基于微機原理電子時鐘課程設計

年4月19日基于微機原理電子時鐘課程設計文檔僅供參考目錄一、課程設計要求及目的 2二、開發(fā)環(huán)境及設備 21、設計環(huán)境 22、設計所用設備 2三、設計思想與原理 21、設計思想 22、設計原理 31、內(nèi)容 32、要求 33、設計環(huán)境 44、設計所用設備 4三、設計所用芯片結(jié)構(gòu) 41、8259A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 42、8255芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 53、8255端口地址 64、8254芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 65、8254引腳圖如圖3示，各引腳功能如下。 7四、具體模塊設計 81、概述 82、主程序模塊 83、小鍵盤模塊 94、顯示模塊 105、定時模塊 106、中斷處理模塊 107、芯片引腳 11五、程序流程圖 121、主程序流程圖如圖6所示 122、鍵盤掃描程序流程圖：（KEY）如圖7所示 133、中斷處理程序流程圖如圖8所示： 14六、心得體會 15附錄一：參考書目 15附錄二相關程序 16一、課程設計要求及目的1、用8255的A口驅(qū)動六個七段數(shù)碼管（LED）的字段，C口驅(qū)動六位七段數(shù)碼管（LED）的為控制端，右側(cè)兩位顯示分值，左側(cè)兩位顯示秒值，2、數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式，用8253做定時器（采用查詢方式），每位顯示的時間<5ms，掃描頻率>50HZ。3以5ms為基本時間單位，計數(shù)產(chǎn)生秒時間值，秒計數(shù)到60時對分計數(shù)，分計數(shù)到60時對時計數(shù)。二、開發(fā)環(huán)境及設備1、設計環(huán)境PC機一臺、windowsXP系統(tǒng)、實驗箱、導線若干。2、設計所用設備8254定時器：用于產(chǎn)生秒脈沖，其輸出信號可作為中斷請示信號送IRQ2。8255并口：用做接口芯片，和小鍵盤相連。8259中斷控制器：用于產(chǎn)生中斷。LED：七個LED用于顯示時：分：秒值。小鍵盤：用于控制設置。三、設計思想與原理1、設計思想本系統(tǒng)設計的電子時鐘以8088微處理器作為CPU，用8254做定時計數(shù)器產(chǎn)生時鐘頻率，8255做可編程并行接口顯示時鐘和鍵盤電路，8259做中斷控制器產(chǎn)生中斷。在此系統(tǒng)中，8254的功能是定時，接入8254的CLK信號為周期性時鐘信號。8254采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8254的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔20ms，8254的OUT0端就會輸出一個負脈沖的信號，此信號接8259的IR2，當中斷到50次數(shù)后，CPU即處理，使液晶顯示器上的時間發(fā)生變化。其中8259只需初始化ICW1，其功能是向8259表明IRx輸入是電瓶觸發(fā)方式還是上升沿觸發(fā)方式，是單片8259還是多片8259。8259接收到信號后，產(chǎn)生中斷信號送CPU處理。2、設計原理利用實驗臺上提供的定時器8254和擴展板上提供的8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設計一個電子時鐘，由8254中斷定時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預置。電子時鐘的顯示格式HH：MM：SS由左到右分別為時、分、秒，最大記時59：59：59超過這個時間時分秒位都清零從00：00：00重新開始?；竟ぷ髟恚好堪俜种幻雽Π俜种幻爰拇嫫鞯膬?nèi)容加一，并依次對秒、分、小時寄存器的內(nèi)容加一，六個數(shù)碼管動態(tài)顯示時、分、秒的當前值。