電子時鐘課程設計

1、<p>　　一、課程設計目的和意義</p><p>　　掌握8255、8259、8253芯片使用方法和編程方法，通過本次課程設計，學以致用，進一步理解所學的相關芯片的原理、內部結構、使用方法等，學會相關芯片實際應用及編程，系統(tǒng)中采用8088微處理器完成了電子鐘的小系統(tǒng)的獨立設計。同時并了解綜合問題的程序設計掌握實時處理程序的編制和調試方法，掌握一般的設計步驟和流程，使我們以后搞設計時邏輯更加清晰。<

2、;/p><p><b>　　二、開發(fā)環(huán)境及設備</b></p><p><b>　　1、設計環(huán)境</b></p><p>　　PC機一臺、windows 98系統(tǒng)、實驗箱、導線若干。</p><p><b>　　2、設計所用設備</b></p><p>　　

3、8253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。</p><p>　　8255并口：用做接口芯片，和小鍵盤相連。</p><p>　　8259中斷控制器：用于產(chǎn)生中斷。</p><p>　　LED：六個LED用于顯示時：分：秒值。</p><p>　　小鍵盤：用于控制設置。</p><p>&l

4、t;b>　　三、設計思想與原理</b></p><p><b>　　1、設計思想</b></p><p>　　本系統(tǒng)設計的電子時鐘以8088微處理器作為CPU，用8253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，8253的功能是定時，接入8253的CLK信號為周期性時鐘信號。825

5、3采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8253的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔20ms，8253的OUT0端就會輸出一個負脈沖的信號，此信號接8259的IR2，當中斷到50次數(shù)后，CPU即處理，使液晶顯示器上的時間發(fā)生變化。</p><p>　　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

6、CPU處理。</p><p><b>　　2、設計原理</b></p><p>　　利用實驗臺上提供的定時器8253和擴展板上提供的8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設計一個電子時鐘，由8253中斷定時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預置。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

7、重新開始。</p><p>　　基本工作原理：每百分之一秒對百分之一秒寄存器的內容加一，并依次對秒、分、小時寄存器的內容加一，六個數(shù)碼管動態(tài)顯示時、分、秒的當前值。</p><p><b>　　1、內容</b></p><p>　　利用實驗臺上提供的定時器8253和擴展板上提供的8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設計一個電子時鐘，由8253中斷定

8、時，小鍵盤控制電子時鐘的啟停及初始值的預置。</p><p>　　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。</p><p><b>　　2、要求</b></p><p>　　本實驗要求設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

9、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、秒當前值，而且，可以用鍵盤設置當前時間。</p><p>　　基本工作原理：每百分之一秒對百分之一秒寄存器的內容加一，并依次對秒、分、小時寄存器的內容加一；六個數(shù)碼管動態(tài)顯示時、分、秒的當前值。</p><p>　　C鍵：置初值，顯示00：00：00</p><p>　　G鍵：顯示動態(tài)變

10、化（啟動表）；</p><p>　　D鍵：顯示靜態(tài)不變（表停止）；</p><p>　　E鍵：終止程序，返回DOS；</p><p>　　P鍵：設置時：分：秒的值</p><p><b>　　3、設計環(huán)境</b></p><p>　　PC機一臺、windows 98系統(tǒng)、實驗箱，導線若干。<

11、/p><p><b>　　4、設計所用設備</b></p><p>　　8253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。</p><p>　　8255并口：用做接口芯片，和小鍵盤相連。</p><p>　　8259中斷控制器：用于產(chǎn)生中斷。</p><p>　　LED：六個LE

12、D用于顯示時：分：秒值。</p><p>　　小鍵盤：用于控制設置。</p><p>　　三、設計所用芯片結構</p><p>　　1、8259A芯片的內部結構及引腳</p><p>　　中斷控制器8259A是Intel公司專為控制優(yōu)先級中斷而設計開發(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

