在CRT上模擬數(shù)字鐘(參考)

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)*班微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、主要任務(wù)與目標(biāo)在CRT上模擬數(shù)字鐘數(shù)字鐘顯示格式為“時(shí):分”1. 畫出程序流程圖。2. 編寫匯編語(yǔ)言程序并解釋說明。目標(biāo)：通過本題目的課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程知識(shí)有一個(gè)全面深刻的認(rèn)識(shí)，熟悉微機(jī)原理設(shè)計(jì)的基本方法和過程；提高學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。二、主要內(nèi)容（1）熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，明確設(shè)計(jì)及目標(biāo)。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)流程，擬定系統(tǒng)工作流程圖。（3）編寫數(shù)字鐘的匯編語(yǔ)言程序三、工作量要求四、時(shí)間要求設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注（一） 數(shù)字鐘的基本組成及工作原理在CRT上模擬數(shù)字鐘數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電

2、路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。（一） 數(shù)字鐘的基本組成及工作原理（1） 數(shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英 晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定

3、準(zhǔn)確的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。分頻器電路分頻器電路將高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼驅(qū)動(dòng)電路譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管。（2）

4、 數(shù)字鐘的工作原理 1）晶體振蕩電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用TTL門電路構(gòu)成；另一類是通過CMOS非門構(gòu)成的電路，該電路廣泛使用于各種需要頻率穩(wěn)定及準(zhǔn)確的數(shù)字電路，如數(shù)字鐘、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信電路等。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注 CMOS晶體振蕩器-CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完

5、成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。2）分頻器電路通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將32768z的振蕩信號(hào)分頻為1Z的分頻倍數(shù)為（），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的2進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74HC393等。3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器或24進(jìn)制

6、計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器如74HC290、74HC390等來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。欲實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制和60進(jìn)制計(jì)數(shù)還需進(jìn)行計(jì)數(shù)模值轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注（二）數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作4）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，為了將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼顯示出來，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有CD4511。5）校時(shí)電源電路當(dāng)重新

7、接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可（二） 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作步驟（1） 根據(jù)要求，選擇數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)方案如下圖設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注（2） 電路設(shè)計(jì)及元器件選擇1）振蕩電路與分頻電路：根據(jù)要求，振蕩電路應(yīng)選擇晶體振蕩電路。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10M。較高的反饋電阻有利于

8、提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。由于晶體振蕩器輸出頻率為32768HZ，為了得到1HZ的秒信號(hào)輸入， 需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行15級(jí)2進(jìn)制分頻。 2）時(shí)間計(jì)數(shù)電路：一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選74HC390，其內(nèi)部邏輯框圖下圖所示。該器件為雙2-5-10異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端 。秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將與（下降沿有效）相連即可。（下降沒效）與1Hz秒輸入信號(hào)相連，可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如下圖所示

9、，其中可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的相連。分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的相連，分十位計(jì)數(shù)單元的作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的相連。時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片75HC390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如下圖所示。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注（三）數(shù)字鐘程序流程圖3）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路：選擇CD4511作為顯示譯碼電路；選擇LE

10、D數(shù)碼管作為顯示單元電路。（三）數(shù)字鐘程序流程圖設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注（四）數(shù)字鐘匯編語(yǔ)言程序（四）數(shù)字鐘匯編語(yǔ)言程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP INTAORG 000BHLJMP SEV1ORG 0013HLJMP INTBORG 001BHLJMP SEV2ORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HMOV A,#00HMOV 30H,AMOV 31H,AMOV 32H,AMOV 33H,#0CHMOV 34H,AMOV 35H,AMOV 44H,#80HMOV 45H,#40HMOV 46H,#20HMOV 47H,#10HCLR RS0

11、CLR RS1MOV R2,#0MOV R3,#0MOV R4,#0MOV R5,#12HMOV TMOD,#11HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HMOV TH0,#0ECHMOV TL0,#78HMOV IP,#08HMOV TCON,#50HMOV IE,#8FH設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注LOP:MOV B,#10MOV A,33HDIV ABMOV 40H,AMOV 41H,BMOV B,#10MOV A,32HDIV ABMOV 42H,AAA:MOV 43H,BSETB RS1CLR RS0A1:MOV R2,35HCJNE R2,#0,NTMOV R2,34H

12、CJNE R2,#0,NTSJMP BBNT:MOV A,35HCJNE A,33H,BBMOV A,34HCJNE A,32H,BBCLR P3.7SJMP LOPBB:SETB P3.7SJMP LOPSEV1:PUSH ACCPUSH PSWSETB RS1SETB RS0CLR TR0MOV R2,#04HMOV R0,#40HMOV R1,#44HFLASH1:MOV A,R1ADD A,R0MOV P1,ALCALL DELAY1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注（五）設(shè)計(jì)小結(jié)（六）設(shè)計(jì)感想（七）參考文獻(xiàn)FLASH:INC R0INC R1DJNZ R2, FLASH1MOV TH0,

13、#0ECHMOV TL0,#78HPOP PSWPOP ACCSETB ET0SETB TR0SETB EARETIDELAY1:MOV R3,#02HAGAIN:MOV R4,#0F8HDELAY:DJNZ R4,DELAYDJNZ R3,AGAINRETEND（五）設(shè)計(jì)小結(jié)這次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括微型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、8086微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)等內(nèi)容。對(duì)微機(jī)原理中的基本概念有較深入的了解，能夠系統(tǒng)地掌握微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、8086微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法、微機(jī)系統(tǒng)的接口電路設(shè)計(jì)及編程方法等，并具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的能力。 （六）設(shè)計(jì)感想  通過這次“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程免考課題的設(shè)計(jì)，我們不僅能夠更加熟練地運(yùn)用匯編語(yǔ)言編寫程序，而且也學(xué)