微機原理課程設(shè)計簡單電子鐘設(shè)計

1、微機原理課程設(shè)計：簡單電子鐘設(shè)計目 錄課程設(shè)計任務書i微機原理及應用課程設(shè)計成績評定表iv目 錄i中文摘要ii一 設(shè)計任務描述11.1設(shè)計題目：11.2設(shè)計目的11.3設(shè)計要求11.4電子時鐘2二 概要設(shè)計32.1設(shè)計內(nèi)容32.2設(shè)計環(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 程序接線圖及流程圖93.1 實驗接線圖93.2 主程序流程圖9四 電子鐘設(shè)計源程序11五 總結(jié)體會15六 致 謝16七 參考文獻17中文摘要計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微型計算機原

2、理控制在這種情況下誕生了。截止今日，微型計算機原理控制應用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導彈的導航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(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，這些都離不開微型計算機原理控制。 微機控制即微型計算機原理控制。是集cpu ,ram ,rom ,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。這次畢業(yè)設(shè)計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設(shè)計、開發(fā)軟、硬的能力。 本文通過對一個基于微型計算機的能實現(xiàn)電子時鐘的設(shè)計學習，詳細介紹了微

3、型計算機原理控制的應用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示，led顯示原理，微型計算機控制的定時中斷原理。從而達到學習、了解微機原理控制的相關(guān)指令在各方面的應用。系統(tǒng)由8254、8255、8259等構(gòu)成，能實現(xiàn)時鐘顯示的功能，能進行分、秒的顯示。文章后附有電路原理圖，電路接線圖和程序清單，以供讀者參考。因水平有限，難免有疏落不足之處，敬請老師和同學能給與批評指正。關(guān)鍵字：電子時鐘、分頻、定時中斷原理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、led顯示一 設(shè)計任務描述1.1設(shè)計題目：簡單電子鐘設(shè)計1.2設(shè)計目的通過一個學期對微型計算機原理及應用學習，掌握的知識還停留在理論的上。但是這是一門實踐性較強的課程，讓學生在學完該課程之后，進行一次課程設(shè)

4、計，使學生將課堂所學的知識和實踐有機結(jié)合起來，初步掌握計算機應用系統(tǒng)設(shè)計的步驟和接口設(shè)計的方法，提高分析和解決實際問題的能力。通過設(shè)計實踐,培養(yǎng)學生查閱專業(yè)資料，工具書或參考書,了解有關(guān)工業(yè)標準，掌握現(xiàn)代設(shè)計手段和軟件工具，并能以圖紙和說明書表達設(shè)計思想和結(jié)果的能力。通過設(shè)計，不但要培養(yǎng)和提高學生解決工程具體問題,動腦動手的技術(shù)工作能力，而且還要逐步建立科學正確的設(shè)計和科研思想，培養(yǎng)良好的設(shè)計習慣，牢固樹立實事求是和嚴肅認真的工作態(tài)度。具體要求如下：1、中斷工作原理，定時計數(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、能運用所提到的芯片，設(shè)計系統(tǒng)并進行程序開發(fā)，滿足用戶需求。1.3設(shè)計要求1、總體內(nèi)容：設(shè)計一電子時鐘，能在數(shù)碼管上顯示時間并計時。2、 接口設(shè)計：根據(jù)題目和所用的接口電路芯片設(shè)計出完整的接口電路,并在實驗系統(tǒng)上完成電路的連接和調(diào)試通過.3、程序設(shè)計:要求畫出程序框圖,設(shè)計出全部程序并給出程序設(shè)計說明和程序注釋。4、前期完成的實驗有：8259a中斷控制器實驗，8254定時計數(shù)器實驗，8255并行接口實驗。1.4電子時鐘電子時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序電路。傳統(tǒng)的設(shè)計方法有兩種,一是利用組合邏輯電路和時序電路等中小規(guī)模集成電路來設(shè)計；

6、一是利用單片機編程技術(shù)來設(shè)計。這兩種設(shè)計都存在硬件復雜,設(shè)計周期長,成本高等缺點。并且本學期通過對微型計算機原理及應用的學習，利用掌握的知識進行實踐是必要的，以鞏固基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)獨立操作能力。而本次課程設(shè)計要實現(xiàn)的功能為：利用定時器從0開始進行計時，將計時的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘計時一次，到60秒，分鐘加1，到60分小時加1。根據(jù)需要，需選擇的芯片有8254，8259，8255，系統(tǒng)時鐘頻率1.041667mhz；二 概要設(shè)計2.1設(shè)計內(nèi)容本次課程設(shè)計的內(nèi)容為電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)，利用定時器從0開始進行計時，將計時的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘計時一次，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)時鐘頻率1.041667mhz；2.2設(shè)計環(huán)境與器材（1）pc微機一臺 用于對程序的編譯測試等，同時還需要對實驗設(shè)備進行控制，提供整個程序的運行平臺，并且收集和釋放硬件信號，實現(xiàn)程序功能。（2）微機原理實驗箱一臺 此設(shè)備必須能提供8254、8255、8259和數(shù)碼管等必要芯片。并且能通過接受pc機傳來的信息，顯示出相應的功能。以支持電子時鐘的實現(xiàn)。（8）導線若干條 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、秒的起始時間為零。然后通過8254計時器分頻，并將以分得的頻率接通8259中

