-.z.目錄TOC\o"1-3"\h\u134211前言1107461.1設(shè)計目的1165201.2設(shè)計要求1278201.3設(shè)計背景1226672設(shè)計思想與原理2176602.1設(shè)計思想2114392.2設(shè)計原理2304482.2.1內(nèi)容2150542.2.2要求2213102.3設(shè)計環(huán)境3148522.4設(shè)計所用設(shè)備384213系統(tǒng)硬件設(shè)計4226133.1設(shè)計所用芯片及功能介紹4298783.1.18259芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳46883.1.28255芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳5281243.1.38254芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳6291163.2電子鐘硬件接線圖7184034系統(tǒng)軟件設(shè)計8190234.1軟件工作流程圖8301664.2必要的程序清單8221595系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果15223765.1調(diào)試結(jié)果描述15176625.2測試結(jié)果分析15246466總結(jié)161284參考文獻17-.z.1前言1.1設(shè)計目的通過本次課程設(shè)計學(xué)習(xí)和掌握計算機中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù)，充分認識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進一步加強理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。通過這次設(shè)計實踐能夠進一步加深對專業(yè)知識和理論知識學(xué)習(xí)的認識和理解，使設(shè)計者的設(shè)計水平和對所學(xué)知識的應(yīng)用能力以及分析問題解決問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，通過本次課程設(shè)計，學(xué)以致用，進一步理解所學(xué)的相關(guān)芯片的原理、內(nèi)部構(gòu)造、使用方法等，學(xué)會相關(guān)芯片實際應(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)的獨立設(shè)計。同時并了解綜合問題的程序設(shè)計掌握實時處理程序的編制和調(diào)試方法，掌握一般的設(shè)計步驟和流程，使我們以后搞設(shè)計時邏輯更加清晰。1.2設(shè)計要求利用8259A中斷控制器、8254定時/計數(shù)器、8255A接口芯片以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計一個電子時鐘，由8254中斷定時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預(yù)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重新開場。1.3設(shè)計背景微機控制即微型計算機原理控制。是集CPU,RAM,ROM,定時，微型計算機原理控制應(yīng)用技術(shù)飛速開展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個通訊與數(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，這些都離不開微型計算機原理控制。8254,82598255。在編輯1時，用到了中斷控制器8259。2設(shè)計思想與原理2.1設(shè)計思想本系統(tǒng)設(shè)計的電子時鐘以8088微處理器作為CPU，用8254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，8254的功能是定時，接入8254的CLK信號為周期性時鐘信號。8254采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8254的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔20ms，8254的OUT0端就會輸出一個負脈沖的信號，此信號接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間發(fā)生變化。其中8259只需初始化ICW1，其功能是向8259說明IR*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。2.2設(shè)計原理利用實驗臺上提供的定時器8254和擴展板上提供的8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計一個電子時鐘，由8254中斷定時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預(yù)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重新開場。根本工作原理：每百分之一秒對百分之一秒存放器的內(nèi)容加一，并依次對秒、分、小時存放器的內(nèi)容加一，六個數(shù)碼管動態(tài)顯示時、分、秒的當(dāng)前值。2.2.1內(nèi)容利用實驗臺上提供的定時器8254和擴展板上提供的8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計一個電子時鐘，由8254中斷定時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預(yù)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重新開場。