电子时钟日历系统__8255_8253

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：王凯职称：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1页目录1设计任务与要求……………………………………………………………………21.1提出问题………………………………………………………………………21.1.1分析问题…………………………………………………………………………………21.2.2解决问题………………………………………………………………………22总体方案…………………………………………………………………………22.1总体方案概述…………………………………………………………………32.28255芯片简介………………………………………………………………52.38253芯片简介………………………………………………………………………82.4液晶屏LCD简介………………………………………………………………………143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…………………………………………………………………………174.1原理框图………………………………………………………………………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……………………………………………………………………………456体会………………………………………………………………………………457参考文献…………………………………………………………………………46计算机科学与技术学院2011级硬件课程设计报告第2页1设计任务与要求1.1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。1.1.2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。其中对时模块1.1.1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3页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。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2.1总体方案概述本实验采用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，计算机科学与技术学院2011级硬件课程设计报告第4页让后再让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显示屏显示的时间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5页2.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。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。2.28255芯片简介2.2.18255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D0～D7。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A0～A1。此外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。各信号的引脚编号如下：计算机科学与技术学院2011级硬件课程设计报告第6页（1）数据总线DB：编号为D0～D7，用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB：编号为A0～A1，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）A口：编号为PA0～PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B口：编号为PB0～PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C口：编号为PC0～PC7，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PA0～PA7与PC4～PC7组成A组，PB0～PB7与PC0～PC3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。2.1.28255的命令字D7D6D5D4D3D2D1D0D7：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C7~C40=输出，1=输入D2:B组方式0=方式0，1=方式1D1:B口0=输出，1=输入D0:C口C3~C00=输出，1=输入D7位为“1”时，为方式选择控制字的标识位。D6、D5位决定A端口的工作方式。D4位决定A端口工作在输入还是输出方式。D3位决定C端口高4位PC7～PC4是作为输入端口，还是作为输出端口。计算机科学与技术学院2011级硬件课程设计报告第7页D2位用来选择B端口的工作方式。D1位决定B端口作为输入还是输出端口。D0位决定C端口低4位PC3～PC0作出为输入，还是输。2.1.38255作方式3种工作方式可用软件编程对控制口设置来指定。三种基本的工作方式为：方式0－基本的输入输出，方式1－选通输入输出方式，方式2－双向传送方式。1)工作方式0(基本输入输出方式)功能：方式0不使用联络信号，也不使用中断，A口和B口可定义为输入或输出口，C口分成两个部分（高四位和低四位），C口的两个部分也可分别定义为输入或输出。在方式0，所有口输出均有锁存，输入只有缓冲，无锁存，C口还具有按位将其各位清0或置1的功能。常用于与外设无条件的数据传送或接收外设的数据。2）工作方式1(选通输入输出方式)A口借用C口的一些信号线用作控制和状态信号，组成A组，B口借用C口的一些信号线用作控制和状态信号，组成B组。在方式1下，C口的某些位被占用。方式1的输出：当A口工作于方式1且用作输出口时，C口的PC7线用作输出缓冲器满OBF信号，PC6用作外设收到数据后的响应信号ACK，PC3用作中断请求输出信号线INTR。当B口工作于方式l且用作输出口时，C口的PC1线用作输出缓冲器满OBF信号，PC2用作外设收到数据后的响应信号ACK，PC0用作中断请求输出信号线INTR。3)工作方式2(双向输入输出方式)功能：方式2是A组独有的工作方式。外设既能在A口的8条引线上发送数据，又能接收数据。此方式也是借用C口的5条信号线作