基于微機(jī)原理電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)目錄一、課程設(shè)計(jì)要求及目的 2二、開(kāi)發(fā)環(huán)境及設(shè)備 21、設(shè)計(jì)環(huán)境 22、設(shè)計(jì)所用設(shè)備 2三、設(shè)計(jì)思想與原理 21、設(shè)計(jì)思想 22、設(shè)計(jì)原理 31、內(nèi)容 32、要求 33、設(shè)計(jì)環(huán)境 44、設(shè)計(jì)所用設(shè)備 4三、設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 81、概述 82、主程序模塊 83、小鍵盤(pán)模塊 94、顯示模塊 105、定時(shí)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(pán)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(huì) 15附錄一：參考書(shū)目 15附錄二相關(guān)程序 16一、課程設(shè)計(jì)要求及目的1、用8255的A口驅(qū)動(dòng)六個(gè)七段數(shù)碼管（LED）的字段，C口驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)掃描方式，用8253做定時(shí)器（采用查詢方式），每位顯示的時(shí)間<5ms，掃描頻率>50HZ。3以5ms為基本時(shí)間單位，計(jì)數(shù)產(chǎn)生秒時(shí)間值，秒計(jì)數(shù)到60時(shí)對(duì)分計(jì)數(shù)，分計(jì)數(shù)到60時(shí)對(duì)時(shí)計(jì)數(shù)。二、開(kāi)發(fā)環(huán)境及設(shè)備1、設(shè)計(jì)環(huán)境PC機(jī)一臺(tái)、windowsXP系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱、導(dǎo)線若干。2、設(shè)計(jì)所用設(shè)備8254定時(shí)器：用于產(chǎn)生秒脈沖，其輸出信號(hào)可作為中斷請(qǐng)示信號(hào)送IRQ2。8255并口：用做接口芯片，和小鍵盤(pán)相連。8259中斷控制器：用于產(chǎn)生中斷。LED：七個(gè)LED用于顯示時(shí)：分：秒值。小鍵盤(pán)：用于控制設(shè)置。三、設(shè)計(jì)思想與原理1、設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘以8088微處理器作為CPU，用8254做定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)RD（低電平有效）——讀輸入信號(hào)；圖28255引腳圖CS（低電平有效）——片選輸入信號(hào)；A0、A1——片內(nèi)寄存器選擇輸入信號(hào)；PA7~PA0——A口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；PB7~PB0——B口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；PC7~PC0——C口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；RESET——復(fù)位輸入信號(hào)3、8255端口地址表3.28255表3.28255端口地址表信號(hào)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(shí)/計(jì)數(shù)器是Intel公司生產(chǎn)的通用外圍芯片之一，有3個(gè)獨(dú)立的十六位計(jì)數(shù)器，技術(shù)頻率范圍為0~2MHZ，它所有的技術(shù)方式和操作方式都通過(guò)編程控制。8254的功能用途是：延時(shí)中斷可編程頻率發(fā)生器事件計(jì)數(shù)器二進(jìn)倍頻器實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)字單穩(wěn)復(fù)雜的電機(jī)控制器8254有六種工作方式：方式0：計(jì)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(hào)（6）方式5：硬件觸發(fā)的選通信號(hào)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(xiě)輸入信號(hào)；RD（低電平有效）——讀輸入信號(hào)；CS（低電平有效）——片選輸入信號(hào)；A0、A1——片內(nèi)寄存器地址輸入信號(hào)；CLK——計(jì)數(shù)輸入，用于輸入定時(shí)基準(zhǔn)脈沖或計(jì)數(shù)脈沖；OUT——輸出信號(hào)，以相應(yīng)的電平指示計(jì)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(hào)線寄存器編址IOY20#計(jì)數(shù)器40H1#計(jì)數(shù)器41H2#計(jì)數(shù)器42H控制寄存器43H四、具體模塊設(shè)計(jì)1、概述本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子鐘以8088微處理器作為CPU，用8254做定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生時(shí)鐘頻率，8255做可編程并行接口顯示時(shí)鐘和鍵盤(pán)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(shí)，接入8254的CLK信號(hào)為周期性時(shí)鐘信號(hào)。8254采用計(jì)數(shù)器0，工作于方式2，使8254的OUT0端輸出周期性的負(fù)脈沖信號(hào)。即每隔5ms，8254的OUT0端就會(huì)輸出一個(gè)負(fù)脈沖的信號(hào)，此信號(hào)接8259的IR2，當(dāng)中斷到50次數(shù)后，CPU即處理，使液晶顯示器上的時(shí)間發(fā)生變化。程序由以下模塊組成：系統(tǒng)共有5個(gè)功能模塊，分別為，主控模塊，顯示模塊，定時(shí)模塊，中斷模塊，小鍵盤(pán)模塊。系統(tǒng)框圖如下：鍵盤(pán)讀入的數(shù)鍵盤(pán)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(shí)模塊小鍵盤(pán)模塊六個(gè)LED小鍵盤(pán)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(duì)8254、8255A進(jìn)行初始化，設(shè)置中斷向量，掃描鍵盤(pán)根據(jù)按鍵值作相應(yīng)的處理。