課程設(shè)計電子時鐘設(shè)計

微機原理及其接口技術(shù)課程設(shè)計題目：8086電子時鐘設(shè)計前言課程設(shè)計是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生在學(xué)習(xí)完本門課后綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識解決實際工程設(shè)計和應(yīng)用問題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，它具有動乎、動腦和理論聯(lián)系實際的特點，是培養(yǎng)在校工科大學(xué)生理論聯(lián)系實際、敢于動手、善于動手和獨立自主解決設(shè)計實踐中遇到的各種問題能力的一種較好方法?！段C接口技術(shù)》是一門應(yīng)用性、綜合性、實踐性較強的課程，沒有實際的有針對性的設(shè)計環(huán)節(jié)，學(xué)生就不能很好的理解和掌握所學(xué)的技術(shù)知識，更缺乏解決實際問題的能力。所以通過有針對性的課程設(shè)計，使學(xué)生學(xué)會系統(tǒng)地綜合運用所學(xué)的理論知識，提高學(xué)生在微機應(yīng)用方面的開發(fā)與設(shè)計本領(lǐng)，系統(tǒng)的掌握微機硬軟件設(shè)計方法。時鐘就是一種對時間進行累計的工具，即計時。計時的本質(zhì)就是計數(shù)，只不過這里的“數(shù)”的單位是時間單位，如果把一小片一小片計時單位累計起來，就可獲得一段時間。因此，使用計數(shù)器對時鐘脈沖進行計數(shù)，就是時鐘實現(xiàn)的基本原理;再用LED數(shù)碼管顯示出來，并設(shè)計出幾個按鍵用于對時鐘進行調(diào)整，這樣，一個完整的時鐘就設(shè)計完成了。本次課程設(shè)計要求利用8253定時器設(shè)計一個具有時、分、秒顯示的電子時鐘，并定義一個啟動鍵，當按下該鍵的時候，時鐘從當前的設(shè)定值（可以在緩沖區(qū)中設(shè)置）開始走時。同時，再定義三個按鍵，分別對時、分、秒進行校正。目錄目錄 1、電子時鐘功能介紹 2、電子時鐘系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2.1方案比較 2.2方案選擇 3、電子時鐘的工作原理 實現(xiàn)時鐘計時的基本方法 電子鐘的時間顯示 4、硬件設(shè)計 硬件設(shè)計電路圖 主電路模塊 2LED顯示模塊 4.1.3按鍵模塊總體電路圖 硬件設(shè)計所用芯片介紹 8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 8255A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 5、軟件設(shè)計 電子時鐘部分程序流程框圖 主程序流程框圖 鍵掃子程序流程框圖 中斷處理程序流程框圖 電子時鐘總體程序 6、總結(jié)與體會 參考文獻 附錄1 附錄21、電子時鐘功能介紹可調(diào)整運行的電子鐘具有三種工作狀態(tài):"P."狀態(tài)、運行狀態(tài)、調(diào)整狀態(tài)?！癙.”狀態(tài):依靠上電進入，在此狀態(tài)下，按8,C,D鍵均無效，按A鍵有效，進入運行狀態(tài)。(2)運行狀態(tài):按奇數(shù)次A鍵進入，在此狀態(tài)下，按8,C,D鍵均無效，只有按A鍵有效，按下A鍵后，退出運行狀態(tài)，進入調(diào)整狀態(tài)。(3)調(diào)整狀態(tài):按偶數(shù)次A鍵進入，在此狀態(tài)下，按&B,C,D鍵均有效。如按下人鍵，則退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài);按下氏C,D鍵，則分別對時、分、秒加1,調(diào)整結(jié)束后必須按A鍵，即可退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)口基本功能要求:“P.”穩(wěn)定地顯示在LED顯示器的最左端數(shù)碼管上，無人鍵按下(在“P.”狀態(tài)下，按下B,C,D鍵無效)，則不進入電子鐘的運行狀態(tài)，繼續(xù)顯示“P.”。按下A鍵后，電子鐘從當前的設(shè)定值開始走時。再次按下A鍵后，電子鐘退出運行狀態(tài)，進入調(diào)整狀態(tài)，利用B,C,D鍵把電子鐘的顯示時間修改為當前實時時間，時間修改正確后可再次按下A鍵，電子鐘則退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)。2、電子時鐘系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1方案比較方案一:利用AT89S52單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時:AT89s52的P0口和P2口外接LED數(shù)碼管構(gòu)成顯示器;P1口外接四個按鍵A,B,C,D構(gòu)成鍵盤電路。如圖2-1所示。圖2-1AT89s52單片機設(shè)計方案框圖方案二：以8086微處理器作為CPU,8253做定時計數(shù)器產(chǎn)生時鐘脈沖，8255A做可編程并行接口，接LED顯示時鐘和擴展調(diào)整按鍵。