13、路，只需對8259A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，即中斷結構可以由用戶編程來設定。在MD微機系統(tǒng)中，8259芯片工作于單片方式。</p><p>　　8259引腳圖如圖3.3，各引腳功能如下。</p><p>　　D7~D0——八條雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　WR（低電平有效）——寫輸入信號；</p><p>

14、　　RD（低電平有效）——讀輸入信號；</p><p>　　CS（低電平有效）——片選輸入信號；</p><p><b>　　A0——地址信號；</b></p><p>　　INT——中斷請求信號；</p><p>　　INTA（低電平有效）——中斷響應信號；</p><p>　　CAS0~CAS

15、2——級聯(lián)信號，形成一條專用8259A總線，以便多片8259A的級聯(lián)；</p><p>　　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；</p><p>　　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響應時為止）或者是高電平。&l

16、t;/p><p>　　8259中斷矢量地址與中斷信號之間的關系如表3.1所示：</p><p>　　2、8255芯片的內部結構及引腳</p><p>　　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：</p><p>　　方式0—基本輸入/輸出

17、方式</p><p>　　方式1—選通輸入/輸出方式</p><p>　　方式2—雙向選通輸入/輸出方式</p><p>　　8255引腳圖如圖3.2示，各引腳功能如下。</p><p>　　D7~D0——與CPU側連接的八條雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　WR（低電平有效）——寫輸入信號；</p>&

18、lt;p>　　RD（低電平有效）——讀輸入信號；</p><p>　　CS（低電平有效）——片選輸入信號；</p><p>　　A0、A1——片內寄存器選擇輸入信號；</p><p>　　PA7~PA0——A口外設雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　PB7~PB0——B口外設雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　PC7

19、~PC0——C口外設雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　RESET——復位輸入信號</p><p>　　2、8255端口地址</p><p>　　3、8253芯片的內部結構及引腳</p><p>　　8253可編程定時/計數(shù)器是Intel公司生產(chǎn)的通用外圍芯片之一，有3個獨立的十六位計數(shù)器，技術頻率范圍為0~2MHZ，它所有的技術方式和操作方式

20、都通過編程控制。</p><p>　　8253的功能用途是：</p><p><b>　　延時中斷</b></p><p><b>　　可編程頻率發(fā)生器</b></p><p><b>　　事件計數(shù)器</b></p><p><b>　　二進倍

21、頻器</b></p><p><b>　　實時時鐘</b></p><p><b>　　數(shù)字單穩(wěn)</b></p><p><b>　　復雜的電機控制器</b></p><p>　　8253有六種工作方式：</p><p>　　方式0：計數(shù)結束

22、中斷</p><p>　　方式1：可編程頻率發(fā)生器</p><p><b>　　方式2：頻率發(fā)生器</b></p><p>　　方式3：方波頻率發(fā)生器</p><p>　　方式4：軟件觸發(fā)的選通信號</p><p>　?。?）方式5：硬件觸發(fā)的選通信號</p><p>　　

23、8253引腳圖如圖3.3示，各引腳功能如下。</p><p>　　D7~D0——八條雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　WR（低電平有效）——寫輸入信號；</p><p>　　RD（低電平有效）——讀輸入信號；</p><p>　　CS（低電平有效）——片選輸入信號；</p><p>　　A0、A1——片內寄存器地址輸入

24、信號；</p><p>　　CLK——計數(shù)輸入，用于輸入定時基準脈沖或計數(shù)脈沖；</p><p>　　OUT——輸出信號，以相應的電平指示計數(shù)的完成，或輸出脈沖波形；</p><p>　　GATE——選通輸入（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。</p><p>　　2、8253端口地址</p>&

25、lt;p><b>　　四、具體模塊設計</b></p><p><b>　　1、概述</b></p><p>　　本系統(tǒng)設計的電子鐘以8088微處理器作為CPU，用8253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，8253的功能是定時，接入8253的CLK信號為周期性時鐘

