1、目錄1 前言11.1 設(shè)計(jì)目的11.2設(shè)計(jì)要求 11.3 設(shè)計(jì)背景12 設(shè)計(jì)思想與原理 22.1 設(shè)計(jì)思想 2 2.2 設(shè)計(jì)原理 22.2.1內(nèi)容 22.2.2要求 22.3 設(shè)計(jì)環(huán)境 32. 4 設(shè)計(jì)所用設(shè)備 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43.1設(shè)計(jì)所用芯片及功能介紹43.1.1 8259芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳43.1.2 8255芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳53.1.3 8254芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳63.2 電子鐘硬件接線圖 74 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)84.1軟件工作流程圖84.2 必要的程序清單85 系統(tǒng)調(diào)

2、試及結(jié)果155.1 調(diào)試結(jié)果描述 155.2  測(cè)試結(jié)果分析 156 總結(jié)16參考文獻(xiàn)171 前言1.1 設(shè)計(jì)目的通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計(jì)技術(shù)，充分認(rèn)識(shí)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐能夠進(jìn)一步加深對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)和理解，使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力得到全面提高。掌握8255、8259、8254等芯片使用方法和編程方法，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)以致用，進(jìn)一步理解所學(xué)的相關(guān)芯片的原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、使用方法等，學(xué)會(huì)相關(guān)芯

3、片實(shí)際應(yīng)用及編程，系統(tǒng)中采用8086微處理器完成了電子秒表系統(tǒng)的獨(dú)立設(shè)計(jì)。同時(shí)并了解綜合問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)掌握實(shí)時(shí)處理程序的編制和調(diào)試方法，掌握一般的設(shè)計(jì)步驟和流程，使我們以后搞設(shè)計(jì)時(shí)邏輯更加清晰。1.2設(shè)計(jì)要求 利用8259A中斷控制器、8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器、8255A接口芯片以及鍵盤(pán)和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘，由8254中斷定時(shí)，小鍵盤(pán)控制電子時(shí)鐘的啟停及初始值的預(yù)置。電子時(shí)鐘的顯示格式HH：MM：SS由左到右分別為時(shí)、分、秒，最大記時(shí)59：59：59超過(guò)這個(gè)時(shí)間時(shí)分秒位都清零從00：00：00重新開(kāi)始。1.3 設(shè)計(jì)背景微機(jī)控制即微型計(jì)算機(jī)原理控制。是集CPU ,RAM ,RO

4、M ,定時(shí)，計(jì)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(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。微型計(jì)算機(jī)原理控制應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，這些都離不開(kāi)微型計(jì)算機(jī)原理控制。我們組本次設(shè)計(jì)的題目是簡(jiǎn)單電子鐘程序設(shè)計(jì)，用到了定時(shí)芯片8254,中斷控制器8259和可編程并行芯片8255。在編輯1毫秒定時(shí)程序時(shí)，用到了中斷控制器8259。2 設(shè)計(jì)思想與原理 2.1 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

5、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20ms，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。 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(hào)后，產(chǎn)生中斷信號(hào)送CPU處理。 

6、2.2 設(shè)計(jì)原理 利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供的定時(shí)器8254和擴(kuò)展板上提供的8259以及鍵盤(pán)和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘，由8254中斷定時(shí)，小鍵盤(pán)控制電子時(shí)鐘的啟停及初始值的預(yù)置。電子時(shí)鐘的顯示格式HH：MM：SS由左到右分別為時(shí)、分、秒，最大記時(shí)59：59：59超過(guò)這個(gè)時(shí)間時(shí)分秒位都清零從00：00：00重新開(kāi)始。 基本工作原理：每百分之一秒對(duì)百分之一秒寄存器的內(nèi)容加一，并依次對(duì)秒、分、小時(shí)寄存器的內(nèi)容加一，六個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示時(shí)、分、秒的當(dāng)前值。 2.2.1內(nèi)容 利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供的定時(shí)器8254和擴(kuò)展板上提供的8259以及鍵盤(pán)和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)

