微機原理課程設計報告01-電子時鐘.doc

目 錄一、課程設計目的和意義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21、內(nèi)容32、要求33、設計環(huán)境34、設計所用設備3三、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、8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳5四、具體模塊設計71、概述72、主程序模塊73、小鍵盤模塊84、顯示模塊95、定時模塊9五、程序流程圖10主程序流程圖：10鍵盤掃描程序流程圖：（KEY）12中斷處理程序流程圖：12六、心得體會13參考書目14一、課程設計目的和意義掌握8255、8259、8253芯片使用方法和編程方法，通過本次課程設計，學以致用，進一步理解所學的相關(guān)芯片的原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、使用方法等，學會相關(guān)芯片實際應用及編程，系統(tǒng)中采用8088微處理器完成了電子鐘的小系統(tǒng)的獨立設計。同時并了解綜合問題的程序設計掌握實時處理程序的編制和調(diào)試方法，掌握一般的設計步驟和流程，使我們以后搞設計時邏輯更加清晰。二、開發(fā)環(huán)境及設備1、設計環(huán)境PC機一臺、windows 98系統(tǒng)、實驗箱、導線若干。2、設計所用設備8253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：六個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8253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，8253的功能是定時，接入8253的CLK信號為周期性時鐘信號。8253采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8253的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔20ms，8253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8253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8253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8253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8253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，可以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、windows 98系統(tǒng)、實驗箱，導線若干。4、設計所用設備8253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：六個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，就可以管理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)可以由用戶編程來設定。在MD微機系統(tǒng)中，8259芯片工作于單片方式。8259引腳圖如圖3.3，各引腳功能如下。D7D0八條雙向數(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地址信號；INT中斷請求信號；INTA（低電平有效）中斷響應信號；CAS0CAS2級聯(lián)信號，形成一條專用8259A總線，以便多片8259A的級聯(lián)；圖3.1 8259A引腳圖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；IR0IR7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(guān)系如表3.1所示：表3.1 8259A中斷矢量表中斷序號01234567功能調(diào)用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H23H24H27H28H2BH2CH2FH30H33H34H37H38H3BH3CH3FH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)及引腳圖3.2 8255引腳圖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3.2示，各引腳功能如下。D7D0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；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；PA7PA0A口外設雙向數(shù)據(jù)線；PB7PB0B口外設雙向數(shù)據(jù)線；PC7PC0C口外設雙向數(shù)據(jù)線；RESET復位輸入信號2、8255端口地址表3.2 8255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63H3、8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8253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(shù)頻率范圍為02MHZ，它所有的技術(shù)方式和操作方式都通過編程控制。8253的功能用途是：（1） 延時中斷圖3.3 8253引腳圖（2） 可編程頻率發(fā)生器（3） 事件計數(shù)器（4） 二進倍頻器（5） 實時時鐘（6） 數(shù)字單穩(wěn)（7） 復雜的電機控制器8253有六種工作方式：（1） 方式0：計數(shù)結(jié)束中斷（2） 方式1：可編程頻率發(fā)生器（3） 方式2：頻率發(fā)生器（4） 方式3：方波頻率發(fā)生器（5） 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8253引腳圖如圖3.3示，各引腳功能如下。D7D0八條雙向數(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；GATE選通輸入（門控輸入），用于啟動或禁止計數(shù)器的操作，以使計數(shù)器和計測對象同步。表3.3 8253端口地址表2、8253端口地址信號線寄存器編址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8253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，8253的功能是定時，接入8253的CLK信號為周期性時鐘信號。8253采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8253的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔20ms，8253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)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8255A82538259圖一 系統(tǒng)框圖2、主程序模塊主控模塊是系的核心模塊，對8253、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(guān)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：KEY ROC NEAR PUSH CXKST: MOV AL,82H MOV DX,P55CTL OUT DX,AL MOV AL,00H MOV DX,PA55 OUT DX,AL MOV DX,PB55 IN AL,DX OR AL,0F8H CMP AL,0FFH JZ DELAY MOV CX,0300HDLY: LOOP DLY MOV CL,08H MOV AH,0FEHSCAN1: MOV DX,PA55 MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,PB55 IN AL,DX OR AL,0F8H CMP AL,0FFH JNZ KEYN ROL AH,1 DEC CL JNZ SCAN1 JMP KSTKEYN: PUSH AX MOV DX,PB55RELEA: IN AL,DX OR AL,0F8H CMP AL,0FFH JNZ RELEA POP AX NOT AX MOV SI,OFFSET TABLE MOV DI,OFFSET CHAR MOV CX,24TT: CMP AX,SI JZ NN DEC CX JZ KST ADD SI,02 INC DI JMP TTNN: MOV DL,DI MOV CHAR1,DL MOV AH,02H INT 21H POP CX JMP YANGDELAY: CALL DISPLY JMP KSTYANG: RETKEY ENDP4、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：DISPLAY PROC NEAR MOV CX,77FFHLED52: CALL DISUP LOOP LED52DISUP: PUSH CX MOV DI,OFFSET MIN1 MOV CL,01DISUP1: MOV AL,0 MOV DX,PORTBIT OUT DX,AL MOV AL,DI MOV BX,OFFSET LED XLAT MOV DX,PORTSEG OUT DX,AL MOV AL,CL MOV DX,PORTBIT OUT DX,AL MOV BX,35HDELAY1: DEC BX JNZ DELAY1 CMP CL,20H JZ DISUP2 INC DI SHL CL,1 JMP DISUP1DISUP2: POP CX RETDISPLAY ENDP5、定時模塊定時模塊是為8259提供中斷請求信號的。由一片8253實現(xiàn)，選用定時器0#，工作在方式3，由于時鐘應該1秒走動一次，所以輸出值應為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、按如下接線圖連接好試驗箱上的芯片引腳， 主要用到器件有8255,8253,LED,8259,小鍵盤。8253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12(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。208-20F210-217218-21FCSOUT1OUT0GATE1GATE0CLK1CLK0 8253ABLS3938259IR2+5V8MHzCSPB2PA0 小鍵盤個CS。Q4圖二 試驗接線圖五、程序流程圖主程序流程圖：NYYNYYYNN8253A作為中斷源產(chǎn)生20MS脈沖設置堆棧顯示提示信息用INT21H35H號功能保存系統(tǒng)中8259A原中斷向量 用INT21H35H號功能設置0A中斷新的中斷向量，指向年，月，日加1的中斷處理程序置8259A的IMR第2位為0，允許IRQ2中斷調(diào)用鍵掃描子程序（KEY），鍵號的ASCII碼在CHAR1單元中用INT21H35H號功能恢復原中斷向量開中斷 圖一 主程序流程圖返回DOS是C鍵碼？調(diào)用C鍵處理子程序是G鍵碼？調(diào)用G鍵處理子程序是D鍵碼?調(diào)用D鍵處理子程序是P鍵碼?調(diào)用P鍵處理子程序是E鍵碼?N開始鍵盤掃描程序流程圖：（KEY）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？中斷處理程序流程圖：開始開中斷秒個位小于秒個位清零，秒十位加一秒十位小于秒十位清零，分個位加一分個位小于分個位清零，分十位加一分十位小于分十位清零，時個位加一時十位小于時個位小于時個位小于時個位清零，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