微機(jī)原理電子時(shí)鐘

1、目 錄一、課程設(shè)計(jì)目的二、課程設(shè)計(jì)要求三、基本工作原理及系統(tǒng)框圖四、芯片簡(jiǎn)介及初始化4.1、8255簡(jiǎn)介及初始化4.2、8253簡(jiǎn)介及初始化4.3、8259簡(jiǎn)介及初始化五、軟件程序設(shè)計(jì)5.1、主程序流程圖5.2、電子時(shí)鐘中斷處理程序流程圖5.3、顯示模塊流程圖5.4、總程序代碼六、設(shè)計(jì)總結(jié)七、參考文獻(xiàn)一、課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計(jì)技術(shù)，充分認(rèn)識(shí)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐能夠進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)和理解，使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能

2、力得到全面提高。1. 熟練掌握8086/88教學(xué)系統(tǒng)的基本操作和調(diào)試程序的各種指令。2. 掌握8259中斷控制器的工作原理和應(yīng)用編程方法，練習(xí)編寫(xiě)中斷程序的方法。3. 掌握8255的各種工作方式及其應(yīng)用編程。4. 掌握8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理、工作方式及其應(yīng)用編程。5. 熟悉編程及調(diào)試程序的方法。二、課程設(shè)計(jì)要求: （1）用8255的A口驅(qū)動(dòng)六個(gè)七段數(shù)碼管（LED）的字段，B口驅(qū)動(dòng)六位七段數(shù)碼管（LED）的位控端，右側(cè)開(kāi)始各兩位分別顯示：時(shí)、分、秒。（2）七段數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描工作方式，每位輪流顯示的時(shí)間<2ms，掃描頻率>50HZ，采用8253定時(shí)中斷方式，在中斷服務(wù)程序中

3、完成顯示位和內(nèi)容的輪換。(3) 以8253定時(shí)中斷的時(shí)間2ms為基本單位，可設(shè)置計(jì)數(shù)變量單元Tim2ms、Tim1（秒單元）、Tim2（分單元）、Tim3（時(shí)單元）。每進(jìn)入中斷服務(wù)程序一次Tim2ms+1，當(dāng)Tim2ms=500時(shí)清0，Tim1+1；當(dāng)Tim1=60時(shí)清0，Tim2+1；當(dāng)Tim2=60時(shí)清0，Tim3+1；Tim3=24時(shí)清0 三：基本工作原理及系統(tǒng)框圖：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘主要由顯示模塊、時(shí)鐘控制模塊和時(shí)鐘運(yùn)算模塊三大部分組成。以8086微處理器作CPU， 8253做定時(shí)器對(duì)一個(gè)頻率為1MHZ的時(shí)鐘信號(hào)定時(shí),在寫(xiě)入控制字與計(jì)數(shù)初值后，每到2ms定時(shí)器就啟動(dòng)工作，即當(dāng)計(jì)數(shù)器減到

4、1時(shí)，輸出端OUT0輸出一個(gè)CLK周期的低電平，接8259,向CPU申請(qǐng)中斷,主要用8259A的IRQ2的中斷服務(wù)程序完成秒、分、時(shí)的運(yùn)算即計(jì)時(shí)功能,8255A負(fù)責(zé)將內(nèi)存里的時(shí)位,分位,秒位值輸出到數(shù)碼管。.本設(shè)計(jì)由8259A中斷控制器、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器、8255A接口芯片、LED數(shù)碼顯示管組成。電子時(shí)鐘的顯示格式HH：MM：SS由左到右分別為時(shí)、分、秒，每百分之一秒對(duì)百分之一秒寄存器的內(nèi)容加一，并依次對(duì)秒、分、小時(shí)寄存器的內(nèi)容加一，六個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示時(shí)、分、秒的當(dāng)前值。最大記時(shí)23：59：59超過(guò)這個(gè)時(shí)間時(shí)分秒位都清零從00：00：00重新開(kāi)始。設(shè)計(jì)過(guò)程：（1）在主程序中要分別對(duì)8253

5、、8259、8255進(jìn)行初始化編程。（2）8255的A口、B口都設(shè)為方式0，為基本的輸入輸出方式。（3）在中斷服務(wù)程序中對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)滿10次時(shí)就進(jìn)行一次時(shí)、分、秒的處理。時(shí)、分、秒分別對(duì)應(yīng)6個(gè)存儲(chǔ)單元，分別存放時(shí)、分、秒的十位和個(gè)位。當(dāng)中斷次數(shù)滿10次時(shí)，將秒的個(gè)位加1，同理對(duì)分，時(shí)作相應(yīng)處理。（4）七段數(shù)碼管顯示作為子程序，對(duì)時(shí)、分、秒對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容分別取出并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，從8255的B口輸出，A口輸出對(duì)應(yīng)位的位選信號(hào)，延時(shí)后進(jìn)行下一位的顯示。系統(tǒng)框圖：四、芯片簡(jiǎn)介及初始化4.1 8259芯片介紹及初始化中斷控制器8259A 是專門(mén)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