7、鐘，由8254中斷定時(shí)，小鍵盤(pán)控制電子時(shí)鐘的啟停及初始值的預(yù)置。 電子時(shí)鐘的顯示格式HH：MM：SS由左到右分別為時(shí)、分、秒，最大記時(shí)59：59：59超過(guò)這個(gè)時(shí)間時(shí)分秒位都清零從00：00：00重新開(kāi)始。 2.2.2要求 本實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)顯示裝置，用六個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間，用小鍵盤(pán)控制計(jì)時(shí)，設(shè)置和顯示時(shí)間。系統(tǒng)一運(yùn)行就從00點(diǎn)00分00秒開(kāi)始計(jì)時(shí)，并在數(shù)碼管上顯示時(shí)、分、秒當(dāng)前值，而且，可以用鍵盤(pán)設(shè)置當(dāng)前時(shí)間。 基本工作原理：每百分之一秒對(duì)百分之一秒寄存器的內(nèi)容加一，并依次對(duì)秒、分、小時(shí)寄存器的內(nèi)容加一；六個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示時(shí)、分、秒的當(dāng)前值。 

8、;用開(kāi)關(guān)（模塊A5）控制計(jì)時(shí)和顯示：K1鍵（清除）：顯示00-00-00；K2鍵（啟動(dòng)）：顯示XX-XX-XX變化的時(shí)間值；K3鍵（停止）：顯示XX-XX-XX不變；K4鍵（設(shè)置）：設(shè)置XX-XX-XX時(shí)間值，時(shí)間值由模塊B2開(kāi)關(guān)輸入。2.3 設(shè)計(jì)環(huán)境 PC機(jī)一臺(tái)、windows XP系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱，導(dǎo)線若干。2. 4 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：六個(gè)LED用于顯示時(shí)：分：秒值。 

9、小鍵盤(pán)：用于控制設(shè)置。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)所用芯片及功能介紹3.1.1 8259芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳中斷控制器8259是Intel公司專(zhuān)為控制優(yōu)先級(jí)中斷而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的芯片。它將中斷源優(yōu)先排隊(duì)、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(wú)需附加任何電路，只需對(duì)8259編程，就可以管理8級(jí)中斷，并選擇優(yōu)先模式和中斷請(qǐng)求方式，即中斷結(jié)構(gòu)可以由用戶編程來(lái)設(shè)定。在MD微機(jī)系統(tǒng)中，8259芯片工作于單片方式。8259引腳圖如圖3.1所示。 圖3.1 8259引腳圖各引腳功能如下：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

10、號(hào)；A0地址信號(hào)；INT中斷請(qǐng)求信號(hào)；INTA（低電平有效）中斷響應(yīng)信號(hào)；CAS0-CAS2級(jí)聯(lián)信號(hào)，形成一條專(zhuān)用8259A總線，以便多片8259A的級(jí)聯(lián)；SP/EN從編程/允許級(jí)聯(lián)。在緩沖方式中，可用做輸出信號(hào)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(hào)用于表示主片還是從片；IR0-IR7外部中斷請(qǐng)求輸入線。要求輸入的中斷請(qǐng)求信號(hào)是由低電平到高電平的上升沿（并保持高電平到CPU響應(yīng)時(shí)為止）或者是高電平。8259中斷矢量地址與中斷信號(hào)之間的關(guān)系如表3-1所示：表3-1 8259中斷矢量表中斷序號(hào)01234567功能調(diào)用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H

11、23H24H27H28H2BH2CH2FH30H33H34H37H38H3BH3CH3FH說(shuō)明時(shí)鐘鍵盤(pán)可用可用串行口可用可用可用3.1.2 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(gè)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2雙向選通輸入/輸出方式8255引腳圖如圖3.2示， 圖3.2 8255引腳圖各引腳功能如下：D7D0與CPU側(cè)連接的八條雙向數(shù)據(jù)線；WR（低電平有效）寫(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)寄存器選擇輸入信號(hào)；PA7PA0A口外

12、設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；PB7PB0B口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；PC7PC0C口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線；RESET復(fù)位輸入信號(hào)。8255端口地址表如表3-2所示：表3-2 8255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63H3.1.3 8254芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 8254是Intel公司生產(chǎn)的可編程計(jì)時(shí)器，具有以下功能：（1）有3格獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器（2）每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)；（3）每個(gè)計(jì)數(shù)器可編程工作于6種不同工作方式；（4）8254每個(gè)計(jì)數(shù)器允許的最高計(jì)數(shù)頻率為10MHZ；（5）8254有讀回命令，除了可以讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容外，還可以讀出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容； 圖3

