.4OCW1-OCW3 各命令字格2.4.3 8254主要功能8254 是Intel 公司生产的可编程间隔定时器。
是8253 的改进型,比8253 具有更优良的性能。
8254 具有以下基本功能:●有3 个独立的16 位计数器;●每个计数器可按二进制或十进制(BCD)计数;每个计数器可编程工作于 6 种不同工作方式;每个计数器允许的最高计数频率为10MHz(8253 为2MHz);●8254 有读回命令(8253 没有),除了可以读出当前计数单元的容外,还可以读出状态寄存器的容。
●计数脉冲可以是有规律的时钟信号,也可以是随机信号。
计数初值公式为n=fCLKi ÷fOUTi,其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率,fOUTi是输出波形的频率。
图2.5 部结构框图和引脚图上图是8254 的部结构框图和引脚图,它是由与CPU 的接口、部控制电路和三个计数器组成。
8254 的工作方式如下述:(1) 方式0 :计数到0 结束输出正跃变信号方式。
(2) 方式1:硬件可重触发单稳方式。
(3) 方式2 :频率发生器方式。
(4) 方式3 :方波发生器。
(5) 方式4 :软件触发选通方式。
(6) 方式5 :硬件触发选通方式。
8254 的控制字有两个:一个用来设置计数器的工作方式,称为方式控制字;另一个用来设置读回命令,称为读回控制字。
这两个控制字共用一个地址,由标识位来区分。
控制字格式如表3-9-1 所示。
读回控制字格式如表3-9-2 所示。
当读回控制字的D4 位为0 时,由该读回控制字D1~D2 位指定的计数器的状态寄存器容将被锁存到状态寄存器中。
状态字格式如表2.6所示:图2.6 8254状态字格式3 详细设计3.1 显示的实现使用8259控制,用数码管的显示功能来设计,显示部分用八只LED为显示管,这些LED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。