微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電子鐘設(shè)計(jì)

1、微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單電子鐘設(shè)計(jì)目 錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)i微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表iv目 錄i中文摘要ii一 設(shè)計(jì)任務(wù)描述11.1設(shè)計(jì)題目：11.2設(shè)計(jì)目的11.3設(shè)計(jì)要求11.4電子時(shí)鐘2二 概要設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)內(nèi)容32.2設(shè)計(jì)環(huán)境與器材32.3電路原理與主要芯片功能32.3.1 電路原理32.3.2 8255主要功能42.3.3 8259主要功能52.3.4 8254主要功能6三 程序接線(xiàn)圖及流程圖93.1 實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖93.2 主程序流程圖9四 電子鐘設(shè)計(jì)源程序11五 總結(jié)體會(huì)15六 致 謝16七 參考文獻(xiàn)17中文摘要計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類(lèi)改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微型計(jì)算機(jī)原

2、理控制在這種情況下誕生了。截止今日，微型計(jì)算機(jī)原理控制應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀(guān)我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能ic卡、電子寵物等，這些都離不開(kāi)微型計(jì)算機(jī)原理控制。 微機(jī)控制即微型計(jì)算機(jī)原理控制。是集cpu ,ram ,rom ,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)軟、硬的能力。 本文通過(guò)對(duì)一個(gè)基于微型計(jì)算機(jī)的能實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，詳細(xì)介紹了微

3、型計(jì)算機(jī)原理控制的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示，led顯示原理，微型計(jì)算機(jī)控制的定時(shí)中斷原理。從而達(dá)到學(xué)習(xí)、了解微機(jī)原理控制的相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用。系統(tǒng)由8254、8255、8259等構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘顯示的功能，能進(jìn)行分、秒的顯示。文章后附有電路原理圖，電路接線(xiàn)圖和程序清單，以供讀者參考。因水平有限，難免有疏落不足之處，敬請(qǐng)老師和同學(xué)能給與批評(píng)指正。關(guān)鍵字：電子時(shí)鐘、分頻、定時(shí)中斷原理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、led顯示一 設(shè)計(jì)任務(wù)描述1.1設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)單電子鐘設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)目的通過(guò)一個(gè)學(xué)期對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用學(xué)習(xí)，掌握的知識(shí)還停留在理論的上。但是這是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，讓學(xué)生在學(xué)完該課程之后，進(jìn)行一次課程設(shè)

4、計(jì)，使學(xué)生將課堂所學(xué)的知識(shí)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，初步掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和接口設(shè)計(jì)的方法，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生查閱專(zhuān)業(yè)資料，工具書(shū)或參考書(shū),了解有關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段和軟件工具，并能以圖紙和說(shuō)明書(shū)表達(dá)設(shè)計(jì)思想和結(jié)果的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，不但要培養(yǎng)和提高學(xué)生解決工程具體問(wèn)題,動(dòng)腦動(dòng)手的技術(shù)工作能力，而且還要逐步建立科學(xué)正確的設(shè)計(jì)和科研思想，培養(yǎng)良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，牢固樹(shù)立實(shí)事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。具體要求如下：1、中斷工作原理，定時(shí)計(jì)數(shù)原理，并行通信原理工作原理。2、掌握8259芯片，8254芯片，8255芯片功能，結(jié)構(gòu)。3、掌握8259芯片，8254芯

5、片，8255芯片的編程。4、能運(yùn)用所提到的芯片，設(shè)計(jì)系統(tǒng)并進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足用戶(hù)需求。1.3設(shè)計(jì)要求1、總體內(nèi)容：設(shè)計(jì)一電子時(shí)鐘，能在數(shù)碼管上顯示時(shí)間并計(jì)時(shí)。2、 接口設(shè)計(jì)：根據(jù)題目和所用的接口電路芯片設(shè)計(jì)出完整的接口電路,并在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成電路的連接和調(diào)試通過(guò).3、程序設(shè)計(jì):要求畫(huà)出程序框圖,設(shè)計(jì)出全部程序并給出程序設(shè)計(jì)說(shuō)明和程序注釋。4、前期完成的實(shí)驗(yàn)有：8259a中斷控制器實(shí)驗(yàn)，8254定時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)，8255并行接口實(shí)驗(yàn)。1.4電子時(shí)鐘電子時(shí)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。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有兩種,一是利用組合邏輯電路和時(shí)序電路等中小規(guī)模集成電路來(lái)設(shè)計(jì)；