13、.3是8254芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖，它是由與CPU的接口、內(nèi)部控制電路和三個(gè)計(jì)數(shù)器組成。8254的工作方式如下述：（1）方式0：計(jì)數(shù)到0結(jié)束輸出正躍變信號(hào)方式。（2）方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。（3）方式2：頻率放生器方式。（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。 圖3.3 8254芯片引腳圖3.2 電子鐘硬件接線圖 圖3.4 電子鐘硬件接線圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件工作流程圖主程序流程圖如圖4.1所示，服務(wù)程序流程圖如圖4.2所示。 圖 4.1主程序流程圖 圖4.2 服務(wù)程序流程圖4.2 必要的程序清單電子鐘的程序：contr

14、ol equ 0c003h ；8253控制口 count0 equ 0c000h count1 equ 0c001h count2 equ 0c002h md8255 equ 82h ；8255控制字 pa8255 equ 8000h ctl8255 equ 8003h outbit equ 08002h ；位控制口 outseg equ 08004h ；段控制口 icw1 equ 00010011b ；8259，上升沿中斷，要寫(xiě)icw4 icw2 equ 00100000b ；中斷號(hào)為20h icw4 equ 00000001b ；工作在8086/88方式 ocw1 equ 11111110

15、b ；只響應(yīng)int0中斷 cs8259a equ 0d000h ；8259地址 cs8259b equ 0d001h data segment cnt db 0 ledbuf db 6 dup(?) ；顯示緩沖 num db 1 dup(?) ；顯示的數(shù)據(jù) delayt db 1 dup(?) hour db 0 minute db 0 second db 0 ledmap: ；八段管顯示碼 db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h data ends code segment assume cs

16、:code,ds:data delay proc near ；延時(shí)子程序 push ax push cx mov al,0 mov cx,ax loop $ pop cx pop ax ret delay endp displayled proc near ；數(shù)碼管顯示控制子程序 mov bx,offset ledbuf mov cl,6 ；共6個(gè)八段管 mov ah,00100000b ；從左邊開(kāi)始顯示 dloop: mov dx, outbit mov al, 0 out dx, al ；關(guān)所有八段管 mov al, bx mov dx, outseg out dx, al mov dx,

17、 outbit mov al, ah out dx, al ；顯示一位八段管 push ax mov ah,1 call delay pop ax shr ah,1 inc bx dec cl jnz dloop mov dx,outbit mov al,0 out dx,al ；關(guān)所有八段管 ret displayled endp ienter proc near ；8253中斷服務(wù)程序 push ax push dx inc second ；秒加1 mov al,second cmp al,60 ；秒數(shù)與60比較 jne exit mov second,0 ；秒清零 inc minute

18、；分加1 mov al,minute cmp al,60 ；分?jǐn)?shù)與60比較 jne exit mov minute,0 ；分清零 inc hour ；時(shí)加1 mov al,hour cmp al,24 ；時(shí)數(shù)與24比較 jne exit mov hour,0 ；時(shí)清零 exit: mov dx,cs8259a mov al,20h out dx,al ；結(jié)束本次中斷 pop dx pop ax iret ienter endp iinit proc ；初始化8259的命令字和操作命令字 mov dx,cs8259a mov al,icw1 out dx,al mov dx,cs8259b mo

19、v al,icw2 out dx,al mov al,icw4 out dx,al mov al,ocw1 out dx,al ret iinit endp start: mov ax,data mov ds,ax mov hour,0 ；時(shí)、分、秒清零 mov minute,0 mov second,0 cli ；清除中斷標(biāo)志位 mov ax,0 mov ds,ax mov al,76h ；8253控制字 mov dx,control out dx,al mov ax,62500 ；利用8253計(jì)數(shù)器1分頻 mov dx,count1 out dx,al mov al,ah out dx,a