6、源優(yōu)先排隊(duì)、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)可以由用戶編程來(lái)設(shè)定。同時(shí)，在不需要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)。 圖1 8259芯片8259A的主要功能如下：一片8259A可以接受并管理8級(jí)可屏蔽中斷 請(qǐng)求，通過(guò)9片8259A級(jí)聯(lián)可擴(kuò)展至64級(jí)可屏蔽中斷優(yōu)先控制。對(duì)每一級(jí)中斷都可以通過(guò)程序來(lái)屏蔽或允許在中斷響應(yīng)周期，8259A可為CPU提供相應(yīng)的中斷類型碼。具有多種工作方式，并可通過(guò)編程來(lái)加以選擇。通過(guò)初始化編程向8259A

7、寫(xiě)入相應(yīng)的初始化命令I(lǐng)CW，可以使芯片處于一個(gè)規(guī)定的基本工作方式，并在此方式下進(jìn)行工作。8259A的初始化命令字共有4個(gè)ICW1-ICW4，進(jìn)行初始化時(shí)要求ICW1-ICW4按一定的順序?qū)懭?。中斷控制?259的初始化為：ICW1，用來(lái)指示ICW1的標(biāo)志的D4=1，LTIM為0（即中斷請(qǐng)求為邊沿觸發(fā)方式），系統(tǒng)只用一片8259，所以SNGL為1，因?yàn)槌跏蓟绦驅(qū)⒂玫絀CW4，所以，ICW4為1；ICW2設(shè)置中斷類型碼的初始化命令字，必須寫(xiě)到8259的奇地址端口中，ICW2是任選的，而ICW2一旦確定下來(lái)，8259的8個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入引腳IR0IR7所對(duì)應(yīng)的8個(gè)中斷類型碼也確定了；ICW4方式

8、控制初始化命令字，它也要求寫(xiě)入奇地址端口，不過(guò)ICW4并不總是需要寫(xiě)入的，只有在ICW1的第0位為1時(shí)，才有必要設(shè)置ICW4，其中，D7D5三位總是為0，作為ICW4的標(biāo)識(shí)碼，SFNM位為0，BUF位為0，M/S位為0，AEOL位為0，D0為為1表示8259當(dāng)前所在的系統(tǒng)為16位或32位系統(tǒng)初始化程序：mov al,13hmov dx,0020hout dx,al ;icw1 mov al,08h mov dx,0021h out dx,al ; icw2 mov al,01h out dx,al ; icw4 mov al,0fbh out 21h,al ; 8259 ocw1 4.2 82

9、53芯片介紹及初始化 圖28253芯片8253是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，有幾種芯片型號(hào)，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計(jì)數(shù)速率有所差異，例如8253（2.6MHz）,8253-5(5MHz) 8253內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制 字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門(mén)控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù) 器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出

10、鎖存器OL。8253初始化：做為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253，在設(shè)置好計(jì)數(shù)初值（即定時(shí)常數(shù)）后，便開(kāi)始減1計(jì)數(shù)，為0時(shí)，輸出一個(gè)信號(hào)；控制字設(shè)置：BCD為設(shè)置為計(jì)數(shù)值為二進(jìn)制格式，模式選擇為模式2（即為分頻器，當(dāng)控制字寫(xiě)入后，輸出段OUT變?yōu)楦唠娖阶鳛槌跏紶顟B(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)初值寫(xiě)入初值寄存器后，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)初值被寫(xiě)到計(jì)數(shù)執(zhí)行部件，然后計(jì)數(shù)執(zhí)行部件做減1計(jì)數(shù)，減到1時(shí)，輸出端OUT變?yōu)榈碗娖?；完成一次?jì)數(shù)過(guò)程后，輸出端OUT又變?yōu)楦唠娖?，開(kāi)始一個(gè)新的計(jì)數(shù)過(guò)程，由此可以周而復(fù)始的進(jìn)行下去），讀寫(xiě)指示位為先寫(xiě)低8位字節(jié)，在讀寫(xiě)高8位字節(jié)，計(jì)數(shù)器選擇計(jì)數(shù)器0。其中8253的計(jì)數(shù)初值為2000，當(dāng)

11、接1MHZ的脈沖時(shí)，分頻后的輸出值為0.01S。8253的初始化程序：mov al,34h mov dx,4Bhout dx,almov dx,48hmov ax,2000out dx,almov al,ahout dx,al ; 82534.3 8255芯片介紹及初始化8255特性：(1)一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口.(2)具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口,即使3組8位的I/O口為PA口,PB口和PC口.它們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口 (高4位,PC4PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A組可設(shè)置為基本

