電子秒表課程設(shè)計

1、計算機硬件技術(shù)課程設(shè)計自動化工程學(xué)院班級: 姓名: 學(xué)號: 設(shè)計題目： 9、電子秒表設(shè)計2015年1月一、設(shè)計題目：電子秒表設(shè)計設(shè)計一個可任意啟動/停止的電子秒表，要求用 6 位 LED 數(shù)碼顯示，計時單位為 1/100 秒。利用功能鍵進行啟/?？刂?。其功能為：上電后計時器清0，當(dāng)?shù)谝淮危ɑ蚱鏀?shù)次）按下啟/停鍵時開始計數(shù)。第2 次（或偶數(shù)次）按下該鍵時停止計時，再一次按啟/停鍵時清零后重新開始計時?？捎瞄_關(guān)控制，也可用按鍵控制。二、設(shè)計目的通過本項課程設(shè)計，對微機原理課程中涉及的芯片結(jié)構(gòu)、控制原理、硬件編程等方面有一定的感性認(rèn)識和實踐操作能力，更好的理解微機原理課程中講述的基本原理和概念。進行

2、微機原理課程設(shè)計前，應(yīng)學(xué)習(xí)并掌握了8086/8088 匯編語言編程方法， 掌握了 8255 、 8253 存儲器等芯片的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握了芯片編程控制的方法。三、 設(shè)計方案以及論證1 、整體設(shè)計思想使用 8253 工作在方式0 計數(shù)，對1/100S 計數(shù)，并講計數(shù)值寫入bl 中并與 100 比較若不相等，則將計數(shù)值裝換為10 進制后送8255 控制端顯示，如相等則1S 計數(shù)程序加1 之后并與59 比較若不相等則將計數(shù)值裝換為10 進制后送 8255 控制端顯示，如相等則1min 計數(shù)程序加1 之后并與59 比較若不相等則將計數(shù)值裝換為10 進制后送8255 控制端顯示，如相等則計數(shù)程序

3、加 1 之后產(chǎn)生溢出，跳轉(zhuǎn)清零程序?qū)⒂嫈?shù)清零，同時數(shù)碼管清零。2 、使用各芯片的作用及工作原理1 ）定時器/ 計數(shù)器8253用系統(tǒng) 8253 定時器提供的55ms 定時單位，設(shè)計秒表定時程序。有關(guān)系統(tǒng)定時方法：PC 機系統(tǒng)中的8253 定時器 0 工作于方式3，外部提供一個時鐘作為 CLK信號，頻率：f=1.1931816MHz 。定時器0輸出方波的頻率：fout=1.1931816/65536=18.2Hz。輸出方波的周期 Tout=1/18.2=54.945ms0 8253A 每隔55ms引起一次中斷，作為定時信號?？捎?5945ms作基本計時單位。用BIOS調(diào)用INT 1AH可以取得該定

4、時單位。例：1秒= 18.2 (計時單位)8253的引腳圖及硬件連接圖如下圖示：D7D?D5D4D3MD1DOCLUOUTO&ATB05NP242322220帕帕17骨/14位Vcc 而 而 * A1 AO CLK2 OU12 GATES CLK1 OUT1 GATE1DOCLKQDIGATEDD2QUTQD3D5GATE1D6OUT1D7DLK2 而GATE?而OUT2曲 AlDS口 5”.硬件連接圖8253引腳圖當(dāng)A1A0分別為00 01 10 11時分別選中三個通道和控制字寄存器在 8088系統(tǒng)中，8088的A1A0分別與8253的A1A0相連在8086系統(tǒng)中，通 常將8253的

5、8位數(shù)據(jù)線與8086的低8位相連，即使用偶地址，所以8086 的A2A1分別與8253的A1A0相連。計數(shù)器(0 2)即三個計數(shù)器/定時器通 道。每個通道包括：8位控制字寄存器、16位計數(shù)初值寄存器、減一計數(shù)器和 輸出鎖存器。作定時器用：其 CLK端上的輸入脈沖應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)的、精確的；作計數(shù)器用：對其CLK端上的脈沖計數(shù)，脈沖寬度可以不等。采用減一計數(shù)器，為0時，從OUT端上輸出一個脈沖定時時間 =時鐘脈沖周期X預(yù)置的計數(shù) 初值?？刂乒δ鼙鞢SRDWRA1A0功能0100 0寫計數(shù)器00100 1寫計數(shù)器10101 0寫計數(shù)器20101 1寫控制字寄存器0010 0讀計數(shù)器00010 1讀計數(shù)器1

6、0011 0讀計數(shù)器20011 1無操作1XXX X禁止使用011X X無操作每個通道：CLK計數(shù)脈沖或標(biāo)準(zhǔn)脈沖輸入端GATE允許端，當(dāng) GATE=1時允許UT計數(shù)值為0時輸出一個脈沖計數(shù)由于8253的讀/寫操作對系統(tǒng)時鐘沒有特殊的要求，因此它幾乎可以應(yīng)用 與由任何一種微處理器組成的系統(tǒng)中，可作為可編程的方波頻率發(fā)生器、分頻 器、實時時鐘、事件計數(shù)器和單脈沖發(fā)生器等。8253是一片具有三個獨立的16位計數(shù)器通道的可編程定時器/計數(shù)器芯 片。每個通道都可以編程設(shè)定 3種工作方式之一種；8253由以下幾個部分組 成：(1)數(shù)據(jù)總線緩沖器(8位、三態(tài)、雙向)；(2)讀/寫控制邏輯；CS:片選信號，低