26、信號。8253采用計數(shù)器0，工作于方式2，使8253的OUT0端輸出周期性的負脈沖信號。即每隔20ms，8253的OUT0端就會輸出一個負脈沖的信號，此信號接8259的IR2，當中斷到50次數(shù)后，CPU即處理，使液晶顯示器上的時間發(fā)生變化。程序由以下模塊組成：系統(tǒng)共有5個功能模塊，分別為，主控模塊，顯示模塊，定時模塊，中斷模塊，小鍵盤模塊。</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖如下：</b>

27、</p><p><b>　　圖一 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　2、主程序模塊</b></p><p>　　主控模塊是系的核心模塊，對8253、8255A進行初始化，設置中斷向量，掃描鍵盤根據(jù)按鍵值作相應的處理。主要由軟件實現(xiàn)。它的主要功能是調用其它模塊對系統(tǒng)工作進行協(xié)調，它的主要功能是讀小鍵盤輸入鍵值并

28、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，并調用顯示模塊顯示。如果鍵值為G則開中斷，（中斷程序為秒最低位加一）。如果鍵值為D則關中斷，停止動態(tài)顯示。如健值為P則連續(xù)六次調用小鍵盤模塊，將鍵值依次存入顯示緩沖。并調用顯示模塊顯示。如果健值為E，則終止程序，返回DOS。</p><p><b>　　3、小鍵盤模塊</b></p><p>　　

29、小鍵盤模塊送入主控模塊的子功能模塊。由軟件和硬件實現(xiàn)，硬件上由小鍵盤和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。執(zhí)行一個約10ms的延時程序后再掃描鍵盤，若F0=1表示真正有鍵按下，從而消除了抖動影響。</p><p><b>　　實現(xiàn)代碼如下：</b></p><p>　　KEY ROC N

30、EAR</p><p><b>　　PUSH CX</b></p><p>　　KST: MOV AL,82H</p><p>　　MOV DX,P55CTL</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,00H</

31、p><p>　　MOV DX,PA55</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,PB55</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　OR AL,0F8H</p><p>　　

32、CMP AL,0FFH</p><p><b>　　JZ DELAY</b></p><p>　　MOV CX,0300H</p><p>　　DLY: LOOP DLY</p><p>　　MOV CL,08H</p><p>　　MOV AH,0FEH</p><

33、p>　　SCAN1: MOV DX,PA55</p><p><b>　　MOV AL,AH</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,PB55</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p

34、><p>　　OR AL,0F8H</p><p>　　CMP AL,0FFH</p><p><b>　　JNZ KEYN</b></p><p><b>　　ROL AH,1</b></p><p><b>　　DEC CL</b></p>

35、<p><b>　　JNZ SCAN1</b></p><p><b>　　JMP KST</b></p><p>　　KEYN: PUSH AX</p><p>　　MOV DX,PB55</p><p>　　RELEA: IN AL,DX</p><p&

36、gt;　　OR AL,0F8H</p><p>　　CMP AL,0FFH</p><p><b>　　JNZ RELEA</b></p><p><b>　　POP AX</b></p><p><b>　　NOT AX</b></p><p>　　M

37、OV SI,OFFSET TABLE</p><p>　　MOV DI,OFFSET CHAR</p><p><b>　　MOV CX,24</b></p><p>　　TT: CMP AX,[SI]</p><p><b>　　JZ NN</b></p><p>&l

38、t;b>　　DEC CX</b></p><p><b>　　JZ KST</b></p><p><b>　　ADD SI,02</b></p><p><b>　　INC DI</b></p><p><b>　　JMP TT</b>

39、</p><p>　　NN: MOV DL,[DI]</p><p>　　MOV [CHAR1],DL </p><p>　　MOV AH,02H</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　POP CX</b></p>