1、內(nèi)容利用實驗臺上提供的定時器8254和擴展板上提供的8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設計一個電子時鐘，由8254中斷定時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預置。電子時鐘的顯示格式HH：MM：SS由左到右分別為時、分、秒，最大記時59：59：59超過這個時間時分秒位都清零從00：00：00重新開始。2、要求本實驗要求設計一個定時顯示裝置，用六個數(shù)碼管顯示時間，用小鍵盤控制計時，設置和顯示時間。系統(tǒng)一運行就從00點00分00秒開始計時，并在數(shù)碼管上顯示時、分、秒當前值，而且，能夠用鍵盤設置當前時間?；竟ぷ髟恚好堪俜种幻雽Π俜种幻爰拇嫫鞯膬?nèi)容加一，并依次對秒、分、小時寄存器的內(nèi)容加一；六個數(shù)碼管動態(tài)顯示時、分、秒的當前值。C鍵：置初值，顯示00：00：00G鍵：顯示動態(tài)變化（啟動表）；D鍵：顯示靜態(tài)不變（表停止）；E鍵：終止程序，返回DOS；P鍵：設置時：分：秒的值3、設計環(huán)境PC機一臺、windowsXP系統(tǒng)、實驗箱，導線若干。4、設計所用設備8254定時器：用于產(chǎn)生秒脈沖，其輸出信號可作為中斷請示信號送IRQ2。8255并口：用做接口芯片，和小鍵盤相連。8259中斷控制器：用于產(chǎn)生中斷。LED：七個LED用于顯示時：分：秒值。小鍵盤：用于控制設置。三、設計所用芯片結(jié)構(gòu)1、8259A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳中斷控制器8259A是Intel公司專為控制優(yōu)先級中斷而設計開發(fā)的芯片。它將中斷源優(yōu)先排隊、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集中于一片中。因此無需附加任何電路，只需對8259A編程，就能夠管理8級中斷，并選擇優(yōu)先模式和中斷請求方式，即中斷結(jié)構(gòu)能夠由用戶編程來設定。在MD微機系統(tǒng)中，8259芯片工作于單片方式。8259引腳圖如圖1，各引腳功能如下。D7~D0——八條雙向數(shù)據(jù)線；WR（低電平有效）——寫輸入信號；RD（低電平有效）——讀輸入信號；CS（低電平有效）——片選輸入信號；圖18259A圖18259A引腳圖INT——中斷請求信號；INTA（低電平有效）——中斷響應信號；CAS0~CAS2——級聯(lián)信號，形成一條專用8259A總線，以便多片8259A的級聯(lián)；SP/EN——從編程/允許級聯(lián)。在緩沖方式中，可用做輸出信號以控制總線緩沖器的接收和發(fā)送。在非緩沖方式中，作為輸入信號用于表示主片還是從片；IR0~IR7——外部中斷請求輸入線。要求輸入的中斷請求信號是由低電平到高電平的上升沿（并保持高電平到CPU響應時為止）或者是高電平。8259中斷矢量地址與中斷信號之間的關系如表3.1所示：表3.1表3.18259A中斷矢量表中斷序號01234567功能調(diào)用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H~23H24H~27H28H~2BH2CH~2FH30H~33H34H~37H38H~3BH3CH~3FH說明時鐘鍵盤可用可用串行口可用可用可用2、8255芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳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，用+5V單電源供電，能在以下三種工作方式下工作：方式0—基本輸入/輸出方式方式1—選通輸入/輸出方式方式2—雙向選通輸入/輸出方式8255引腳圖如圖2示，各引腳功能如下。