如圖2-2所示。圖2-2以8086為CPU設(shè)計方案框圖2.2方案選擇2.2方案選擇就方案一用單片機來設(shè)計電子時鐘，從主要芯片耗材上來說比方案二要少，但是用單片機來設(shè)計電子時鐘，需要做的其他模塊，如單片機最小系統(tǒng)，相對方案二要復(fù)雜很多，而且就程序上的編寫來說，方案二也比方案一簡單。因此，本設(shè)計采用方案二來做。3、電子時鐘的工作原理3.1實現(xiàn)時鐘計時的基本方法利用8253的16位可編程定時/計數(shù)器及8086中斷系統(tǒng)實現(xiàn)時鐘計數(shù)。(1)計數(shù)初值計算:選用8253的定時/計數(shù)器1,把定時器設(shè)為工作方式2.輸入250kHz,輸出200Hz,定時時間為5-，則計數(shù)溢出200次即得時鐘計時最小單位一秒.(2)采用中斷方式進行fly出次數(shù)累計，計滿200次為秒計時((1秒)；(3)從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。8253的初始化程序段:設(shè)置8253,t1，方式2,輸入250kHz,輸出200Hzamovdx,233hmova1,74hmovax,1250outdx,aloutdx,almovaLahmovdx,231houtdx,al3.2電子鐘的時間顯示電子鐘的時鐘時間在六位數(shù)碼管上進行顯示，因此，在內(nèi)部RAN中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共6個單元。3.3電子鐘的啟、停及時間調(diào)整電子鐘設(shè)置4個按鍵通過程序控制來完成電子鐘的啟、停及時間調(diào)整A鍵控制電子鐘的啟、停：B鍵調(diào)整時C鍵調(diào)整分D鍵調(diào)整秒4、硬件設(shè)計硬件設(shè)計電路圖主電路模塊由8086,8253,8255A構(gòu)成，電路如圖4-1所示。4-1主電路模塊電路.2LED顯示模塊顯示部分由6個LED組成，用8255A的A口作LED的段碼輸出口，B口作六個LED數(shù)碼管的位控輸出線。電路如圖4-24-2顯示模塊電路四個按鍵&B,C,D分別完成各自功能，由8255A的C口控制。電路如圖4-34-3按鍵模塊電路總體電路圖見附錄l4.2硬件設(shè)計所用芯片介紹在本系統(tǒng)中，8086工作在最小模式下。負責對8259，8253等芯片進行工作方式控制和數(shù)據(jù)處理，對時鐘信號進行響應(yīng)并控制led數(shù)碼管進行顯示。AD7~AD0（雙向。三態(tài)）為低8位地址／數(shù)據(jù)的復(fù)用引腳線。采用分時的多路轉(zhuǎn)換方法來實現(xiàn)對地址線和數(shù)據(jù)線的復(fù)用。在總線坐騎的T1狀態(tài)。這些銀線表示為這些銀線用作株距總線?？梢妼?fù)用信號使用時間來加以劃分的。它要求在T1狀態(tài)線出現(xiàn)低8位地址時，用地址鎖存器加以鎖存。這樣在隨后的T狀態(tài)，即使這些線用作數(shù)據(jù)線，而第8位地址線的地址在個體卻被記錄保存下來，并送到地址總線上。在DMA方式時，這些銀線被浮置為高阻狀態(tài)。2.A15~A8（輸出，三態(tài)）為8位地址線。在讀寫存儲器或外設(shè)端口色中個總線周期內(nèi)，都作為地址線輸出高8位地址。在DMA方式時，這些引線被浮置為高阻。3.A19/S6~A16/S3（輸出。三態(tài)）為地址/狀態(tài)服用引腳線，在總線周期的T1狀態(tài)，這些線表示為最高4位的地址線，在總線周期的其他T狀態(tài)，這些線用作提供狀態(tài)信息，同樣需要地址鎖存器對T1狀態(tài)出現(xiàn)的最高4位地址加以鎖存。狀態(tài)信息S6總是為低電平，S5反映當前允許中斷標志的狀態(tài)。S4與S3一起指示當前那一個段寄存器被使用。在DMA方式時，這些引線被浮置為高阻。4.RD（輸出，三態(tài)）讀信號，當其有效時表示正在對存儲器或I/O端口進行讀操作。若IO/M為低電平，表示讀取存儲器的數(shù)據(jù)，若IO/M為高電平，表示讀取I/O端口的數(shù)據(jù)。在DMA方式時，這些引線被浮置為高阻。5.READY（輸入）為準備就緒信號。低電平有效。本信號由等待指令WAIT來檢查。我們知道當CPU執(zhí)行WAIT指令時，CPU處于等待狀態(tài)，一旦檢測到TEST號為低，則結(jié)束等待狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行WAIT指令下面的指令。15.6.TEST15.6.TEST（輸入）為檢測信號，低電平有效。本信號由低呢古代指令WAIT來檢查。我們知道當CPU執(zhí)行WAIT指令時，CPU處于等待狀態(tài)，一旦檢測到TEST號為低，則結(jié)束等待狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行WAIT指令下面的指令。7.INTR（輸入）可屏蔽中斷請求信號，高電平有效。CPU在執(zhí)行每條指令的最后一個T狀態(tài)時，去采樣INTR信號，若發(fā)現(xiàn)有效，而中斷允許標志IF有為1,則CPU在結(jié)束當前指令周期后相應(yīng)中斷請求，賺取執(zhí)行中斷處理程序。8.NMI（輸入）非屏幕中斷請求信號，為一個邊緣觸發(fā)信號，不能有軟件加以屏蔽。