微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘

1、 目錄一、設(shè)計(jì)要求1二、設(shè)計(jì)所用芯片 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 2三、設(shè)計(jì)思想 。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2四、設(shè)計(jì)所用芯片結(jié)構(gòu)31、8259A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳32、8279芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳43、8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳5五、系統(tǒng)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)61、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)62、主控模塊73、CPU模塊7 4、定時(shí)模塊 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95、中斷處理模塊 。 。 。 。 。 。

2、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 96、顯示模塊和小鍵盤模塊10六、程序流程圖121、主程序流程圖122、定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖14七、設(shè)計(jì)總結(jié)15附錄一：參考書目15附錄二：總體圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15附錄三：源代碼 17一、設(shè)計(jì)要求利用試驗(yàn)平臺提供的硬件資源設(shè)計(jì)一個(gè)電子表。該電子表以時(shí)、分、秒的形式實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間，且具有校表功能，利用小鍵盤與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間校準(zhǔn)。掌握8255、8259、8253芯片使用方法和編程方法，通過本次課程設(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)

3、相關(guān)芯片實(shí)際應(yīng)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(dú)立設(shè)計(jì)。同時(shí)并了解綜合問題的程序設(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。二、設(shè)計(jì)所用芯片8253定時(shí)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。8279接口芯片：實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入和顯示輸出。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。小鍵盤：用于控制設(shè)置。三、設(shè)計(jì)思想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8253做定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生時(shí)鐘頻率，8279做可編程并行接口顯示時(shí)鐘和鍵盤電路，8259做中斷控制

4、器產(chǎn)生中斷。在此系統(tǒng)中，8253的功能是定時(shí)，接入8253的CLK信號為周期性時(shí)鐘信號。8253采用計(jì)數(shù)器0，工作于方式2，使8253的OUT0端輸出周期性的負(fù)脈沖信號。即每隔20ms，8253的OUT0端就會(huì)輸出一個(gè)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(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輸入是電平觸發(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、設(shè)計(jì)原理利用定時(shí)器8253和8259以及鍵盤和數(shù)碼顯示電路，設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘，由8253中斷定時(shí)

5、，小鍵盤控制電子時(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超過這個(gè)時(shí)間時(shí)分秒位都清零從00：00：00重新開始。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，可以用鍵盤設(shè)置當(dāng)前時(shí)間?；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(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。C鍵：置初值，顯示00：00：00G鍵：顯示動(dòng)態(tài)變化（啟動(dòng)表）；D鍵：顯示靜態(tài)不變（表停止）；E鍵：終止

6、程序，返回DOS；P鍵：設(shè)置時(shí)：分：秒的值四、設(shè)計(jì)所用芯片結(jié)構(gòu)1、8259A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳中斷控制器8259A是Intel公司專為控制優(yōu)先級中斷而設(shè)計(jì)開發(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。因此無需附加任何電路，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(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。 8259A引腳圖8259引腳圖如圖3.3，各引腳功能如下。D7D0八條雙向數(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；IN

7、T中斷請求信號；INTA（低電平有效）中斷響應(yīng)信號；CAS0CAS2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；IR0IR7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(shí)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： 8259A中斷矢量表中斷序號01234567功能調(diào)用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H23H24H27H28H2BH2

8、CH2FH30H33H34H37H38H3BH3CH3FH說明時(shí)鐘鍵盤可用可用串行口可用可用可用2、8279芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳Intel8279是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示接口器件，單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。 鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個(gè)按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識別按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或n鍵同時(shí)按下實(shí)行保護(hù)。 顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其它顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復(fù)用信號，可以顯示多達(dá)16位的字符或數(shù)字。DB0DB7:雙向數(shù)據(jù)總線，用來傳送8279與CPU之間的數(shù)據(jù)和命令。

9、CLK:時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖。 RESET:復(fù)位輸入線，8279復(fù)位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點(diǎn)回彈型式，程序時(shí)鐘前置分頻器被置為31,RESET信號為高電平有效。 CS:片選輸入線，低電平有效，單片機(jī)在CS端為低時(shí)可以對8279讀/寫操作。 A0:緩沖器低位地址，當(dāng)A0為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)， 當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。 RD:讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。 WR:寫信號輸入線，低電平有效，將緩立器讀出,將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫入8279的緩沖器。 3、825