8、斷控制器，進而通過cpu響應可屏蔽中斷達到按秒計時的效果。具體做法是將四個七段管顯示器接到兩片可并行接口8255芯片上，以此來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)段開辟一處空間，專門存放將要顯示的數(shù)位代碼。8254計時器將由pc機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求輸入端。主程序為此可屏蔽中斷設(shè)置專門的中斷向量碼。cpu獲取此中斷向量碼后轉(zhuǎn)向待需解決的程序進行操作。而這個程序便是整個主程序的心臟。通過它將使電子鐘的顯示時間以秒為進位，達到秒、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-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/復位控制字格式如圖2.2所示：圖2.2 置位/復位控制字格式2.3.3 8259主要功能中斷控制器8259是intel 公司專為控制優(yōu)先級中斷而設(shè)計開發(fā)的芯片。它將中斷源優(yōu)先級 排隊

10、、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集于一片中，因此無需附加任何電路，只需對8259a 進行編程，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(shè)定。同時，在不需增加其他電路的情況下，通過多片8259a 的級連，能構(gòu)成多達64 級的矢量中斷系統(tǒng)。它的管理功能包括：1）記錄各級中斷源請求，2）判別優(yōu)先級，確定是否響應 和響應哪一級中斷，3）響應中斷時，向cpu 傳送中斷類型號。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，一類是初始化命令字，另一類是操作命令。8259a 的編程就是根據(jù) 應用需要將初始化命令字icw1

11、-icw4 和操作命令字ocw1- ocw3 分別寫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)置和撤銷特殊屏蔽方式、設(shè)置中斷查詢方式以及設(shè) 置對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)的可編程間隔定時器。是8253 的改進型，比8253 具有更優(yōu)良的性能。8254 具有以下基本功能： 有3 個獨立的16 位計數(shù)器； 每個計數(shù)器可按二進制或十

12、進制（bcd）計數(shù)； 每個計數(shù)器可編程工作于6 種不同工作方式；每個計數(shù)器允許的最高計數(shù)頻率為10mhz； 8254 有讀回命令，除了可以讀出當前計數(shù)單元的內(nèi)容外，還可以讀出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。 計數(shù)脈沖可以是有規(guī)律的時鐘信號，也可以是隨機信號。計數(shù)初值公式為n=fclki fouti，其中fclki是輸入時鐘脈沖的頻率，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)部控制電路和三個計數(shù)器組成。8254 的工作方式如下述： (1) 方式0 ：計數(shù)到0 結(jié)束輸出正躍變信號方式。 (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：一個用來設(shè)置計數(shù)器的工作方式，稱為方式控制字；另一個用來設(shè) 置讀回命令，稱為讀回控制字。這兩個控制字共用一個地址，由標識位來區(qū)分。當讀回控制字的d4 位為0 時，由該讀回控制字d1d2 位指定的計數(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 程序接線圖及流程圖3.1 實驗接線圖 系統(tǒng)的連線圖主要由五個部分構(gòu)成。8259中斷控制器、8255并口控制器、8254定時計數(shù)器、鍵盤

14、及數(shù)碼管顯示單元、開關(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 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 實驗接線圖3.2 主程序流程圖主程序的流程圖是對整個程序的邏輯的圖象表示。首先是設(shè)置8254、8255、8

15、259的各個端口地址。接著初始化各個芯片，開始計時，并通過8259中斷控制時間的正確顯示。在整個過程中都在檢測是否有銨鍵響應。有則停止，沒有則返回繼續(xù)執(zhí)行。圖3.3系統(tǒng)實現(xiàn)流程圖四 電子鐘設(shè)計源程序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)體會通過近一周的課程設(shè)計時間，課程設(shè)計的基本目的達到了。另外還有很多其它有益的地方。本系統(tǒng)完成了電子時鐘的基本功能。利用8254定時器從0開始進行計時，將計時的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘個位計時一次；到10秒，秒鐘十位計時一次；到60秒，分鐘個位計時一次；到10分，分鐘十位計時一次。數(shù)字變動信息通過8255送數(shù)碼管顯示。期間通過8259中斷控制器實現(xiàn)秒到分的轉(zhuǎn)變，準確實

22、現(xiàn)了計時。隨著科技的進步電子時鐘的實現(xiàn)方法已經(jīng)很多，由傳統(tǒng)的物理實現(xiàn)轉(zhuǎn)變到軟件實現(xiàn)，而且起精確程度也大大的提高，且實現(xiàn)方法也越來越簡單。在這里是在學完了微型計算機原理及應用進行的課程設(shè)計，所以這里是基于微機原理的基礎(chǔ)知識來實現(xiàn)電子時鐘的，首先應該畫出硬件設(shè)計圖，這個過程是基礎(chǔ)，然后是流程圖，這個是重點，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。通過輔導老師的指導，同學們的相互幫助，我收獲了很多，也通過設(shè)計增強了自己動手的能力，同時也對自己所學到的知識作一個肯定。學好這門課程在自己今后的學習和工作中都有很大的作用，對自己以后的幫助也很大.這次課程設(shè)計給我的最大的印象就是如果自己有了興趣，就動手去做，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)計中，也是對微型計算機原理及應用的復習。同時在設(shè)計中使我的編程水平提高了一大步，使我認識到合作的可貴。這次設(shè)計涉及到很多芯片的應用，最大特點是軟，硬件的結(jié)合，對動手能里的要求很