2.2.2要求本實驗要求設(shè)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(shè)置和顯示時間。系統(tǒng)一運行就從00點00分00秒開場計時，并在數(shù)碼管上顯示時、分、秒當(dāng)前值，而且，可以用鍵盤設(shè)置當(dāng)前時間。根本工作原理：每百分之一秒對百分之一秒存放器的內(nèi)容加一，并依次對秒、分、小時存放器的內(nèi)容加一；六個數(shù)碼管動態(tài)顯示時、分、秒的當(dāng)前值。用開關(guān)〔模塊A5〕控制計時和顯示：K1鍵〔去除〕：顯示00-00-00；K2鍵〔啟動〕：顯示**-**-**變化的時間值；K3鍵〔停頓〕：顯示**-**-**不變；K4鍵〔設(shè)置〕：設(shè)置**-**-**時間值，時間值由模塊B2開關(guān)輸入。2.3設(shè)計環(huán)境PC機一臺、windows*P系統(tǒng)、實驗箱，導(dǎo)線假設(shè)干。2.4設(shè)計所用設(shè)備8254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(shè)置。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1設(shè)計所用芯片及功能介紹3.1.18259芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳中斷控制器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)先排隊、區(qū)分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8259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，即中斷構(gòu)造可以由用戶編程來設(shè)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3.1所示。圖3.18259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(yīng)信號；CAS0-CAS2——級聯(lián)信號，形成一條專用8259A總線，以便多片8259A的級聯(lián)；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；IR0-IR7——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(yīng)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3-18259中斷矢量表中斷序號01234567功能調(diào)用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H~23H24H~27H28H~2BH2CH~2FH30H~33H34H~37H38H~3BH3CH~3FH說明時鐘鍵盤可用可用串行口可用可用可用3.1.28255芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳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3.28255引腳圖各引腳功能如下：D7~D0——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)存放器選擇輸入信號；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。8255端口地址表如表3-2所示：表3-28255端口地址表信號線存放器編址IOY3A口60HB口61HC口62H控制存放器63H3.1.38254芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳8254是Intel公司生產(chǎn)的可編程計時器，具有以下功能：〔1〕有3格獨立的16位計數(shù)器〔2〕每個計數(shù)器可按二進制或十進制計數(shù)；〔3〕每個計數(shù)器可編程工作于6種不同工作方式；〔4〕8254每個計數(shù)器允許的最高計數(shù)頻率為10MHZ；〔5〕8254有讀回命令，除了可以讀出當(dāng)前計數(shù)單元的內(nèi)容外，還可以讀出狀態(tài)存放器的內(nèi)容；圖3.3是8254芯片的內(nèi)部構(gòu)造及引腳圖，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完畢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?！?〕方式2：頻率放生器方式?！?〕方式3：方波發(fā)生器?！?〕方式4：軟件觸發(fā)選通方式?！?〕方式5：硬件觸發(fā)選通方式。圖3.38254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4.1軟件工作流程圖主程序流程圖如圖4.1所示，效勞程序流程圖如圖4.2所示。圖4.1主程序流程圖圖4.2效勞程序流程圖4.2必要的程序清單電子鐘的程序：controlequ0c003h；8253控制口count0equ0c000hcount1equ0c001hcount2equ0c002hmd8255equ82h；8255控制字pa8255equ8000hctl8255equ8003houtbitequ08002h；位控制口outsegequ08004h；段控制口icw1equ00010011b；8259，上升沿中斷，要寫icw4icw2equ00100000b；中斷號為20hicw4equ00000001b；工作在8086/88方式ocw1equ11111110b；只響應(yīng)int0中斷cs8259aequ0d000h；8259地址cs8259bequ0d001hdatasegmenttdb0ledbufdb6dup(")；顯示緩沖numdb1dup(")；顯示的數(shù)據(jù)delaytdb1dup(")hourdb0minutedb0seconddb0ledmap:；八段管顯示碼db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07hdb7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71hdataendscodesegmentassumecs:code,ds:datadelayprocnear；延時子程序pusha*pushc*moval,0movc*,a*loop$popc*popa*retdelayendpdisplayledprocnear；數(shù)碼管顯示控制子程序movb*,offsetledbufmovcl,6；共6個八段管movah,00100000b；從左邊開場顯示dloop:movd*,outbitmoval,0outd*,al；關(guān)所有八段管moval,[b*]movd*,outsegoutd*,almovd*,outbitmoval,ahoutd*,al；顯示一位八段管pusha*movah,1calldelaypopa*shrah,1incb*deccljnzdloopmovd*,outbitmoval,0outd*,al；關(guān)所有八段管retdisplayledendpienterprocnear；8253中斷效勞程序pusha*pushd*incsecond；秒加1moval,secondcmpal,60；秒數(shù)與60比擬jnee*itmovsecond,0；秒清零incminute；分加1moval,minutecmpal,60；分數(shù)與60比擬jnee*itmovminute,0；分清零inchour；時加1moval,hourcmpal,24；時數(shù)與24比擬jnee*itmovhour,0；時清零e*it:movd*,cs8259amoval,20houtd*,al；完畢本次中斷popd*popa*iretienterendpiinitproc；初始化8259的命令字和操作命令字movd*,cs8259amoval,icw1outd*,almovd*,cs8259bmoval,icw2outd*,almoval,icw4outd*,almoval,ocw1outd*,alretiinitendpstart:mova*,datamovds,a*movhour,0；時、分、秒清零movminute,0movsecond,0cli；去除中斷標志位mova*,0movds,a*moval,76h；8253控制字movd*,controloutd*,almova*,62500；利用8253計數(shù)器1分頻movd*,count1outd*,almoval,ahoutd*,almoval,md8255movd*,ctl8255outd*,almovb*,4*icw2；中斷號mova*,codeshla*,4；*16adda*,offsetienter；中斷入口地址〔段地址為0〕mov[b*],a*mova*,0incb*incb*mov[b*],a*；代碼段地址為0calliinitmova*,datamovds,a*movt,0；計數(shù)值初始為0moval,tmovd*,pa8255outd*,alsti；開中斷l(xiāng)p:moval,hourmovah,0movcl,10divclmovch,ahmovah,0movb*,offsetledmapaddb*,a*moval,[b*]；時的十位轉(zhuǎn)換成顯示碼movledbuf,al；顯示碼存入顯示緩沖區(qū)movb*,offsetledmapmoval,chmovah,0addb*,a*moval,[b*]；時的個位轉(zhuǎn)換成顯示碼oral,80hmovledbuf+1,al；顯示碼存入后一位顯示緩沖區(qū)moval,minutemovah,0movcl,10divclmovch,ahmovah,0movb*,offsetledmapaddb*,a*moval,[b*]；分的十位轉(zhuǎn)換成顯示碼movledbuf+2,almovb*,offsetledmapmoval,chmovah,0addb*,a*moval,[b*]；分的個位轉(zhuǎn)換成顯示碼oral,80hmovledbuf+3,almoval,secondmovah,0movcl,10divclmovch,ahmovah,0movb*,offsetledmapaddb*,a*moval,[b*]；秒的十位轉(zhuǎn)換成顯示碼movledbuf+4,almovb*,offsetledmapmoval,chmovah,0addb*,a*moval,[b*]；分的個位轉(zhuǎn)換成顯示碼oral,80hmovledbuf+5,alcalldisplayledjmplpcodeendsendstart5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)計實現(xiàn)后進展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)對于輸入有格式要求，不能輸入不正確的時間格式?！?〕系統(tǒng)對于臨界值進展了驗證?！?〕系統(tǒng)預(yù)計各功能的實現(xiàn)。5.2測試結(jié)果分析測試結(jié)果說明，電子鐘系統(tǒng)已能初步實現(xiàn)主要功能，但是由于我的能力有限，開發(fā)實踐經(jīng)歷缺乏，系統(tǒng)功能不是十分完善，還存在著許多問題，目前通過測試等發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在以下幾個問題：〔1〕由于試驗條件的限制，開機有時候不能自動復(fù)位?！?〕對于屢次連續(xù)輸入錯誤格式的時間值，系統(tǒng)可能出現(xiàn)異常?！?〕由于是教學(xué)模擬課題，不能適應(yīng)實際使用中復(fù)雜的需求，只能根據(jù)其他一些簡單的調(diào)查和推測來設(shè)定系統(tǒng)的功能和要求，不管是功能和內(nèi)容都相對簡單。尚有不滿足要求的地方，一些技術(shù)問題也沒有克制。6總結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.