10、3芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8253可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器是Intel公司生產(chǎn)的通用外圍芯片之一，有3個(gè)獨(dú)立的十六位計(jì)數(shù)器，技術(shù)頻率范圍為02MHZ，它所有的技術(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(shí)中斷（2）可編程頻率發(fā)生器（3）事件計(jì)數(shù)器（4）二進(jìn)倍頻器（5）實(shí)時(shí)時(shí)鐘（6）數(shù)字單穩(wěn)（7）復(fù)雜的電機(jī)控制器8253有六種工作方式：（1）方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束中斷（2）方式1：可編程頻率發(fā)生器（3）方式2：頻率發(fā)生器（4）方式3：方波頻率發(fā)生器（5）方式4：軟件觸發(fā)的選通信號（6）方式5：硬件觸發(fā)的選通信號8253引腳圖如圖3.3示，各引腳功能如下。D7D0八條雙向數(shù)據(jù)線；WR（低電平有

11、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)寄存器地址輸入信號；CLK計(jì)數(shù)輸入，用于輸入定時(shí)基準(zhǔn)脈沖或計(jì)數(shù)脈沖；OUT輸出信號，以相應(yīng)的電平指示計(jì)數(shù)的完成，或輸出脈沖波形；GATE選通輸入（門控輸入），用于啟動(dòng)或禁止計(jì)數(shù)器的操作，以使計(jì)數(shù)器和計(jì)測對象同步。 8253端口地址表2、8253端口地址信號線寄存器編址IOY20#計(jì)數(shù)器40H1#計(jì)數(shù)器41H2#計(jì)數(shù)器42H控制寄存器43H五、系統(tǒng)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子鐘以8088微處理器作為CPU，用8253做定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生時(shí)鐘頻率，8279做可編程并行接口顯示時(shí)鐘和鍵盤電路，82

12、59做中斷控制器產(chǎn)生中斷。在此系統(tǒng)中，8253的功能是定時(shí)，接入8253的CLK信號為周期性時(shí)鐘信號。8253采用計(jì)數(shù)器0，工作于方式2，使8253的OUT0端輸出周期性的負(fù)脈沖信號。即每隔20ms，8253的OUT0端就會(huì)輸出一個(gè)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(shí)間發(fā)生變化。程序由以下模塊組成：系統(tǒng)共有5個(gè)功能模塊，分別為，主控模塊，顯示模塊，定時(shí)模塊，中斷模塊，小鍵盤模塊。系統(tǒng)總體框圖如下：鍵盤讀入的數(shù)顯示緩沖的值秒脈沖顯示模塊主控模塊中斷模塊定時(shí)模塊小鍵盤模塊六個(gè)LED小鍵盤827982538259系統(tǒng)總體框圖2、主控模塊主控模塊

13、是系的核心模塊，對8253、8279進(jìn)行初始化，設(shè)置中斷向量，掃描鍵盤根據(jù)按鍵值作相應(yīng)的處理。主要由軟件實(shí)現(xiàn)。它的主要功能是調(diào)用其它模塊對系統(tǒng)工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，它的主要功能是讀小鍵盤輸入鍵值并執(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(diào)用顯示模塊顯示。如果鍵值為G則開中斷，（中斷程序?yàn)槊胱畹臀患右唬Ｈ绻I值為D則關(guān)中斷，停止動(dòng)態(tài)顯示。如健值為P則連續(xù)六次調(diào)用小鍵盤模塊，將鍵值依次存入顯示緩沖。并調(diào)用顯示模塊顯示。如果健值為E，則終止程序，返回DOS。3、CPU模塊 8088最小工作模式，作為整個(gè)電子表的核心控制部分。在8088最小模式中，硬件連接上有如下特點(diǎn)：（1

14、） MN/MX 端接+5V，決定了8088工作在最小模式。（2） 有1片8284A，作為時(shí)鐘發(fā)生器。（3） 有3片8282，用來作為地址鎖存器。8282是典型的鎖存器芯片，因?yàn)樗?位的，所以需要3片8282作為鎖存器。（4） 當(dāng)系統(tǒng)中所連的存儲(chǔ)器和外設(shè)系統(tǒng)較多時(shí)，需要增加數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力，這時(shí)，要用兩片8286作為總線收發(fā)器。8088 構(gòu)成的CPU4、定時(shí)模塊定時(shí)模塊是為8259提供中斷請求信號的。由一片8253實(shí)現(xiàn)，選用定時(shí)器0#，工作在方式3，由于時(shí)鐘應(yīng)該1秒走動(dòng)一次，所以輸出值應(yīng)為1S，其輸出信號可作為8259的中斷請求信號。定時(shí)模塊原理圖5、中斷處理模塊中斷模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示的，硬件