40、<p><b>　　JMP YANG</b></p><p>　　DELAY: CALL DISPLY</p><p><b>　　JMP KST</b></p><p>　　YANG: RET</p><p>　　KEY ENDP</p><p&g

41、t;<b>　　4、顯示模塊</b></p><p>　　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)是由六個字節(jié)構成，分別保存小時的高位和低位，分鐘的高位和低位，秒鐘的高位和低位。硬件上由六個LED構成，軟件上由掃描顯示的方法實現(xiàn)。</p><p><b>　　實現(xiàn)代碼如下：</b></p><p>

42、　　DISPLAY PROC NEAR</p><p>　　MOV CX,77FFH</p><p>　　LED52: CALL DISUP</p><p>　　LOOP LED52</p><p>　　DISUP: PUSH CX</p><p>　　MOV DI,OFFSET MIN1</p>

43、<p><b>　　MOV CL,01</b></p><p>　　DISUP1: MOV AL,0</p><p>　　MOV DX,PORTBIT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,[DI]</p><p&

44、gt;　　MOV BX,OFFSET LED</p><p><b>　　XLAT</b></p><p>　　MOV DX,PORTSEG</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　MOV AL,CL</b></p>&

45、lt;p>　　MOV DX,PORTBIT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV BX,35H</p><p>　　DELAY1: DEC BX</p><p>　　JNZ DELAY1</p><p>　　CMP CL,20H</p&g

46、t;<p><b>　　JZ DISUP2</b></p><p><b>　　INC DI</b></p><p><b>　　SHL CL,1</b></p><p>　　JMP DISUP1</p><p>　　DISUP2: POP CX</p&g

47、t;<p><b>　　RET</b></p><p>　　DISPLAY ENDP</p><p><b>　　5、定時模塊</b></p><p>　　定時模塊是為8259提供中斷請求信號的。由一片8253實現(xiàn)，選用定時器0#，工作在方式3，由于時鐘應該1秒走動一次，所以輸出值應為1S，其輸出信號可作為8

48、259的中斷請求信號。</p><p><b>　　6、中斷處理模塊</b></p><p>　　中斷模塊實現(xiàn)動態(tài)顯示的，硬件為一片8259，由于中斷請求信號為每秒一次，中斷程序該為時間按秒增加，并顯示，只要開中斷，便可實現(xiàn)每秒顯示時間增加一秒，從而達到動態(tài)顯示的效果。</p><p>　　7、按如下接線圖連接好試驗箱上的芯片引腳， 主要用到器

49、件有8255,8253,LED,8259,小鍵盤。8253的片選接地址208-20F，OUT1,OUT0接燈(測試用)，GATE0,GATE1接+5V，CLK1接8259的IRQ2，CLK0接Ｑ12(12分頻)。</p><p>　　8255的片選接地址218-21F，實驗箱已將其和小鍵盤相連。</p><p>　　LED的片選接地址210-217。</p><p>

50、;<b>　　圖二 試驗接線圖</b></p><p><b>　　五、程序流程圖</b></p><p><b>　　主程序流程圖：</b></p><p>　　鍵盤掃描程序流程圖：（KEY）</p><p>　　中斷處理程序流程圖：</p><p>

51、<b>　　六、心得體會</b></p><p><b>　　附錄一：參考書目</b></p><p>　　1、戴梅萼，史嘉權編著.微型計算機技術及應用(第三版).北京：清華大學出版社,2003</p><p>　　2、周明德編著.微型計算機系統(tǒng)原理及應用(第四版).北京：清華大學出版社,2002</p>&

52、lt;p>　　3、李順增，吳國東，趙河明等.微機原理及接口技術.北京：機械工業(yè)出版社,2006</p><p>　　4、楊立新.微型計算機原理和應用[M].北京：科學技術文獻出版社，1986.11 </p><p>　　5、李大友.微型計算機原理[M].北京：清華大學出版社，1998.7</p><p>　　6、眭碧霞.微型計算機原理與組成[M].人民郵電出版