20、l mov al,md8255 mov dx,ctl8255 out dx,al mov bx,4*icw2 ；中斷號(hào) mov ax,code shl ax,4 ；*16 add ax,offset ienter ；中斷入口地址（段地址為0） mov bx,ax mov ax,0 inc bx inc bx mov bx,ax ；代碼段地址為0 call iinit mov ax,data mov ds,ax mov cnt,0 ；計(jì)數(shù)值初始為0 mov al,cnt mov dx,pa8255 out dx,al sti ；開(kāi)中斷 lp: mov al,hour mov ah,0 mov c

21、l,10 div cl mov ch,ah mov ah,0 mov bx,offset ledmap add bx,ax mov al,bx ；時(shí)的十位轉(zhuǎn)換成顯示碼 mov ledbuf,al ；顯示碼存入顯示緩沖區(qū) mov bx,offset ledmap mov al,ch mov ah,0 add bx,ax mov al,bx ；時(shí)的個(gè)位轉(zhuǎn)換成顯示碼 or al,80h mov ledbuf+1,al ；顯示碼存入后一位顯示緩沖區(qū) mov al,minute mov ah,0 mov cl,10 div cl mov ch,ah mov ah,0 mov bx,offset ledm

22、ap add bx,ax mov al,bx ；分的十位轉(zhuǎn)換成顯示碼 mov ledbuf+2,al mov bx,offset ledmap mov al,ch mov ah,0 add bx,ax mov al,bx ；分的個(gè)位轉(zhuǎn)換成顯示碼 or al,80h mov ledbuf+3,al mov al,second mov ah,0 mov cl,10 div cl mov ch,ah mov ah,0 mov bx,offset ledmap add bx,ax mov al,bx ；秒的十位轉(zhuǎn)換成顯示碼 mov ledbuf+4,al mov bx,offset ledmap mo

23、v al,ch mov ah,0 add bx,ax mov al,bx ；分的個(gè)位轉(zhuǎn)換成顯示碼 or al,80h mov ledbuf+5,al call displayled jmp lp code ends end start5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果5.1 調(diào)試結(jié)果描述 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后進(jìn)行了為期一周左右的調(diào)試。調(diào)試包括電路板的調(diào)試和匯編程序的調(diào)試。下面就系統(tǒng)調(diào)試情況作一介紹： （1）系統(tǒng)對(duì)于輸入有格式要求，不能輸入不正確的時(shí)間格式。 （2）系統(tǒng)對(duì)于臨界值進(jìn)行了驗(yàn)證。（3）系統(tǒng)預(yù)計(jì)各功能的實(shí)現(xiàn)。 5.2  測(cè)試結(jié)果分析 測(cè)

24、試結(jié)果表明，電子鐘系統(tǒng)已能初步實(shí)現(xiàn)主要功能，但是由于我的能力有限，開(kāi)發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，系統(tǒng)功能不是十分完善，還存在著許多問(wèn)題，目前通過(guò)測(cè)試等發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題： （1） 由于試驗(yàn)條件的限制，開(kāi)機(jī)有時(shí)候不能自動(dòng)復(fù)位。 （2）對(duì)于多次連續(xù)輸入錯(cuò)誤格式的時(shí)間值，系統(tǒng)可能出現(xiàn)異常。 （3）由于是教學(xué)模擬課題，不能適應(yīng)實(shí)際使用中復(fù)雜的需求，只能根據(jù)其他一些簡(jiǎn)單的調(diào)查和推測(cè)來(lái)設(shè)定系統(tǒng)的功能和要求，不論是功能和內(nèi)容都相對(duì)簡(jiǎn)單。尚有不滿足要求的地方，一些技術(shù)問(wèn)題也沒(méi)有克服。6 總結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要

25、環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程. 經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)8250A有了更深一步的認(rèn)識(shí)。同時(shí)使我認(rèn)識(shí)到RS-232C是微型計(jì)算機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。加深了對(duì)芯片接口可編程原理的理解，加深了對(duì)課堂上知識(shí)的鞏固。另外，通過(guò)親手編寫(xiě)匯編程序的過(guò)程也增強(qiáng)了程序設(shè)計(jì)的能力，學(xué)到了很多知識(shí)。回顧起課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，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)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們每一步要做什么，每