D7~D0——與CPU側(cè)連接的八條雙向數(shù)據(jù)線；WR（低電平有效）——寫輸入信號；RD（低電平有效）——讀輸入信號；圖28255引腳圖CS（低電平有效）——片選輸入信號；A0、A1——片內(nèi)寄存器選擇輸入信號；PA7~PA0——A口外設雙向數(shù)據(jù)線；PB7~PB0——B口外設雙向數(shù)據(jù)線；PC7~PC0——C口外設雙向數(shù)據(jù)線；RESET——復位輸入信號3、8255端口地址表3.28255端口地址表表3.28255端口地址表信號線寄存器編址IOY3A口60HB口61HC口62H控制寄存器63H4、8254芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8254可編程定時/計數(shù)器是Intel公司生產(chǎn)的通用外圍芯片之一，有3個獨立的十六位計數(shù)器，技術頻率范圍為0~2MHZ，它所有的技術方式和操作方式都經(jīng)過編程控制。8254的功能用途是：延時中斷可編程頻率發(fā)生器事件計數(shù)器二進倍頻器實時時鐘數(shù)字單穩(wěn)復雜的電機控制器8254有六種工作方式：方式0：計數(shù)結(jié)束中斷方式1：可編程頻率發(fā)生器方式2：頻率發(fā)生器方式3：方波頻率發(fā)生器方式4：軟件觸發(fā)的選通信號（6）方式5：硬件觸發(fā)的選通信號5、8254引腳圖如圖3示，各引腳功能如下。D7~D0——八條雙向數(shù)據(jù)線；WR（低電平有效）——寫輸入信號；RD（低電平有效）——讀輸入信號；CS（低電平有效）——片選輸入信號；A0、A1——片內(nèi)寄存器地址輸入信號；CLK——計數(shù)輸入，用于輸入定時基準脈沖或計數(shù)脈沖；OUT——輸出信號，以相應的電平指示計數(shù)的完成，或輸出脈沖波形；圖38254引腳圖GATE——圖38254引腳圖2、8254端口地址表3.38254端口地址表信號線寄存器編址IOY20#計數(shù)器40H1#計數(shù)器41H2#計數(shù)器42H控制寄存器43H四、具體模塊設計1、概述本系統(tǒng)設計的電子鐘以8088微處理器作為CPU，用8254做定時計數(shù)器產(chǎn)生時鐘頻率，8255做可編程并行接口顯示時鐘和鍵盤電路，8259做中斷控制器產(chǎn)生中斷。在此系統(tǒng)中，8254的功能是定時，接入8254的CLK信號為周期性時鐘信號。8254采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8254的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔5ms，8254的OUT0端就會輸出一個負脈沖的信號，此信號接8259的IR2，當中斷到50次數(shù)后，CPU即處理，使液晶顯示器上的時間發(fā)生變化。程序由以下模塊組成：系統(tǒng)共有5個功能模塊，分別為，主控模塊，顯示模塊，定時模塊，中斷模塊，小鍵盤模塊。系統(tǒng)框圖如下：鍵盤讀入的數(shù)鍵盤讀入的數(shù)顯示緩沖的值秒脈沖顯示模塊主控模塊中斷模塊定時模塊小鍵盤模塊六個LED小鍵盤8255A82548259圖4系統(tǒng)框圖2、主程序模塊主控模塊是系的核心模塊，對8254、8255A進行初始化，設置中斷向量，掃描鍵盤根據(jù)按鍵值作相應的處理。主要由軟件實現(xiàn)。它的主要功能是調(diào)用其它模塊對系統(tǒng)工作進行協(xié)調(diào)，它的主要功能是讀小鍵盤輸入鍵值并執(zhí)行要做的工作，如果鍵值為C則將顯示初始值00：00：00置入顯示緩沖，并調(diào)用顯示模塊顯示。如果鍵值為G則開中斷，（中斷程序為秒最低位加一）。如果鍵值為D則關中斷，停止動態(tài)顯示。如健值為P則連續(xù)六次調(diào)用小鍵盤模塊，將鍵值依次存入顯示緩沖。并調(diào)用顯示模塊顯示。如果健值為E，則終止程序，返回DOS。3、小鍵盤模塊小鍵盤模塊送入主控模塊的子功能模塊。由軟件和硬件實現(xiàn)，硬件上由小鍵盤和8255互連，將小鍵值由8255送入主控模塊。軟件上使用行掃描法獲得鍵值并送回主控模塊。本課題只考慮去抖動。執(zhí)行一個約10ms的延時程序后再掃描鍵盤，若F0=1表示真正有鍵按下，從而消除了抖動影響。