15、為一片8259，由于中斷請求信號為每秒一次，中斷程序該為時(shí)間按秒增加，并顯示，只要開中斷，便可實(shí)現(xiàn)每秒顯示時(shí)間增加一秒，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的效果。 中斷模塊原理圖6、顯示模塊和小鍵盤模塊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(gè)字節(jié)構(gòu)成，分別保存小時(shí)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(gè)LED構(gòu)成，軟件上由掃描顯示的方法實(shí)現(xiàn)。小鍵盤模塊送入主控模塊的子功能模塊。由軟件和硬件實(shí)現(xiàn)，硬件上由小鍵盤和8279互連，將小鍵值由8279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(dòng)。執(zhí)行一個(gè)約10ms的延時(shí)程序后再掃描鍵盤，

16、若F0=1表示真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)影響。 其中8279接口電路如下：顯示模塊原理圖鍵盤部分原理圖：六、程序流程圖 1、主程序流程圖2、定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖：保護(hù)現(xiàn)場秒單元+1N秒單元=60？秒單元清零，分單元+1分單元清零，小時(shí)單元+1分單元=60？時(shí)單元=24？小時(shí)單元=0顯示時(shí)分秒恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回NNYYY七、設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次課程設(shè)計(jì)，我對利用微機(jī)原理課程所學(xué)的知識設(shè)計(jì)電子表的基本過程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識。它相當(dāng)于實(shí)際工業(yè)設(shè)計(jì)的模擬。在課程設(shè)計(jì)過程中，我先是收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，其間與指導(dǎo)教師進(jìn)行幾次方案的討論、修改，再討論、再修改，最后定

17、案，得出了總體方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案確定后，又在老師指導(dǎo)下進(jìn)行擴(kuò)初詳細(xì)設(shè)計(jì)，并分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的模塊；將這些模塊組合起來，便形成了一個(gè)完整的電子表的設(shè)計(jì)。經(jīng)過這次成功的設(shè)計(jì)，我更加深刻的理解了微機(jī)原理的相關(guān)知識。對一些常用芯片有了更深一步的認(rèn)識，并且能夠很好的使用它們。應(yīng)該說，這次課程設(shè)計(jì)達(dá)到了目的。 附錄一：參考書籍1、戴梅萼，史嘉權(quán)編著.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用(第4版).北京：清華大學(xué)出版社,20082、周明德編著.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第四版).北京：清華大學(xué)出版社,20023、 李順增，吳國東，趙河明等.微機(jī)原理及接口技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20064、楊立新.微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用M.

18、北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1986.11 5、李大友.微型計(jì)算機(jī)原理M.北京：清華大學(xué)出版社，1998.76、眭碧霞.微型計(jì)算機(jī)原理與組成M.人民郵電出版社，2003.8附錄二、總體原理圖附錄三：源代碼D8279 equ 200HC8279 equ 202HC8253 equ 20bHD82530 equ 208HD82531 equ 209HC82590 equ 210HC82591 equ 211Hdata segmentHOUR db 00MINUTE db 00STAT db 00LED db 3fH,06H,5bH,4fH,66H,6dH,7dH,27H,7fH,6fH,00H,00

19、HDISBUF db 8 dup(0)data endsstack segment stack dw 100 dup(?)stack endscode segment assume cs:code,ds:datastart:MOV AX,DATA MOV DS,AX;=INIT 8259= CLI MOV AL,13H MOV DX,C82590 OUT DX,AL MOV AL,8 MOV DX,C82591 OUT DX,AL MOV AL,1 OUT DX,AL MOV AX,0 MOV ES,AX LEA AX,INT0 MOV ES:4*8,AX MOV AX,CS MOV ES:4