6、一是利用單片機(jī)編程技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。這兩種設(shè)計(jì)都存在硬件復(fù)雜,設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),成本高等缺點(diǎn)。并且本學(xué)期通過(guò)對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，利用掌握的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐是必要的，以鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立操作能力。而本次課程設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能為：利用定時(shí)器從0開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)，將計(jì)時(shí)的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘計(jì)時(shí)一次，到60秒，分鐘加1，到60分小時(shí)加1。根據(jù)需要，需選擇的芯片有8254，8259，8255，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率1.041667mhz；二 概要設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，利用定時(shí)器從0開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)，將計(jì)時(shí)的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘計(jì)時(shí)一次，到60秒，分鐘加1。根

7、據(jù)需要，需選擇的芯片有8254，8259，8255，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率1.041667mhz；2.2設(shè)計(jì)環(huán)境與器材（1）pc微機(jī)一臺(tái) 用于對(duì)程序的編譯測(cè)試等，同時(shí)還需要對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行控制，提供整個(gè)程序的運(yùn)行平臺(tái)，并且收集和釋放硬件信號(hào)，實(shí)現(xiàn)程序功能。（2）微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái) 此設(shè)備必須能提供8254、8255、8259和數(shù)碼管等必要芯片。并且能通過(guò)接受pc機(jī)傳來(lái)的信息，顯示出相應(yīng)的功能。以支持電子時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)。（8）導(dǎo)線(xiàn)若干條 用于電路和芯片之間的連接。2.3電路原理與主要芯片功能 2.3.1 電路原理首先利用程序硬性規(guī)定分、秒的起始時(shí)間為零。然后通過(guò)8254計(jì)時(shí)器分頻，并將以分得的頻率接通8259中

8、斷控制器，進(jìn)而通過(guò)cpu響應(yīng)可屏蔽中斷達(dá)到按秒計(jì)時(shí)的效果。具體做法是將四個(gè)七段管顯示器接到兩片可并行接口8255芯片上，以此來(lái)控制七段管顯示器的位操作以及段操作。并為之在數(shù)據(jù)段開(kāi)辟一處空間，專(zhuān)門(mén)存放將要顯示的數(shù)位代碼。8254計(jì)時(shí)器將由pc機(jī)給定的頻率加以分頻，得到的新頻率加到8259中斷控制器的中斷請(qǐng)求輸入端。主程序?yàn)榇丝善帘沃袛嘣O(shè)置專(zhuān)門(mén)的中斷向量碼。cpu獲取此中斷向量碼后轉(zhuǎn)向待需解決的程序進(jìn)行操作。而這個(gè)程序便是整個(gè)主程序的心臟。通過(guò)它將使電子鐘的顯示時(shí)間以秒為進(jìn)位，達(dá)到秒、分的增加。2.3.2 8255主要功能8255 可編程外圍接口芯片是 intel 公司生產(chǎn)的通用并行i/o 接口芯

9、片，它具有a、b、c 三個(gè)并行接口，并行接口是以數(shù)據(jù)的字節(jié)為單位與i/o 設(shè)備或被控制對(duì)象之間傳遞信息。cpu 和接口之間 的數(shù)據(jù)傳送總是并行的，即可以同時(shí)傳遞8 位、16 位、32 位等。用+5v 單電源供電，能在以下三種方式下工作：方式0-基本輸入/出方式、方式1-選通輸入/出方式、方式2-雙向選通工作方式。8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如圖2.1所示：圖2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8255 工作方式控制字和c口按位置位/復(fù)位控制字格式如圖2.2所示：圖2.2 置位/復(fù)位控制字格式2.3.3 8259主要功能中斷控制器8259是intel 公司專(zhuān)為控制優(yōu)先級(jí)中斷而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的芯片。它將中斷源優(yōu)先級(jí) 排隊(duì)

10、、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集于一片中，因此無(wú)需附加任何電路，只需對(duì)8259a 進(jìn)行編程，就可以管理8 級(jí)中斷，并選擇優(yōu)先模式和中斷請(qǐng)求方式，即中斷結(jié)構(gòu)可以由用戶(hù)編 程來(lái)設(shè)定。同時(shí)，在不需增加其他電路的情況下，通過(guò)多片8259a 的級(jí)連，能構(gòu)成多達(dá)64 級(jí)的矢量中斷系統(tǒng)。它的管理功能包括：1）記錄各級(jí)中斷源請(qǐng)求，2）判別優(yōu)先級(jí)，確定是否響應(yīng) 和響應(yīng)哪一級(jí)中斷，3）響應(yīng)中斷時(shí)，向cpu 傳送中斷類(lèi)型號(hào)。8259a 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳如圖2.3所示：圖2.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳8259的命令共有7 個(gè)，一類(lèi)是初始化命令字，另一類(lèi)是操作命令。8259a 的編程就是根據(jù) 應(yīng)用需要將初始化命令字icw1