主要由軟件實(shí)現(xiàn)。它的主要功能是調(diào)用其它模塊對(duì)系統(tǒng)工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，它的主要功能是讀小鍵盤(pán)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(kāi)中斷，（中斷程序?yàn)槊胱畹臀患右唬?。如果鍵值為D則關(guān)中斷，停止動(dòng)態(tài)顯示。如健值為P則連續(xù)六次調(diào)用小鍵盤(pán)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(pán)模塊小鍵盤(pán)模塊送入主控模塊的子功能模塊。由軟件和硬件實(shí)現(xiàn)，硬件上由小鍵盤(pán)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(dòng)。執(zhí)行一個(gè)約10ms的延時(shí)程序后再掃描鍵盤(pán)，若F0=1表示真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)影響。實(shí)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(gè)字節(jié)構(gòu)成，分別保存小時(shí)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(gè)LED構(gòu)成，軟件上由掃描顯示的方法實(shí)現(xiàn)。實(shí)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(shí)模塊定時(shí)模塊是為8259提供中斷請(qǐng)求信號(hào)的。由一片8254實(shí)現(xiàn)，選用定時(shí)器0#，工作在方式3，由4時(shí)鐘應(yīng)該1秒走動(dòng)一次，所以輸出值應(yīng)為1S，其輸出信號(hào)可作為8259的中斷請(qǐng)求信號(hào)。6、中斷處理模塊中斷模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示的，硬件為一片8259，由于中斷請(qǐng)求信號(hào)為每秒一次，中斷程序該為時(shí)間按秒增加，并顯示，只要開(kāi)中斷，便可實(shí)現(xiàn)每秒顯示時(shí)間增加一秒，從而達(dá)到動(dòng)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(yàn)箱上的芯片引腳，主要用到器件有8255,8254,LED,8259,小鍵盤(pán)。8254的片選接地址208-20F，OUT1,OUT0接燈(測(cè)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(shí)驗(yàn)箱已將其和小鍵盤(pán)相連。LED的片選接地址210-217。208208-20F210-217218-21FCSOUT1OUT0GATE1GATE0CLK1CLK08254AB晶振8259IR2+5V16MHz８２５５CSPB2PA0小鍵盤(pán)６個(gè)ＬＥＤCS。。。。。。。Q4圖5試驗(yàn)接線圖五、程序流程圖1、主程序流程圖如圖6所示2、鍵盤(pán)掃描程序流程圖：（KEY）如圖7所示ＮＮＮＮＹＹＹ開(kāi)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(shí)取抖動(dòng)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(pán)掃描程序流程圖3、中斷處理程序流程圖如圖8所示：ＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＮＮＮＮＮＮＮ開(kāi)始開(kāi)中斷秒個(gè)位小于９秒個(gè)位清零，秒十位加一秒十位小于６秒十位清零，分個(gè)位加一分個(gè)位小于Ａ分個(gè)位清零，分十位加一分十位小于６分十位清零，時(shí)個(gè)位加一時(shí)十位小于２時(shí)個(gè)位小于９時(shí)個(gè)位小于４時(shí)個(gè)位清零，時(shí)十位加一時(shí)個(gè)位清零，時(shí)十位清零秒個(gè)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(huì)經(jīng)過(guò)以上步驟，課程設(shè)計(jì)所要求設(shè)計(jì)的電子鐘顯示設(shè)計(jì)軟件便成功完成了，它能顯示數(shù)字式的時(shí)鐘，并且能設(shè)置初值和時(shí)鐘進(jìn)制。整個(gè)頁(yè)面簡(jiǎn)潔清晰，方便用戶讀取，且操作簡(jiǎn)捷，符合課程設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)要求。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)日常生活中司空見(jiàn)慣的時(shí)鐘的工作原理有了一個(gè)比較深入的了解，將書(shū)本中的知識(shí)更好地與實(shí)際生活中的應(yīng)用結(jié)合在了一起。通過(guò)這次微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)學(xué)到了很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。而且我第一次感受到在寫(xiě)一個(gè)程序的時(shí)候，一定要事先把程序原理方框圖畫(huà)出來(lái)的重要性。在課程設(shè)計(jì)中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務(wù)，畫(huà)程序方框圖是很有必要的。因?yàn)橥ㄟ^(guò)程序方框圖，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務(wù)都有一個(gè)很清楚的思路，而且在程序測(cè)試的過(guò)程中也有利于查錯(cuò)。 本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，比如時(shí)間走得太快、光標(biāo)的位置無(wú)法定位等等。對(duì)每個(gè)問(wèn)題的解決都是一種對(duì)知識(shí)的重新整理和考察。我更加感到愉悅的，此次的課程設(shè)計(jì)鍛煉了我的編程能力。到此為止，我們接近兩周的課程設(shè)計(jì)也告一段落。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，對(duì)課本上的只是在實(shí)際生活中的運(yùn)用也有了進(jìn)一步的了解，同時(shí)基本上能夠掌握匯編語(yǔ)言編程中編程的步驟，可以說(shuō)是從中受益匪淺。通過(guò)本次課設(shè)我也學(xué)到很多課堂上學(xué)不到的調(diào)試知識(shí)。