在CRT上模拟数字钟参考.docx

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在CRT上模拟数字钟参考

微机原理与接口技术课程设计任务书

一、主要任务与目标

在CRT上模拟数字钟

数字钟显示格式为“时:

分”

1.画出程序流程图。

2.编写汇编语言程序并解释说明。

目标：

通过本题目的课程设计，使学生对所学的《微机原理与接口技术》课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉微机原理设计的基本方法和过程；提高学生的动手能力和工程实践能力。

二、主要内容

（1）熟悉设计任务，明确设计及目标。

（2）根据设计要求和设计流程，拟定系统工作流程图。

（3）编写数字钟的汇编语言程序

三、工作量要求

四、时间要求

设计内容

设计说明及计算过程

备注

（一）

数字钟的基本组成及工作原理

在CRT上模拟数字钟

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字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。

目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。

（一）数字钟的基本组成及工作原理

（1）数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。

由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。

通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟

⑴晶体振荡器电路　　晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。

不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

⑵分频器电路　　分频器电路将高频方波信号经32768（

）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。

分频器实际上也就是计数器。

⑶时间计数器电路　　时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器。

⑷译码驱动电路　　译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

⑸数码管　　数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。

（2）数字钟的工作原理

1）晶体振荡电路

晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。

一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成；另一类是通过CMOS非门构成的电路，该电路广泛使用于各种需要频率稳定及准确的数字电路，如数字钟、电子计算机、数字通信电路等。

设计内容

设计说明及计算过程

备注

CMOS晶体振荡器-----

CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。

输出反馈电阻

为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。

电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。

由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。

2）分频器电路

通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。

通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。

例如，将32768Ｈz的振荡信号分频为1ＨZ的分频倍数为（

），即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。

常用的2进制计数器有74HC393等。

3）时间计数单元

时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。

时计数单元一般为12进制计数器或24进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。

一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。

欲实现12进制和60进制计数还需进行计数模值转换。

设计内容

设计说明及计算过程

备注

（二）

数字钟的设计与制作

4）译码驱动及显示单元

计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，为了将计数器输出的8421BCD码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，一般这种译码器通常称为7段译码显示驱动器。

常用的7段译码显示驱动器有CD4511。

5）校时电源电路

当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。

通常，校正时间的方法是：

首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可

（二）数字钟的设计与制作

数字钟的设计与制作步骤

（1）根据要求，选择数字钟电路设计方案如下图

设计内容

设计说明及计算过程

备注

（2）电路设计及元器件选择

1）振荡电路与分频电路：

根据要求，振荡电路应选择晶体振荡电路。

晶体XTAL的频率选为32768HZ。

该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。

由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。

较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。

由于晶体振荡器输出频率为32768HZ，为了得到1HZ的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行15级2进制分频。

2）时间计数电路：

一般采用10进制计数器来实现时间计数单元的计数功能。

为减少器件使用数量，可选74HC390，其内部逻辑框图下图所示。

该器件为双2-5-10异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端。

秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。

ＣＰＡ（下降没效）与1Hz秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。

秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。

将10进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如下图所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。

分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。

时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，不是10的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换。

利用1片75HC390实现12进制计数功能的电路如下图所示。

设计内容

设计说明及计算过程

备注

（三）

数字钟程序流程图

3）译码驱动及显示单元电路：

选择CD4511作为显示译码电路；选择LED数码管作为显示单元电路。

（三）数字钟程序流程图

设计内容

设计说明及计算过程

备注

（四）

数字钟汇编语言程序

（四）数字钟汇编语言程序

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0003H

LJMPINTA

ORG000BH

LJMPSEV1

ORG0013H

LJMPINTB

ORG001BH

LJMPSEV2

ORG0030H

MAIN:

MOVSP,#60H

MOVA,#00H

MOV30H,A

MOV31H,A

MOV32H,A

MOV33H,#0CH

MOV34H,A

MOV35H,A

MOV44H,#80H

MOV45H,#40H

MOV46H,#20H

MOV47H,#10H

CLRRS0

CLRRS1

MOVR2,#0

MOVR3,#0

MOVR4,#0

MOVR5,#12H

MOVTMOD,#11H

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#78H

MOVIP,#08H

MOVTCON,#50H

MOVIE,#8FH

设计内容

设计说明及计算过程

备注

LOP:

MOVB,#10

MOVA,33H

DIVAB

MOV40H,A

MOV41H,B

MOVB,#10

MOVA,32H

DIVAB

MOV42H,A

AA:

MOV43H,B

SETBRS1

CLRRS0

A1:

MOVR2,35H

CJNER2,#0,NT

MOVR2,34H

CJNER2,#0,NT

SJMPBB

NT:

MOVA,35H

CJNEA,33H,BB

MOVA,34H

CJNEA,32H,BB

CLRP3.7

SJMPLOP

BB:

SETBP3.7

SJMPLOP

SEV1:

PUSHACC

PUSHPSW

SETBRS1

SETBRS0

CLRTR0

MOVR2,#04H

MOVR0,#40H

MOVR1,#44H

FLASH1:

MOVA,@R1

ADDA,@R0

MOVP1,A

LCALLDELAY1

设计内容

设计说明及计算过程

备注

（五）

设计小结

（六）

设计感想

（七）

参考文献

FLASH:

INCR0

INCR1

DJNZR2,FLASH1

MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#78H

POPPSW

POPACC

SETBET0

SETBTR0

SETBEA

RETI

DELAY1:

MOVR3,#02H

AGAIN:

MOVR4,#0F8H

DELAY:

DJNZR4,DELAY

DJNZR3,AGAIN

RET

END

（五）设计小结

这次设计主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计等内容。

对微机原理中的基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握微型计算机的结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言程序设计方法、微机系统的接口电路设计及编程方法等，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

（六）设计感想

 通过这次“微机原理与接口技术”课程免考课题的设计，我们不仅能够更加熟练地运用汇编语言编写程序，而且也学会了许多程序设计和程序测试的方法。

在项目设计的过程中，我们不仅锻炼了自己动手解决实际问题的能力，并且在实践中巩固知识，运用知识，收获颇多。

。

（七）参考文献

《微机原理与接口技术》周明德主编

数字电子技术《实验指导书》

高档微机组成原理及接口技术孟昭光编著

目录

1数字钟的基本组成及工作原理------------------------------------------------------1

2数字钟的设计与制作------------------------------------------------------------------3

3数字钟程序流程图---------------------------------------------------------------------5

4数字钟汇编语言程序------------------------------------------------------------------6

5设计小结---------------------------------------------------------------------------------8

6设计感想---------------------------------------------------------------------------------8

7参考文献---------------------------------------------------------------------------------8