微機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字秒表

1、目 錄1.中文摘要22.方案論證33.總體設(shè)計(jì)方案43.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1.1 8086簡(jiǎn)介.53.1.2 8255簡(jiǎn)介.63.1.3 8083簡(jiǎn)介.83.1.4 硬件系統(tǒng)原理圖.93.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.2.1 軟件設(shè)計(jì)要求及介紹.113.2.2 程序設(shè)計(jì)流程.123.2.3 程序清單.134.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析245.總結(jié)體會(huì)256.參考文獻(xiàn)26一、中文摘要微機(jī)原理與接口技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的電子信息工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程。因此，微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，結(jié)合運(yùn)用所學(xué)的匯編語(yǔ)言及8086微處理芯片設(shè)計(jì)一個(gè)電子秒表，通過實(shí)踐能夠加深對(duì)匯編語(yǔ)言的理解以及對(duì)8086微處理器、

2、8253可編程定時(shí)器、8259A可編程中斷控制器、8255A可編程并行I/O接口芯片等的基本功能的認(rèn)識(shí)。本實(shí)驗(yàn)利用8253可編程定時(shí)器等芯片的定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱上的集成電路芯片8086、LED數(shù)碼管以及實(shí)驗(yàn)箱上的按鍵來設(shè)計(jì)秒表。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，要求實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)單位為1/100秒，利用功能鍵進(jìn)行啟/?？刂疲想姾笥?jì)時(shí)器清0，當(dāng)?shù)谝淮伟聪翶EY1啟/停鍵時(shí)開始計(jì)數(shù)，按一下KEY2鍵清零，重新開始計(jì)時(shí)，在系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，使5位LED數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。關(guān)鍵字：電子秒表、百分之一秒、停啟控制。二、方案論證根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求和我們所要增加的功能寫好程序流程圖，在程序流程圖的

3、基礎(chǔ)上，結(jié)合芯片的功能寫出相應(yīng)的程序。然后再進(jìn)行程序調(diào)試和相應(yīng)的修改，以達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)所要求實(shí)現(xiàn)的功能的目的。在微機(jī)原理定匯編調(diào)試軟件上編輯源程序，并進(jìn)行匯編，在匯編成功無誤后，選擇端口進(jìn)行調(diào)試，然后裝入程序，至此，本次設(shè)計(jì)的軟件工作準(zhǔn)備完畢。再根據(jù)硬件原理設(shè)計(jì)圖完成各芯片之間的連接，打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)總體進(jìn)行調(diào)試。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，在8253可編程定時(shí)器CLK端輸出管腳處接上一個(gè)計(jì)數(shù)的頻率為10KHZ的時(shí)鐘信號(hào)，由8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生0.01秒的中斷并進(jìn)行計(jì)數(shù)，可編程并行I/O接口芯片8255A將偏移地址寫入內(nèi)存單元，進(jìn)中斷更新數(shù)據(jù)，然后將內(nèi)存數(shù)據(jù)送給LED數(shù)碼管顯示。定時(shí)器中斷就是定義初

4、值，然后開中斷，剩下的就在中斷里寫了。保存數(shù)據(jù)段后，取中斷程序入口地址，定義可編程中斷控制器8259中斷7中斷矢量，讀8259中斷屏蔽字，開8259中斷7，六位數(shù)碼管用動(dòng)態(tài)顯示，挨個(gè)點(diǎn)亮，六個(gè)I/O控制位，十二個(gè)I/O控制段碼，將8259的定時(shí)器設(shè)置在0.01秒進(jìn)入一次中斷，交替輸出高低電平（形成時(shí)鐘頻率），在計(jì)數(shù)器輸出使用組合邏輯電路連接LED燈的各個(gè)控制輸入端。三、總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)一個(gè)利用微機(jī)原理與接口技術(shù)完成秒表的設(shè)計(jì)方案, 該方案主要是選擇8253A的計(jì)數(shù)器2與計(jì)數(shù)器1產(chǎn)生一個(gè)1Hz的中斷脈沖，其輸出端與不可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)端相連接。利用1.19318MHz脈沖方波輸入CLK2，設(shè)置C

5、LK2的初值為59659，將CLK2的輸出端連接到CLK1，設(shè)置CLK1的初值為20，將OUT1連接到8086CPU的NMI端。將NMI端有一個(gè)低電平信號(hào)輸入時(shí)，8086CPU將產(chǎn)生中斷進(jìn)行秒計(jì)數(shù)。8086通過8255A將PA口作為段選信號(hào)輸出端，將PB口作為片選信號(hào)輸出端。此方案的核心內(nèi)容是利用微機(jī)原理與接口技術(shù)完成秒表的設(shè)計(jì)方案，該方案主要是選擇8253A的計(jì)數(shù)器2和計(jì)數(shù)器1進(jìn)行1s的定時(shí)，其輸出于OUT1與8086的NMI相連，當(dāng)定時(shí)到1s的時(shí)候產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在中斷服務(wù)程序進(jìn)行秒的計(jì)數(shù)，并送入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元；8255的A口接七段數(shù)碼管的段選信號(hào)，B口接七段數(shù)碼管的位選信號(hào)，秒的數(shù)值通