實現(xiàn)代碼如下：KEYROCNEARPUSHCXKST:MOVAL,82HMOVDX,P55CTLOUTDX,ALMOVAL,00HMOVDX,PA55OUTDX,ALMOVDX,PB55INAL,DXORAL,0F8HCMPAL,0FFHJZDELAYMOVCX,0300HDLY:LOOPDLYMOVCL,08HMOVAH,0FEHSCAN1:MOVDX,PA55MOVAL,AHOUTDX,ALMOVDX,PB55INAL,DXORAL,0F8HCMPAL,0FFHJNZKEYNROLAH,1DECCLJNZSCAN1JMPKSTKEYN:PUSHAXMOVDX,PB55RELEA:INAL,DXORAL,0F8HCMPAL,0FFHJNZRELEAPOPAXNOTAXMOVSI,OFFSETTABLEMOVDI,OFFSETCHARMOVCX,24TT:CMPAX,[SI]JZNNDECCXJZKSTADDSI,02INCDIJMPTTNN:MOVDL,[DI]MOV[CHAR1],DLMOVAH,02HINT21HPOPCXJMPYANGDELAY:CALLDISPLYJMPKSTYANG:RETKEYENDP4、顯示模塊顯示模塊是將顯示緩沖區(qū)的數(shù)值送到LED顯示的功能模塊，顯示緩沖區(qū)是由六個字節(jié)構(gòu)成，分別保存小時的高位和低位，分鐘的高位和低位，秒鐘的高位和低位。硬件上由六個LED構(gòu)成，軟件上由掃描顯示的方法實現(xiàn)。實現(xiàn)代碼如下：DISPLAYPROCNEAR MOVCX,77FFHLED52:CALLDISUP LOOPLED52DISUP:PUSHCX MOVDI,OFFSETMIN1 MOVCL,01DISUP1:MOVAL,0 MOVDX,PORTBIT OUTDX,AL MOVAL,[DI] MOVBX,OFFSETLED XLAT MOVDX,PORTSEG OUTDX,AL MOVAL,CL MOVDX,PORTBIT OUTDX,AL MOVBX,35HDELAY1:DECBX JNZDELAY1 CMPCL,20H JZDISUP2 INCDI SHLCL,1 JMPDISUP1DISUP2:POPCX RETDISPLAYENDP5、定時模塊定時模塊是為8259提供中斷請求信號的。由一片8254實現(xiàn)，選用定時器0#，工作在方式3，由4時鐘應該1秒走動一次，因此輸出值應為1S，其輸出信號可作為8259的中斷請求信號。6、中斷處理模塊中斷模塊實現(xiàn)動態(tài)顯示的，硬件為一片8259，由于中斷請求信號為每秒一次，中斷程序該為時間按秒增加，并顯示，只要開中斷，便可實現(xiàn)每秒顯示時間增加一秒，從而達到動態(tài)顯示的效果。7、芯片引腳按如下圖4接線圖連接好試驗箱上的芯片引腳，主要用到器件有8255,8254,LED,8259,小鍵盤。8254的片選接地址208-20F，OUT1,OUT0接燈(測試用)，GATE0,GATE1接+5V，CLK1接8259的IRQ2，CLK0接Ｑ12(12分頻)。8255的片選接地址218-21F，實驗箱已將其和小鍵盤相連。LED的片選接地址210-217。208208-20F210-217218-21FCSOUT1OUT0GATE1GATE0CLK1CLK08254AB晶振8259IR2+5V16MHz８２５５CSPB2PA0小鍵盤６個ＬＥＤCS。。。。。。。Q4圖5試驗接線圖五、程序流程圖1、主程序流程圖如圖6所示2、鍵盤掃描程序流程圖：（KEY）如圖7所示ＮＮＮＮＹＹＹ開始置8255A控制字，A口為輸出，B口為輸入A口全輸出低電平，從B口讀入數(shù)據(jù)KKKKK保存列值，延時取抖動列線全為高電平嗎置8255控制字，A口為輸入，B口為輸出往B口輸出保存的列值從Ａ口讀入行值和鍵表比較是否找到匹配鍵顯示輸入的字符置8255A控制字，A口為輸出，B口為輸入A口全輸出低電平，從B口讀入返回鍵釋放了嗎？