只要在NMI線上出現(xiàn)由低到高的變化信號，則CPU就會在當前指令中，賺取之行給屏蔽中斷處理程序。9.RESET（輸入）復(fù)位信號，高電平有效，復(fù)位時該信號要求維持高電平值到4個時鐘周期，若使初次加電，則高電平信號至少要保持50us，復(fù)位信號的到來，將立即結(jié)束CPU的當前操作，內(nèi)部寄存器恢復(fù)到初始狀態(tài)。當RESET信號從高電平回到低電平時，及復(fù)位后進入重新啟動時，變質(zhì)型從內(nèi)存FFFF0H處帶式的指令，通常在FFFF0H存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)程序的實際入口處。這樣只要系統(tǒng)被復(fù)位啟動，就自動進入系統(tǒng)程序。10.CLK（輸入）25.時鐘信號，它為CPU和總線控制電路提供基準時鐘，對時鐘信號要求：1/3周期為高電平，2/3周期為低電平。8088的標準時鐘頻率為5MZ。25.11.電源和地VCC為電源引線，單一的為+5V電源。引腳為1和20為兩條GND線，要求均要接地。12.IO/M訪問存儲器或I/O端口的控制信號。若IO/M為高電平，則訪問的是I/O端口；若IO/M為低電平，則訪問的是存儲器。13.WR寫信號。當其有效時表示CPU正在對存儲器或I/O端口進行寫操作，具體對水進行寫操作，有IO/M信號決定。本信號在總線周期的T2,T3。TW狀態(tài)有效。在DMA方式時，此線被浮置為高阻。8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8253有3個獨立的十六位計數(shù)器，計數(shù)頻率范圍為0-2hIHZ。它所有的計數(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;(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(fù)雜的電機控制器。8253引腳圖以及功能說明:圖4-58253引腳圖由上圖可知，8253一共有24條引腳，其中:D7-DO一雙向數(shù)據(jù)線:WR（低電平有效）一寫輸入信號；RD（低電平有效）一讀愉入信號；CS（低電平有效）一片選輸入信號：A0,A1一片內(nèi)寄存器地址輸入信號；CLK一一-it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(yīng)的電平指示計數(shù)的完成，或輸出脈沖波形GATE-迭通輸入（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。8255A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8255A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,Cm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-基木輸入/輸出方式方式1-選通輸入/輸出方式方式2-雙向選通輸入/輸出方式圖圖5-2鍵掃子程序流程框圖8255A引腳圖如圖4-6所示，各引腳功能如下:D7-DO—與CPU側(cè)連接的八條雙向數(shù)據(jù)線;WR（低電平有效）一寫輸入信號；RD（低電平有效）一讀輸入信號；CS（低電平有效）一片選輸入信號：343 PADI>1 "13 FA2D3 P*33 p人同DJ FA3ly? PJL-7RO ：PBO的8255APD1曲口 FB2火1 FB31RESET FB*-S PB3PB?5PET7PCOPCIPC3!PC3FC4PCMFC^1^?4333愛231123手y73IM9統(tǒng)&q6A243514151-51-?13121Iir-A0,A1一片內(nèi)寄存器選擇輸入信號；4-68255A引腳圖PAO—PA7A口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；PB7-PBOB口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；PC7-PCOC口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線RESET一復(fù)位輸入信號5、軟件設(shè)計電子時鐘部分程序流程框圖圖5-1主程序流程框圖如圖5-2所示如圖5-3所示圖5-3中斷處理程序流程框圖電子時鐘總體程序總程序見附錄26、總結(jié)與體會微機接口技術(shù)是一門應(yīng)用性、綜合性、實踐性都較強的課程，通過本次課程設(shè)計過程，我基木熟悉和掌握了微機系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計的方法、設(shè)計步驟，是一次微機開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練;通過本次課程設(shè)計使我熟練掌握了微機系統(tǒng)與接口擴展電路的設(shè)計方法，并熟練應(yīng)用8086匯編語言編寫應(yīng)用程序和實際設(shè)計中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機系統(tǒng)的硬軟件開發(fā)工具的使用方法.