【微机原理大作业】从0开始设计RTC电子钟系统（一）

实现一个数码管显示时钟的仿真程序，要求绘制仿真图和编制程序。 要求显示时分秒，走时比较准确，例如 18-21-36。

👉设计一个电子时钟，首先要有时钟控制电路，其次要能显示出时钟。

1️⃣ CPU选用8086（没得选，学的就是这个芯片），用来响应时钟信号并控制数码管显示。

2️⃣ 时钟脉冲由定时器8253产生，时钟用8位七段数码管显示。

3️⃣ 由于输入/输出设备必须通过I/O接口才能接到系统总路线上和主机进行信息交互，因此还要加 8255A 做并行接口，用 74LS373 做地址锁存，74LS138 做地址译码。

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下面进入正题

⭐️8086共有16条数据总线和20条地址总线。由于这次我们设计的系统是单机系统，所以8086的工作模式为最小模式。

（1）8253A有3个可独立工作的16位定时/计数器，每个计数器通道均有6种工作方式。

8253A在不同方式下的工作特点： （2）8253A编程：上电之后，通过CPU向8253的控制寄存器写入控制字，可以选择计数器通道，确定8253A的工作方式。

8253A控制字： （3）GATE端控制计数器的启停。若GATE信号高电平触发通道后计数器才开始工作，则为软件启动；若GATE信号上升沿触发通道后计数器才开始工作，则为硬件启动。

（4）外电路的脉冲信号通过CLK信号线进入通道，如果GATE有效，使CLK上的脉冲信号进入计数器计数，8253A计数器工作在减1状态，每输入一个计数脉冲，计数器值减1.当计数到0时，OUT信号有效通知外设计数器产生溢出。在通道工作过程中，CPU可以随时通过对端口的读/写，读取计数器的数据。

8253A与系统连接示意图： （5）8253A信号线： 数据总线DB：编号为D0～D7，用于8253A与CPU传送8位数据。 地址总线AB：编号为A0～A1，用于选择定时/计数器0、1、2与控制寄存器。 控制总线CB：片选信号、写信号、读信号。当CPU要对8253A进行读、写操作时，必须先向8253A发送片选信号选中8253A芯片，然后发送读信号或写信号对8253A进行读或写数据的操作。

⭐️本次设计要用到两个计数器通道，选用通道0作为分频，通道1产生1Hz信号。通道0作为分频，选择工作方式2，输入1MHz信号，经过1000分频，产生1kHz信号，作为通道1的输入。通道1选择工作方式3，输出方波信号，稳定显示时钟，并产生不可屏蔽中断的中断申请信号。

（1）8255A有3个独立的8位并行输入/输出端口，3种工作方式。 方式0――基本输入／输出（A，B，C口均有），主要工作在无条件的输入/输出方式下，不需要“联络”信号； 方式1――选通输入／输出（A，B口具有），主要工作在异步或条件传输方式； 方式2――双向传输（A口具有），即在同一端口内分时进行输入/输出操作。

（2）8255A编程：用户在使用8255A前，可以通过写入控制字来定义端口的工作方式，选择所需要的功能。8253A控制字包括工作方式控制字和对PC口的按位操作控制字。

8255A控制字： 8255与系统的连接示意图： （3）8255A信号线： 数据总线DB：编号为D0～D7，用于8255A与CPU传送8位数据。 地址总线AB：编号为A0～A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。 控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255A进行读、写操作时，必须先向8255A发送片选信号选中8255A芯片，然后发送读信号或写信号对8255A进行读或写数据的操作。

⭐️本次设计要用到PA和PB口，工作方式均选择方式0，作为输出。

（1）7SEG-MPX8-CC是共阴极数码管显示器。显示器的A、B、C、D、E、F、G、DP是数码管显示器的I/O口，是段选信号；显示器的1、2、3、4、5、6、7、8是它的位选信号，即从左到右8位显示字符。段码线控制显示的字型，位选线控制该显示位的亮或暗。

（2）数码管显示器有静态显示和动态显示两种方式。静态方式即每位的段选线分别与一个8位锁存器的输出口相连，静态方式编程容易，但占用I/O线资源较多；动态方式即将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制。

⭐️由于本次设计显示位数比较多，所以选择动态显示方式，将段选信号接到8255A的PA口，位选信号接到8255A的PB口，从左侧开始各两位分别显示：时、分、秒，中间用 “-” 分隔，即显示形式为：小时-分钟-秒。