1、目錄1 前言11.1 設(shè)計目的11.2設(shè)計要求11.3 設(shè)計背景12 設(shè)計思想與原理22.1 設(shè)計思想22.2 設(shè)計原理22.2.1內(nèi)容22.2.2要求22.3 設(shè)計環(huán)境32.4 設(shè)計所用設(shè)備33 系統(tǒng)硬件設(shè)計43.1設(shè)計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84.1軟件工作流程圖84.2 必要的程序清單85 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果155.1 調(diào)試結(jié)果描述155.2測試結(jié)果分析156 總結(jié)16參考文獻(xiàn)171 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

2、計算機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù)，充分認(rèn)識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)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(jìn)一步加深對專業(yè)知識和理論知識學(xué)習(xí)的認(rèn)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(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

3、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重新開始。1.3 設(shè)計背景微機(jī)控制即微型計算機(jī)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(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。微型計算機(jī)原理控制應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)

4、上各種儀表的控制，從計算機(jī)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，這些都離不開微型計算機(jī)原理控制。我們組本次設(shè)計的題目是簡單電子鐘程序設(shè)計，用到了定時芯片8254,中斷控制器8259和可編程并行芯片8255。在編輯1毫秒定時程序時，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OU

5、T0端輸出周期性的負(fù)脈沖信號。即每隔20ms，8254的OUT0端就會輸出一個負(fù)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(kuò)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

6、時59：59：59超過這個時間時分秒位都清零從00：00：00重新開始?；竟ぷ髟恚好堪俜种幻雽Π俜种幻爰拇嫫鞯膬?nèi)容加一，并依次對秒、分、小時寄存器的內(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(kuò)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重新開始。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，

7、設(shè)置和顯示時間。系統(tǒng)一運行就從00點00分00秒開始計時，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。基本工作原理：每百分之一秒對百分之一秒寄存器的內(nèi)容加一，并依次對秒、分、小時寄存器的內(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（清除）：顯示00-00-00；K2鍵（啟動）：顯示XX-XX-XX變化的時間值；K3鍵（停止）：顯示XX-XX-XX不變；K4鍵（設(shè)置）：設(shè)置XX-XX-XX時間值，時間值由模塊B2開關(guān)輸入。2.3 設(shè)計環(huán)境PC機(jī)一臺、windowsXP系統(tǒng)、實驗箱，導(dǎo)線若干。2.4 設(shè)計所用設(shè)備8254定時器：用于產(chǎn)

8、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3.1.1 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、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，即中斷結(jié)構(gòu)可以由用戶編程來設(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

9、.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

10、斷矢量地址與中斷信號之間的關(guān)系如表3-1所示：表3-1 8259中斷矢量表中斷序號01234567功能調(diào)用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H23H24H27H28H2BH2CH2FH30H33H34H37H38H3BH3CH3FH說明時鐘鍵盤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

11、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)寄存器選擇輸入信號；PA7PA0A口外設(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。8255端口地址表如表3-2所示：表3-2 8255端口地址表信號線寄存器編址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(jìn)制或十進(jìn)制計數(shù)；（3）每個計數(shù)器可編程工作于

12、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)寄存器的內(nèi)容； 圖3.3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。（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4.1軟件工作流程

13、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：control 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icw4

14、icw2 equ 00100000b ；中斷號為20h icw4 equ 00000001b ；工作在8086/88方式 ocw1 equ 11111110b ；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,6

15、dh,7dh,07h db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h data ends code segment assume cs:code,ds:data delay proc near ；延時子程序 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個八段管 mov ah,00100000b ；從左邊開始顯示 dloop: mov dx, ou

16、tbit mov al, 0 out dx, al ；關(guān)所有八段管 mov al, bx mov dx, outseg out dx, al mov dx, 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 secon

17、d ；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 ；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 ；時加1 mov al,hour cmp al,24 ；時數(shù)與24比較 jne exit mov hour,0 ；時清零 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

18、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 mov 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、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 o

19、ut dx,al mov ax,62500 ；利用8253計數(shù)器1分頻 mov dx,count1 out dx,al mov al,ah out dx,al mov al,md8255 mov dx,ctl8255 out dx,al mov bx,4*icw2 ；中斷號 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 ；計數(shù)值初

20、始為0 mov al,cnt mov dx,pa8255 out dx,al sti ；開中斷 lp: mov al,hour mov ah,0 mov cl,10 div cl mov ch,ah mov ah,0 mov bx,offset ledmap add bx,ax mov al,bx ；時的十位轉(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 ；時的個位轉(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)

21、 mov al,minute mov ah,0 mov cl,10 div cl mov ch,ah mov ah,0 mov bx,offset ledmap 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

22、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 mov al,ch mov ah,0 add bx,ax mov al,bx ；分的個位轉(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)計實現(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)對于輸入有格式要求，不能輸入不正確的時間格式。（2）系

23、統(tǒng)對于臨界值進(jìn)行了驗證。（3）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)果表明，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)驗不足，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(jī)有時候不能自動復(fù)位。（2）對于多次連續(xù)輸入錯誤格式的時間值，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，不論是功能和內(nèi)容都相對簡單。尚有不滿足要求的地方，一些技術(shù)問題也沒有克服。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

24、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.經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對8250A有了更深一步的認(rèn)識。同時使我認(rèn)識到RS-232C是微型計算機(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)。加深了對芯片接口可編程原理的理解，加深了對課堂上知識的鞏固。另外，通過親手編寫匯編程序的過程也增強了程序設(shè)計的能力，學(xué)到了很多知識。回顧起課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多。通過本次課程設(shè)計可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計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(yuǎn)遠(yuǎn)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