12、的I/O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I /O3種模式;B組只能設(shè)置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定.圖38255芯片8255引腳功能：RESET:復(fù)位輸入線CS:芯片選擇信號(hào)線RD:讀信號(hào)線WR:寫(xiě)入信號(hào)D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線 PA0PA7:端口A輸入輸出線PB0PB7:端口B輸入輸出線PC0PC7:端口C輸入輸出線A0,A1:地址選擇線8255初始化：可并行通信接口8255的控制字是方式選擇控制字，A口工作在方式0（即基本輸入輸出方式）下，并且為輸出狀態(tài)，B口工作在方式0下，為輸出口，C口為輸出口，其初始化為：8255控制口地

13、址為63h8255初始化程序：mov dx,63h mov al,10000000b out dx,al ;8255五、軟件程序設(shè)計(jì)5.1程序主流程圖：5.2電子時(shí)鐘中斷處理程序流程圖：保護(hù)寄存器秒位加110秒位加1計(jì)數(shù)單元減1分位加1計(jì)滿1秒了嗎？計(jì)滿10秒了嗎？計(jì)滿60秒了嗎？計(jì)滿10分了嗎？計(jì)滿60分了嗎？10分位加1將字符轉(zhuǎn)換為段碼時(shí)位加1計(jì)滿10小時(shí)了嗎？輸出段碼輸出位碼恢復(fù)寄存器位碼右移1位中斷返回10時(shí)位加1NYNNNNNYYYYY5.3顯示模塊流程圖：時(shí)、分轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，存到內(nèi)存單元中計(jì)算時(shí)、分的各位數(shù)值在TABLE中對(duì)應(yīng)編碼結(jié)束開(kāi)始依次在61H段輸出到LED顯示5.4總程序代

14、碼：PORTBIT EQU 61HPORTSEG EQU 60HCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ORG 1000HSTART: MOV AX,CS MOV DS,AX MOV DX,63H ;8255控制寄存器地址 MOV AL,10000000B ;CW1=80H OUT DX,AL ;8255 MOV AL,34H ;0011 0100B CW0方式2 MOV DX,4BH;8253控 OUT DX,AL MOV DX,48H MOV AX,2000 ;500Hz,2ms OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ; 8253 MOV AL,13H

15、 ;0001 0011B ICW1 單片，邊沿觸發(fā)，要ICW4 MOV DX,0020H ;PC/XT偶地址 OUT DX,AL ;ICW1 MOV AL,0BH;0000 1011B 中斷類型號(hào)B MOV DX,0021H;PC/XT奇地址 OUT DX,AL ; ICW2 MOV AL,01H ;8259 D7-D0與總線直連，中斷非自動(dòng)結(jié)束，處于8086系統(tǒng) OUT DX,AL ; ICW4 MOV AL,0F7H ;1111 0111 開(kāi)放IR3 OUT 21H,AL ; 8259 OCW1 MOV AX,0 MOV DS,AX MOV AX,OFFSET INTR1 MOV DI,0

16、02CH MOV DI,AX INC DI INC DI MOV AX,CS MOV DI,AX INC DI INC DI MOV BP,0H MOV AL,CS:BP+BIT OUT PORTBIT,AL ROL AL,1 MOV CS:BP+BIT,AL MOV SI,OFFSET BUF MOV AL,SI MOV BX,OFFSET TABLE XLAT OUT PORTSEG,AL INC SI STI BEGIN: CMP CS:BP+TIME,1000 JNZ BEGIN MOV AL,0 MOV CS:BP+TIME,0 MOV DI,OFFSET BUF MOV AL,DI

17、+00 MOV CH,DI+01 MOV CL,4 ROL CH,CL OR AL,CH ADD AL,1 DAA MOV CH,AL AND AL,0FH MOV DI+00,AL MOV AL,CH AND AL,0F0H ROR AL,CL MOV DI+01,AL MOV AL,CH CMP AL,60H JNZ BEGIN MOV AL,00 MOV DI+00,AL MOV DI+01,AL MOV AL,DI+02 MOV CH,DI+03 MOV CL,4 ROL CH,CL OR AL,CH ADD AL,1 DAA MOV CH,AL AND AL,0FH MOV DI+0

18、2,AL MOV AL,CH AND AL,0F0H ROR AL,CL MOV DI+03,AL MOV AL,CH CMP AL,60H JNZ BEGIN MOV AL,00 MOV DI+02,AL MOV DI+03,AL MOV AL,DI+04 MOV CH,DI+05 MOV CL,4 ROL CH,CL OR AL,CH ADD AL,1 DAA MOV CH,AL AND AL,0FH MOV DI+04,AL MOV AL,CH AND AL,0F0H ROR AL,CL MOV DI+05,AL MOV AL,CH CMP AL,24H JNZ A MOV AL,00 MOV DI+04,AL ;時(shí)低 MOV DI+05,AL A: JMP BEGININTR1: ;中斷程序MOV BX,OFFSET TABLE MOV AL,CS:BP+BIT OUT 61H,AL MOV AL,SI XLAT OU