11、-icw4 和操作命令字ocw1- ocw3 分別寫(xiě)入初始化命令寄存器 組和操作命令寄存器組。ocw1-ocw3 各命令字格 式如圖2.4所示，其中ocw1 用于設(shè)置中斷屏蔽操作字，ocw2 用于設(shè)置優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式和 中斷結(jié)束方式的操作命令字，ocw3 用于設(shè)置和撤銷(xiāo)特殊屏蔽方式、設(shè)置中斷查詢(xún)方式以及設(shè) 置對(duì)8259 內(nèi)部寄存器的讀出命令。圖2.4 ocw1-ocw3 各命令字格2.3.4 8254主要功能8254 是intel 公司生產(chǎn)的可編程間隔定時(shí)器。是8253 的改進(jìn)型，比8253 具有更優(yōu)良的性能。8254 具有以下基本功能： 有3 個(gè)獨(dú)立的16 位計(jì)數(shù)器； 每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或十

12、進(jìn)制（bcd）計(jì)數(shù)； 每個(gè)計(jì)數(shù)器可編程工作于6 種不同工作方式；每個(gè)計(jì)數(shù)器允許的最高計(jì)數(shù)頻率為10mhz； 8254 有讀回命令，除了可以讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容外，還可以讀出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。 計(jì)數(shù)脈沖可以是有規(guī)律的時(shí)鐘信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)。計(jì)數(shù)初值公式為n=fclki fouti，其中fclki是輸入時(shí)鐘脈沖的頻率，fouti是輸出波形的頻率。 圖2.5 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖上圖是8254 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖，它是由與cpu 的接口、內(nèi)部控制電路和三個(gè)計(jì)數(shù)器組成。8254 的工作方式如下述： (1) 方式0 ：計(jì)數(shù)到0 結(jié)束輸出正躍變信號(hào)方式。 (2) 方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。

13、(3) 方式2 ：頻率發(fā)生器方式。 (4) 方式3 ：方波發(fā)生器。 (5) 方式4 ：軟件觸發(fā)選通方式。 (6) 方式5 ：硬件觸發(fā)選通方式。8254 的控制字有兩個(gè)：一個(gè)用來(lái)設(shè)置計(jì)數(shù)器的工作方式，稱(chēng)為方式控制字；另一個(gè)用來(lái)設(shè) 置讀回命令，稱(chēng)為讀回控制字。這兩個(gè)控制字共用一個(gè)地址，由標(biāo)識(shí)位來(lái)區(qū)分。當(dāng)讀回控制字的d4 位為0 時(shí)，由該讀回控制字d1d2 位指定的計(jì)數(shù)器的狀態(tài)寄存器內(nèi)容將被鎖存到狀態(tài)寄存器中。狀態(tài)字格式如圖2.6所示：圖2.6 8254狀態(tài)字格式三 程序接線(xiàn)圖及流程圖3.1 實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖 系統(tǒng)的連線(xiàn)圖主要由五個(gè)部分構(gòu)成。8259中斷控制器、8255并口控制器、8254定時(shí)計(jì)數(shù)器、鍵盤(pán)

14、及數(shù)碼管顯示單元、開(kāi)關(guān)及l(fā)ed顯示單元構(gòu)成。如下圖所示：芯片8254 系統(tǒng)總線(xiàn) 芯片8255 led數(shù)碼管 d0 pb0d1 pb1d2 pb2d3 pb3d4 pb4d5 pb5d6 pb6d7 pb7wr rd pa0cs pa1a0 pa2a1 pa3xd0xd1xd2xd3xd4xd5xd6xd7iow#ior#ioy3 ioy0xa1xa2clkmir7+5vabcdefghx1x2x3x4d0d1d2d3d4d5d6d7wrrdcsa0a1clk0out0gate0 圖3.4 實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖3.2 主程序流程圖主程序的流程圖是對(duì)整個(gè)程序的邏輯的圖象表示。首先是設(shè)置8254、8255、8

15、259的各個(gè)端口地址。接著初始化各個(gè)芯片，開(kāi)始計(jì)時(shí)，并通過(guò)8259中斷控制時(shí)間的正確顯示。在整個(gè)過(guò)程中都在檢測(cè)是否有銨鍵響應(yīng)。有則停止，沒(méi)有則返回繼續(xù)執(zhí)行。圖3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程圖四 電子鐘設(shè)計(jì)源程序my8255_a equ 0600h my8255_b equ 0602h my8255_c equ 0604h my8255_mode equ 0606h a8254 equ 06c0h b8254 equ 06c2hc8254 equ 06c4hcon8254 equ 06c6hsstack segment stack dw 32 dup(?)sstack endsdata segment dt