這次的課程設(shè)計對我來說，是一次非常重要的鍛煉，通過這次設(shè)計，我對所學(xué)的知識有了更深刻的了解和掌握，使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。有了這次的設(shè)計經(jīng)驗，相信在以后的學(xué)習(xí)設(shè)計實踐過程中，我可以做到更好。回顧此次課程設(shè)計的過程，可以用“累并收獲著”來概括。通過本次設(shè)計，不但使我的專業(yè)知識得到鞏固和開拓，而且能使我將所學(xué)與實踐聯(lián)系起來，認識到自身知識的缺漏，明確自己的努力的方向。計算機技術(shù)的發(fā)展日新月異，其接口技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，我不但要經(jīng)常跟蹤專業(yè)新技術(shù)、新動態(tài)，時刻走在時代的前列;還要注重積累經(jīng)驗，在此次設(shè)計中，積累一些通用俗語，才能使自己慢慢地融入專業(yè)之中，更快地進入工作角色:此外，還要注重養(yǎng)成終身的學(xué)習(xí)習(xí)慣，擴大自己的知識面，才能促進自己不斷進步。參考文獻1.戴梅馨，史嘉權(quán)編著.微型計算機技術(shù)及應(yīng)用（第三版）北京:清華大學(xué)出版社，20032.李順增，吳國東，趙河明等.微機原理及接口技術(shù)北京:機械工業(yè)出版社，20063孫德文.微型計算機技術(shù)高等教育出版社4.趙明富.黃麗雯，李文杰.微機原理及接口技術(shù)實驗重慶工學(xué)院電子信息與白動化學(xué)院5侯伯亨，李伯成微機原理與接口技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版社附錄1附錄2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(yīng)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(shè)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(shè)置，中斷向量的設(shè)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(shè)置數(shù)據(jù)段和附加段movds,axmoves,axcli;關(guān)中斷;設(shè)置8253,21,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,35b21hesbxdsJ^intnushvushPush;設(shè)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(fù)中斷向量popdxpopdsmova1,Obhmovah,25hint21h;退出程序，返回系統(tǒng)movax,4e00him21h，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pushaxpushcxaxmovdx,220hmovdx,220hmoval,hourmoval,hourax,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mladdal,lmin,almin,60hdaa』cmPjnenextmovmin,0addal,ldaamovhour,alcmphour,24hjnenextmovhour,0，鍵盤監(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outdx,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;去除鍵碼中無用位數(shù)cmpbx,7ffhjne卜?丫?？?有按鍵則進入按鍵處理movcx,17movcx,17mov卜6丫。卜,0;無按鍵則清除響應(yīng)標志退出按鍵處理jmpdspkeyon:cmp.bx,oldkeyjekeyonl;E經(jīng)去抖動則直接處理按鍵movagekey,4;有新按鍵則設(shè)置鍵齡退出中斷movkeyok,0movoldkey,bximpdspkeyonl:cmpkeyok,ljne^按鍵已響應(yīng)則退出鍵盤處理impdsp11:movkeyok,l;設(shè)立按鍵響應(yīng)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repnescaswjekeyon2impdspkeyon2: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..mov$土2{0,1;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,almovstime,alimpdspkeyen:cmpkeynum,Ofh;處理f鍵jekeyenlimpdspkeyenl:movstate,0;恢復(fù)到運行態(tài)cmpkeymd,l;將修改內(nèi)容送小時單元jnekeyen2movkeymd,0;清除修改小時標志empstime,24h;判斷輸入時間是否＞二24jbkey-3movhour,0;大于24時，輸入為。movsdme,0;清除時間單元impdspkey-3:moval,stimemovhour,al;小于24時，輸入設(shè)定時間movsti