20、*8+2,AX;=INIT 8253= MOV DX,C8253 MOV AL,36H OUT DX,AL MOV DX,D82530 MOV AX,10000 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,C8253 MOV AL,36H OUT DX,AL MOV DX,D82531 MOV AX,100 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL;=INIT 8279= MOV DX,C8279 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AL,34H OUT DX,AL MOV AL,0D2H OUT DX,AL MOV STAT,0

21、MOV DX,C82591 MOV AL,0FEH OUT DX,AL;=WAIT1:MOV DX,C8279 IN AL,DX MOV AH,AL AND AL,80H JNE WAIT1 MOV AL,AH AND AL,0FH CMP AL,00H JE WAIT1 MOV AL,40H OUT DX,ALCHK: MOV DX,D8279 IN AL,DX CMP AL,33H JNE BBB MOV DX,C82591 MOV AL,0FFH OUT DX,AL MOV AL,STAT INC AL MOV STAT,AL CMP AL,1 JNZ AA1 MOV SI,OFFSET

22、 DISBUF MOV CX,4 MOV AL,00BB0: MOV SI,AL INC SI LOOP BB0 CALL DISP JMP CHK;=AA1: MP AL,2 JNZ AA2 MOV SI,OFFSET DISBUF MOV AL,00 MOV SI,AL INC SI MOV SI,AL ADD SI,2 MOV SI,AL INC SI MOV SI,AL CALL DISP JMP CHK;=AA2: MP AL,3 JNZ AA3 MOV SI,OFFSET DISBUF+2 MOV CX,4 MOV AL,00BB1: MOV SI,AL INC SI LOOP B

23、B1 CALL DISP JMP CHK;=AA3: MOV STAT,00 MOV AL,0FEH MOV DX,C82591 OUT DX,AL CALL FULLSFM CALL DISP JMP CHK;=BBB: CMP AL,3BH JE BB0 JMP CCCBB0: MOV AL,STAT CMP AL,1 JNZ BBB1 MOV AL,HOUR ADD AL,1 DAA MOV HOUR,AL CALL FULLSHI CALL DISP JMP BBB;=BBB1: MOV AL,STAT CMP AL,2 JNZ BBB3 MOV AL,MINUTE ADD AL,1

24、DAA MOV MINUTE,AL CALL FULLFEN CALL DISP JMP BBB;=BBB3: MOV AL,STAT CMP AL,3 JZ BBB4 JMP DDDBBB4: MOV AL,SECOND ADD AL,1 DAA MOV SECOND,AL CALL FULLMIAO CALL DISP JMP BBB;= CCC: CMP AL,3AH JE CC0 JMP DDDCC0: MOV AL,STAT CMP AL,1 JNZ CCC1 MOV AL,HOUR SUB AL,1 DAS MOV AL,HOUR SUB AL,1 DAS MOV HOUR,AL

25、CALL FULLSH1 CALL DISP JMP CCCCCC1: MOV AL,STAT CMP AL,2 JNZ CCC3 MOV AL,MINUTE SUB AL,1 DAS MOV MINUTE,AL CALL FULLFEN CALL DISP JMP CCC CCC3: MOV AL,STAT CMP AL,3 JZ CCC4 JMP DDDCCC4: MOV AL,SECOND SUB AL,1 DAS MOV SECOND,AL CALL FULLMIAO CALL DISP JMP CCCDDD: MOV STAT,0 MOV AL,0FFH MOV DX,C82591

26、OUT DX,AL CALL FULLSFM CALL DISP JMP CHKINT0: PUSH AX PUSH BX PUSH DI PUSH SI MOV AL,SECOND ADD AL,1 DAA MOV SECOND,AL CMP AL,60H JNZ FANHUI MOV SECOND,0 MOV AL,MINUTE ADD AL,1 DAA MOV MINUTE,AL CMP AL,60H JNZ FANHUI MOV MINUTE,0 MOV AL,HOUR ADD AL,1 DAA MOV HOUR,AL CMP AL,24H JNZ FANHUI MOV HOUR,0 CALL FULLSFM CALL DISP POP SI POP DI POP BX POP AX IRETFULL SFM PROC NEAR LEA DI,DISBUF LEA BX,LED LEA SI,SECOND MOV CX,3AA4: MOV AL,SI AND AL,0FH XLAT MOV DI,AL INC DI MOV AL,SI PUSH CX