16、abledb 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h db 7fh,6fh msecdw 0 sec db 0 mindb 0data ends code segment assume cs:code,ds:data,ss:sstackstart: push dsmov ax, 0000hmov ds, axmov ax, offset mir7;取中斷入口地址mov si, 003ch;中斷矢量地址mov si, ax;填irq7的偏移矢量 確定地址 mov ax, cs ;段地址mov si, 003ehmov si, ax;填irq7的段地址矢量clipop ds

17、 ;初始化主片8255mov dx,my8255_mode mov al,81h out dx,al;初始化主片8254mov dx,con8254 mov al,36h out dx,al mov dx,a8254 mov al,0e8h out dx,al mov al,03h out dx,al ;初始化主片8259mov al, 11hout 20h, al;icw1mov al, 08hout 21h, al;icw2mov al, 04hout 21h, al;icw3mov al, 01hout 21h, al;icw4mov al, 6fh;ocw1out 21h, alsti

18、 mov ax,data mov ds,ax mov si,3000h mov al,00h mov si,al mov si+1,al mov si+2,al mov si+3,al mov di,3003hbegin: call dis call clearjmp begin mir7:sti push axpush simov ax,msec inc ax mov msec,ax cmp ax,1000 jb mret mov ax,0mov msec,ax mov al,secadd al,1daa mov sec,alcmp al,60hjb mtodismov al,0mov se

19、c,almov al,minadd al,1daamov min,almtodis: mov al,secmov ah,almov si,3000hand al,0fhmov si,alror ah,1ror ah,1ror ah,1ror ah,1and ah,0fhmov si+1,ahmov al,minmov ah,aland al,0fhmov si+2,alror ah,1ror ah,1ror ah,1ror ah,1and ah,0fhmov si+3,ahmret:mov al, 20hout 20h, al;中斷結(jié)束命令pop sipop axiretclear: mov

20、dx,my8255_b mov al,00h out dx,al retdis: push ax mov si,3000hmov dl,0f7hmov al,dlagain: push dx mov dx,my8255_a out dx,al mov al,si mov bx,offset dtable and ax,00ffh add bx,ax mov al,bx mov dx,my8255_b out dx,al call dallyinc si pop dx mov al,dltest al,01h jz out1ror al,1 mov dl,aljmp againout1: pop

21、 axretdally : push cx mov cx,000fh t1: mov ax,002fht2: dec ax jnz t2 loop t1 pop cx retcode ends end start五 總結(jié)體會(huì)通過(guò)近一周的課程設(shè)計(jì)時(shí)間，課程設(shè)計(jì)的基本目的達(dá)到了。另外還有很多其它有益的地方。本系統(tǒng)完成了電子時(shí)鐘的基本功能。利用8254定時(shí)器從0開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)，將計(jì)時(shí)的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘個(gè)位計(jì)時(shí)一次；到10秒，秒鐘十位計(jì)時(shí)一次；到60秒，分鐘個(gè)位計(jì)時(shí)一次；到10分，分鐘十位計(jì)時(shí)一次。數(shù)字變動(dòng)信息通過(guò)8255送數(shù)碼管顯示。期間通過(guò)8259中斷控制器實(shí)現(xiàn)秒到分的轉(zhuǎn)變，準(zhǔn)確實(shí)

22、現(xiàn)了計(jì)時(shí)。隨著科技的進(jìn)步電子時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方法已經(jīng)很多，由傳統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變到軟件實(shí)現(xiàn)，而且起精確程度也大大的提高，且實(shí)現(xiàn)方法也越來(lái)越簡(jiǎn)單。在這里是在學(xué)完了微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)，所以這里是基于微機(jī)原理的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的，首先應(yīng)該畫(huà)出硬件設(shè)計(jì)圖，這個(gè)過(guò)程是基礎(chǔ)，然后是流程圖，這個(gè)是重點(diǎn)，流程圖的完成在很大程度上等于程序的完成，然后是程序的編寫(xiě)。通過(guò)輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)，同學(xué)們的相互幫助，我收獲了很多，也通過(guò)設(shè)計(jì)增強(qiáng)了自己動(dòng)手的能力，同時(shí)也對(duì)自己所學(xué)到的知識(shí)作一個(gè)肯定。學(xué)好這門(mén)課程在自己今后的學(xué)習(xí)和工作中都有很大的作用，對(duì)自己以后的幫助也很大.這次課程設(shè)計(jì)給我的最大的印象就是如果自己有了興趣，就動(dòng)手去做，困難在你的勇氣和毅力下是抬不了頭的。而在這次課程設(shè)計(jì)中，也是對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用的復(fù)習(xí)。同時(shí)在設(shè)計(jì)中使我的編程水平提高了一大步，使我認(rèn)識(shí)到合作的可貴。這次設(shè)計(jì)涉及到很多芯片的應(yīng)用，最大特點(diǎn)是軟，硬件的結(jié)合，對(duì)動(dòng)手能里的要求很