7、電平有效；RD:讀信號，低電平有效；WR:寫信號，低電平有效；A1A0 :端口選擇信號三個通道(0 2),由A0, A1控制選擇；(4) 一個控制寄存器；褥線沖器般總埸器RDWKAiAOKLbfcl*8%內(nèi)總線仁B- .制部件AU總住)邪,)AHL 控制 部件TA-10 V PC7-PC4Y/U-k L0V7 PC3-PC0_k 1O10PA'PAOPA3PA2PA1PAO-KDCS一GND AI -A0-PC7PC6PC 5PC4PCC PC1 PC2 PC3 -PBO-FBIPB2140r39i36437535635734833g32108255 31H301229132S1427

8、152516251724IS23192220X 二1011-1-4567CCB7S6B5B4S3HEHFiRDDDDDDDDVPEPEPEFEPE內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖2）用可編程并行接口芯片8255的PA 口以及PB 口實現(xiàn)數(shù)碼管輸出，PC 口 實現(xiàn)按鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示輸出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 片，它具有A、B、C三個并行接口，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-

9、選通輸入/出方式、方式2-雙 向選通工作方式。8255工作方式控制字和C 口按位置位/復(fù)位控制字格式如圖所示：CL11U 附 agR l ri 不由c in ti'iDf工 DSD：D1Q 0 fl Q1 a ：i i2 oldj a l i4 I o a4 L 0 t« L L 0二 t 1 1出入 rI星a隹出i讓人A j£il« o方式口 i fjci d0酬IL1詞A.0001 'IU ： r L2bi un掂位夏他/夏世控葡字3. 鎖存器 27374LS273 是 8 位數(shù)據(jù) /地址鎖存器，他是一種帶清除功能的8D 觸發(fā)器，F(xiàn)面介紹一下他

10、的管腳圖功能表等資料。(1) .1腳是復(fù)位CLR,低電平有效，當(dāng)1腳是低電平時 輸出腳2(Q0)、5(Q1)、 6(Q2) 、 9(Q3) 、 12(Q4) 、 15(Q5) 、 16(Q6) 、 19(Q7) 全部輸出0,即全部復(fù)位 ;(2) .當(dāng)1腳為高電平時，11(CLK)腳是鎖存控制端，并且是上升沿觸發(fā)鎖存, 當(dāng) 11 腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、 4、 7、 8、 13、 14、 17、 18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0) 、 5(Q1) 、 6(Q2)、 9(Q3) 、12(Q4) 、 15(Q5) 、 16(Q6) 、 19(Q7) 上 .(TOP VIEW)

11、d4 q+ CPCONNECTION DIAGRAM DIP13 1211此匚07 s % 比 第 % 司 而國 FiTi nr! nri rrrLOADING (Note a)PIN NAMESHIGHLOWCPClock (Active high Going Edge inputQ5UL0.S U.L口%Data Inputs0.6 UL0.25 U,LWM 的腌 rR 氨解(Actwe LOW) Input0.5 UI.075 U.LQft-Q?Register Ouipuis1DU.L5 UI.NOTES；a)1 TTL Unit Load ftj.L)=« iiA KGHT

12、ITmA LOW.TRUTH TABLE麗CPD*QxL H HX_nX HLLHLr high Logic Level L-LCM Logic Lev«X = Immaterial741s273管腳功能:1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。4、譯碼器741s154741s154為4- 16線制譯碼器具引腳圖如下圖所示= 3 1H 口:,SuIOO1 -T口 口；HQ3 iGq-IOSi rzie- 0日- i li i rn liG B 獷I 0 1系 IQ 1 SF|Q 1-4I 1 S5、7段數(shù)碼管數(shù)碼管要正常顯示，就要來驅(qū)

13、動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一 個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行 驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5X8=40根I/O端口來驅(qū)動，實際應(yīng)用時必 須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動態(tài)顯示驅(qū)動數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動 態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"A,B,C,D,E,F,

14、G,DP"的同名端連在一起， 另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O線控制。ffiisMeB，9麻|E|E硼即幽嘯匕送 跳4ftm國a就Bo£l0aE)0uBdBB£EISu8口占匕匕EE匕raEBtlCrt OSB dH US Eb 力¥BDB ejbgsl總償£三日I。期卿期R四、程序流程圖BCD碼調(diào)整指令10進制顯示五、程序代碼a1equ 0000hb1equ 0002hc1equ 0004hctr1 equ 0006h;8255 各端口地址a2 equ 0200h;8253 計數(shù)器 0 端口地址c