圖7鍵盤掃描程序流程圖3、中斷處理程序流程圖如圖8所示：ＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＮＮＮＮＮＮＮ開始開中斷秒個位小于９秒個位清零，秒十位加一秒十位小于６秒十位清零，分個位加一分個位小于Ａ分個位清零，分十位加一分十位小于６分十位清零，時個位加一時十位小于２時個位小于９時個位小于４時個位清零，時十位加一時個位清零，時十位清零秒個位加一發(fā)中斷結(jié)束命令，中斷返回圖8中斷處理程序流程圖六、心得體會經(jīng)過以上步驟，課程設計所要求設計的電子鐘顯示設計軟件便成功完成了，它能顯示數(shù)字式的時鐘，而且能設置初值和時鐘進制。整個頁面簡潔清晰，方便用戶讀取，且操作簡捷，符合課程設計中的各項要求。經(jīng)過這次課程設計，我們對日常生活中司空見慣的時鐘的工作原理有了一個比較深入的了解，將書本中的知識更好地與實際生活中的應用結(jié)合在了一起。經(jīng)過這次微機原理課程設計學到了很多很多的的東西，同時不但能夠鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。而且我第一次感受到在寫一個程序的時候，一定要事先把程序原理方框圖畫出來的重要性。在課程設計中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務，畫程序方框圖是很有必要的。因為經(jīng)過程序方框圖，在做設計的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于查錯。 本次課程設計的過程中遇到了很多問題，比如時間走得太快、光標的位置無法定位等等。對每個問題的解決都是一種對知識的重新整理和考察。我更加感到愉悅的，此次的課程設計鍛煉了我的編程能力。到此為止，我們接近兩周的課程設計也告一段落。經(jīng)過這次課程設計，使我認識到理論與實際相結(jié)合的重要性，對課本上的只是在實際生活中的運用也有了進一步的了解，同時基本上能夠掌握匯編語言編程中編程的步驟，能夠說是從中受益匪淺。經(jīng)過本次課設我也學到很多課堂上學不到的調(diào)試知識。很感謝學校給我們提供了這么好的學習機會，感謝老師的指導，從老師的身上學到了對知識真正嚴謹細致的態(tài)度，讓我受益匪淺。附錄一：參考書目1、戴梅萼，史嘉權編著.微型計算機技術及應用(第三版).北京：清華大學出版社,2、周明德編著.微型計算機系統(tǒng)原理及應用(第四版).北京：清華大學出版社,3、李順增，吳國東，趙河明等.微機原理及接口技術.北京：機械工業(yè)出版社,4、楊立新.微型計算機原理和應用[M].北京：科學技術文獻出版社，1986.115、李大友.微型計算機原理[M].北京：清華大學出版社，1998.76、眭碧霞.微型計算機原理與組成[M].人民郵電出版社，.8附錄二相關程序電子時鐘程序;8255用作讀鍵盤信息;8253提供時鐘信號;led采用動態(tài)顯示modelsmall.stack50，數(shù)據(jù)段databufd60,0,0,0,0,0;顯示緩沖區(qū);數(shù)碼管筆形碼ledd63FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,80hhourd608h;時緩沖單元mindb30h;分緩沖單元seed630h;秒緩沖單元mseod60;毫秒緩沖單元dexdb0;筆形碼索引值;鍵盤編碼表keytabDW57FH,5BFH,5DFH,5EFH,5FEH,5FDH,5FBH,5F7HDW67FH,6BFH,6DFH,6EFH,6FEH,6FDH,6FBH,6F7Hkeyenddw7ffhagekeydb12;鍵齡oldkeydw0;鍵碼字保存keynumd60;鍵號keyokdb0;按鍵響應標記stated60;系統(tǒng)狀態(tài)，。一運行態(tài);1一修改態(tài)keymddb0;修改鍵標記，B一修改時;C一修改分;D-修改秒somed60;時間設定單元，保存鍵盤輸入的時間二代碼段code;主程序:;實現(xiàn)8253的設置，中斷向量的設置，檢測系統(tǒng)大鍵盤信號，有按鍵就結(jié)束程序返回系統(tǒng)。