很感謝學(xué)校給我們提供了這么好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，感謝老師的指導(dǎo)，從老師的身上學(xué)到了對(duì)知識(shí)真正嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度，讓我受益匪淺。附錄一：參考書(shū)目1、戴梅萼，史嘉權(quán)編著.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用(第三版).北京：清華大學(xué)出版社,20032、周明德編著.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第四版).北京：清華大學(xué)出版社,20023、李順增，吳國(guó)東，趙河明等.微機(jī)原理及接口技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20064、楊立新.微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1986.115、李大友.微型計(jì)算機(jī)原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998.76、眭碧霞.微型計(jì)算機(jī)原理與組成[M].人民郵電出版社，2003.8附錄二相關(guān)程序電子時(shí)鐘程序;8255用作讀鍵盤(pán)信息;8253提供時(shí)鐘信號(hào);led采用動(dòng)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(shí)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(pán)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(hào)keyokdb0;按鍵響應(yīng)標(biāo)記stated60;系統(tǒng)狀態(tài)，。一運(yùn)行態(tài);1一修改態(tài)keymddb0;修改鍵標(biāo)記，B一修改時(shí);C一修改分;D-修改秒somed60;時(shí)間設(shè)定單元，保存鍵盤(pán)輸入的時(shí)間二代碼段code;主程序:;實(shí)現(xiàn)8253的設(shè)置，中斷向量的設(shè)置，檢測(cè)系統(tǒng)大鍵盤(pán)信號(hào)，有按鍵就結(jié)束程序返回系統(tǒng)。mainprocfarstart:movax,data;設(shè)置數(shù)據(jù)段和附加段movds,axmoves,axcli;關(guān)中斷;設(shè)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(shè)置新中斷向量movdx,offsetintpromovax,segintpromovds,axmova1,Obhmovah,25htm21h;打開(kāi)中斷屏蔽Popdsina1,21hAndal,Of7hout21h,a1sti;開(kāi)中斷;等持按鍵，返回系統(tǒng)wat:movah,lintlbhjzwat;回復(fù)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(shí)鐘處理、鍵盤(pán)監(jiān)控和顯示功能tntproprocnearpushds;保存寄存器pushaxpushcxaxax,data;設(shè)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(shí)鐘nush;時(shí)鐘處理模塊，以5毫秒為單位調(diào)整時(shí)、分秒。elk:incmsecnU魷、hcn]nlmmladdamlcn]nl抑mIaddal,lmin,almin,60hdaa﹄cmPjnenextmovmin,0moval,houraddal,ldaamovhour,alcmphour,24hjnenextmovhour,0，鍵盤(pán)監(jiān)控模塊next:decagekeyjznextljmpdspnextl:movagekey,12movdx,223h;設(shè)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(shè)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(wú)用位數(shù)cmpbx,7ffhjnekeyon;有按鍵則進(jìn)入按鍵處理movkeyok,0;無(wú)按鍵則清除響應(yīng)標(biāo)志退出按鍵處理jmpdspkeyon:cmp.bx,oldkeyjekeyonl;已經(jīng)去抖動(dòng)則直接處理按鍵movagekey,4;有新按鍵則設(shè)置鍵齡退出中斷movkeyok,0movoldkey,bximpdspkeyonl:cmpkeyok,ljneII;按鍵已響應(yīng)則退出鍵盤(pán)處理impdsp11:movkeyok,l;設(shè)立按鍵響應(yīng)標(biāo)記stdleadi,keyend;指向鍵碼表movax,bx;讀取鍵號(hào)，地址遞減，cx的值為鍵號(hào)movcx,17repnescaswjekeyon2impdspkeyon2:movkeynum,cl;保存鍵號(hào)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(biāo)志movhour,0aah沙時(shí)顯示為一movstate,l;進(jìn)入修改態(tài)impdspkeyb:cmpkeynum,Obh;為B鍵否jnekeyemovkeymd,2;作b鍵修改標(biāo)志movmin,0aah;分鐘異示為..movstate,l;進(jìn)入修改態(tài)impdspkeyc:cmpkeynum,Och;為c鍵否jekeyclimpdspkeycl:movkeymd,3;作c鍵修改標(biāo)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(rèn)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(shí)間，十進(jìn)制格式movc1,4shlal,cl;在確定以前最后輸入的兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)有效oral,keynummovstime,alimpdspkeyen:cmpkeynum,Ofh;處理f鍵jekeyenlimpdspkeyenl:movstate,0;恢復(fù)到運(yùn)行態(tài)cmpkeymd,l;將修改內(nèi)容送小時(shí)單元jnekeyen2movkeymd,0;清除修改小時(shí)標(biāo)志empstime,24h;判斷輸入時(shí)間是否>=24jbkey-3movhour,0;大于24時(shí)，輸入為。movsdme,0;清除時(shí)間單元impdspkey-3:mov