15、tr2 equ 0206h;8253 控制端口地址a3 equ 0100hdata segmentdbkeynum 0EEH,0DEH,0BEH,7EH,0EDH,0DDH,0BDH,7DH,0EBH,0DBH,0BBH,7BH,0E7H,0D7H,0B7H,77Htab db 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71Hbufdb 0,0,0,0buf1db 0,0,0,0,0,0,0,0buf2db 0,0; 前為第一開關(guān)次數(shù)buf3db 80 dup(?)data endscode segment '

16、;code'assume ds:data,cs:codestart: mov ax,datamov ds,ax ; 設(shè)中斷入口地址設(shè)置mov ax,0mov es,axmov di,08mov ax,offset intr_keycldstoswmov ax,seg intr_keystoswmov ax,data; 編程初始化mov es,ax;8255 寫入控制字mov al,10001001b ;A 口 B 口輸出顯示，C 口高四位低四位輸入mov dx,ctr1out dx,aln3:call jishujmp n3n2:lea si,buf2mov bh,00hmov bl,

17、1hsilea di,buf3add di,bxadd bl,8mov 1hsi,bllea si,buf1cldmov cx,8rep movsbn4: call disjmp n4n5:lea si,buf2mov bh,00hmov bl,1hsicmp bl,0jz n1lea di,buf1sub bl,8mov 1hsi,bllea si,buf3add si,bxcldmov cx,8rep movsbn6:call disjmp n6n1:call qinlinjmp n1;jmp startjishu proc near ;計數(shù)子程序lea si,bufmov bl,sicm

18、p bl,100jnz s651: mov bl,0mov si,blmov ah,1hsicmp ah,59jz s2inc ahmov 1hsi,ahjmp s652: mov ah,0mov 1hsi,ahmov ah,2hsiinc ahmov 2hsi,ah jmp s6s6:call chumov cx,3s5:call disloop s5call delay1sinc byte ptrsiretjishu endpchu proc ;rukou al;數(shù)處理子程序push sipush bxmov bl,4lea di,buf1lea si,bufnext:lodsbmov a

19、h,00mov cl,10div clxchg ah,alstosbmov al,ahstosbdec bljnz next pop bxpop siretchu endpdis proc near;顯示buf1 中的值push bxpush cxlea bx,tablea di,buf1mov cx,8mov ah,7Fhloop1: mov al,dixlat;換碼mov dx,a1out dx,almov dx,b1mov al,ahout dx,almov bh,1call delaycall qp lea bx,tabror ah,1 inc diloop loop1pop cxpo

20、p bxretdis endpdelay1s proc near ;8253 延時子程序push dxpush axmov dx,ctr2 ;8253 控制mov al,00110000bout dx,al;8253 計數(shù)器 0 控制字 方式 0 out 端作為中斷請求信號mov dx,a2mov al,01hout dx,almov al,00hout dx,almov dx,a3M1: in al,dxtest al,01hjz M1 pop axpop dx retdelay1s endpqp proc near;清頻子程序mov al,0ffhmov dx,b1out dx,alret

21、qp endpdelayPROCNEAR ; 內(nèi)部延時子程序PUSHbxPUSHCXwait0:MOVCX,06hwait1:LOOPwait1DECbhJNZwait0POPCXPOPbxRETdelayENDPintr_key proc near;中斷服務(wù)子程序call keytest al,2hjz n1test al,4hjz n5lea di,buf2mov bh,di inc bhmov di,bhtest bh,1hjnz n2jmp n3iretintr_key endpqinlin proc ;鍵盤清零子程序mov ax,0 lea di,bufmov cx,14cldrep

22、 stosbcall disqinlin endpkey proc;讀取鍵盤程序mov dx,c1in al,dxretkey endpcode endsend start程序編譯圖:擺 010 Oil ufdal in.nlk*vruj 兄 dk 0 EEHI. 00£H . OS EHL 7EH . DE D H fcODDH .UBDHL7DH .OEBH.ODBH .t&b db 8FH,06H.5BH .4FH.66H .6DH B?DH .07H TFHFHTH .7CH .Tlii 141 142 143 144 ids 14 147 14Seo、i ri>

23、;QV 0-Ut i*Svd"0七七產(chǎn)241 ,00110000bJx +Ru+ db 0iQ0 hQtufl Hb Q R f。Q ,Q m+。Qbuf& db 0-0 Abu4-3 db SO dup C IHat 也 <? nd?C4-4# « qri*nt *c&d* 1 f uhie di- dal -a . cs ： eodeo-utut ra>v Hl ： k “te卦V novnewnv a novd 管101由步 -3H d. .018now000 與江Jr»P150 in i£w 15 s；1 ,tcld ft 9卡超-3>: . sesi ct:r"k喧yax fdai e* h-dx.aL .laomooibqw ref rldx .JJi i sn LI六、程序運行結(jié)果分析與預(yù)測按下暫停鍵實現(xiàn)暫停功能.WS正器-霏晶繼續(xù)計數(shù)后按下清零鍵實現(xiàn)清零功能Aah!* c工L巴Xa心肝一切才干 RTig- Li '"SO -all:®u*4144.a.-BB-A9*41a.1J q .a-品1!屆a 5，”丫arai"B m " p B '