mainprocfarstart:movax,data;設置數(shù)據(jù)段和附加段movds,axmoves,axcli;關中斷;設置8253，2l，方式2,輸入250kHz,輸出200Hzmovdx,233hmova1,74houtdx,alm-dx.231hmovax,1250outdx,almoval,ahoutdx,al;保存原中斷向量a1,Obhah,35b21hesbxds︸︸intnushvushPush;設置新中斷向量movdx,offsetintpromovax,segintpromovds,axmova1,Obhmovah,25htm21h;打開中斷屏蔽Popdsina1,21hAndal,Of7hout21h,a1sti;開中斷;等持按鍵，返回系統(tǒng)wat:movah,lintlbhjzwat;回復中斷向量popdxpopdsmova1,Obhmovah,25hint21h;退出程序，返回系統(tǒng)movax,4e00hIn21h，中斷一f程序:;完成時鐘處理、鍵盤監(jiān)控和顯示功能tntproprocnearpushds;保存寄存器pushaxpushcxaxax,data;設置數(shù)據(jù)段和代碼段寄存器ds,ax;不是修改狀態(tài)才走時鐘nush;時鐘處理模塊，以5毫秒為單位調(diào)整時、分秒。elk:incmsecnU魷、hcn]nlmmladdamlcn]nl抑mIaddal,lmin,almin,60hdaa﹄cmPjnenextmovmin,0moval,houraddal,ldaamovhour,alcmphour,24hjnenextmovhour,0，鍵盤監(jiān)控模塊next:decagekeyjznextljmpdspnextl:movagekey,12movdx,223h;設置PA輸出，PB輸入mova1,82houtdx,almova1,0;A口輸出低電平，讀B口movdx,220houtdx,almovdx,221hinal,dxmovbh,almovdx,223h;設置PB輸出，PA輸入mova1,90houtdx,almoval,();bmovdx,22lhoutdx,almovdx,220binal,dxmovbl,al;i?andbx,7ffh;去除鍵碼中無用位數(shù)cmpbx,7ffhjnekeyon;有按鍵則進入按鍵處理movkeyok,0;無按鍵則清除響應標志退出按鍵處理jmpdspkeyon:cmp.bx,oldkeyjekeyonl;已經(jīng)去抖動則直接處理按鍵movagekey,4;有新按鍵則設置鍵齡退出中斷movkeyok,0movoldkey,bximpdspkeyonl:cmpkeyok,ljneII;按鍵已響應則退出鍵盤處理impdsp11:movkeyok,l;設立按鍵響應標記stdleadi,keyend;指向鍵碼表movax,bx;讀取鍵號，地址遞減，cx的值為鍵號movcx,17repnescaswjekeyon2impdspkeyon2:movkeynum,cl;保存鍵號cmpstate,0;系統(tǒng)在修改態(tài)否?jnekeyon3;跳到修改態(tài)的處理cmpkeynum,0ah;為A鍵否jnekeybmovkeymd,l;作a鍵修改標志movhour,0aah沙時顯示為一movstate,l;進入修改態(tài)impdspkeyb:cmpkeynum,Obh;為B鍵否jnekeyemovkeymd,2;作b鍵修改標志movmin,0aah;分鐘異示為..movstate,l;進入修改態(tài)impdspkeyc:cmpkeynum,Och;為c鍵否jekeyclimpdspkeycl:movkeymd,3;作c鍵修改標志movsec,0aahmovstate,l;秒顯示為..impdspkeyon3:cmpkeynum,9;在修改態(tài)，判斷是否為數(shù)字鍵jbekeys;<=9則認為是數(shù)字鍵impkeyen;否則判斷是否為確定鍵keyn:moval,stime滋取輸入時間，十進制格式movc1,4shlal,cl;在確定以前最后輸入的兩個十進制數(shù)有效oral,keynummovstime,alimpdspkeyen:cmpkeynu