6、過對(duì)8255的編程可以顯示在七段數(shù)碼管上面。該方案是利用微機(jī)接口技術(shù)的典范案例，就可行性而言，也是行之有效的?？傮w設(shè)計(jì)方框圖3.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 8086簡(jiǎn)介Intel 8086擁有四個(gè)16位的通用寄存器，也能夠當(dāng)作八個(gè)8位寄存器來存取，以及四個(gè)16位索引寄存器(包含了堆棧指標(biāo))。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對(duì)暫存值需要復(fù)雜的寄存器配置。它提供64K，8位元的輸出輸入(或32K，16位元)，以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個(gè)內(nèi)存位址，所以其中一個(gè)操作數(shù)必須是一個(gè)寄存器。運(yùn)算結(jié)果會(huì)儲(chǔ)存在操作數(shù)中的一個(gè)。Intel 8086有四個(gè) 內(nèi)存區(qū)段(segment)寄存器，可以從

7、索引寄存器來設(shè)定。區(qū)段寄存器可以讓CPU利用特殊的方式存取1MB內(nèi)存。8086把段地址左移4位然后把它加上偏移地址。而 8086 的尋址方式改變讓內(nèi)存擴(kuò)充較有效率。8086處理器的時(shí)鐘頻率介于4.77MHz(在原先的IBM PC)和10 MHz之間。8086沒有包含浮點(diǎn)指令部分（FPU），但是可以通過外接數(shù)學(xué)輔助處理器來增強(qiáng)浮點(diǎn)計(jì)算能力。其I/O分配如下圖所示： 3.1.2 8255簡(jiǎn)介Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路（Programmable Peripheral Interface)簡(jiǎn)稱PPI，型號(hào)為8255（改進(jìn)型為8255A及8255A-5），具有24條輸入/輸

8、出引腳、可編程的通用并行輸入/輸出接口電路。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。8255A在使用前要寫入一個(gè)方式控制字，選擇A、B、C三個(gè)端口各自的工作方式，共有三種;方式0：基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分別設(shè)置成輸入或輸出。方式1：選通I/O,此時(shí)接口和外圍設(shè)備需聯(lián)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)，只有A口和B口可以工作在方式1，此時(shí)C口的某些線被規(guī)定為A口或B口與外圍設(shè)備的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，余下的線只有基本的I/O功能，即只工作在方式0。方式2：雙向I/O方式，只

9、有A口可以工作在這種方式，該I/O線即可輸入又可輸出，此時(shí)C口有5條線被規(guī)定為A口和外圍設(shè)備的雙向聯(lián)絡(luò)線，C口剩下的三條線可作為B口方式1的聯(lián)絡(luò)線，也可以和B口一起方式0的I/O線。8255A是一個(gè)并行輸入、輸出器件，具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口，包括3組8位的I/O為PA口、PB口、PC口，又可分為2組12位的I/O口：A組包括A口及C口高4位，B組包括B口及C組的低4位。3.1.3 8253簡(jiǎn)介Intel8253是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，有幾種芯片型號(hào)，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計(jì)數(shù)速率有所差異，例如8253（2.6MHz）,8253-5(5MHz)，825

10、3內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實(shí)際上是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對(duì)此進(jìn)行讀操作。

11、順便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來用：.硬件系統(tǒng)原理圖3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)要求及介紹這是一個(gè)利用微機(jī)原理與接口技術(shù)完成秒表的設(shè)計(jì)方案，該方案主要是選擇8253A的計(jì)數(shù)器2與計(jì)數(shù)器1進(jìn)行1s的定時(shí)，其輸出于OU1與8086的NMI相連，當(dāng)定時(shí)到1s的時(shí)候產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在中斷服務(wù)程序進(jìn)行秒的計(jì)數(shù)，并送入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元；8255的A口接七段數(shù)碼管的段選信號(hào)，B口接七段數(shù)碼管的位選信號(hào)。我的數(shù)值通過對(duì)8255的編程可以顯示在七段數(shù)碼管上面。因此可以利用8086等器件的功能來完成設(shè)計(jì)。EMU8086是學(xué)習(xí)匯編必不可少的工具，它結(jié)合了一個(gè)先進(jìn)的原始編輯器、組譯

12、器、反組譯器、具除錯(cuò)功能的軟件模擬工具（虛擬PC），還有一個(gè)循序漸進(jìn)的指導(dǎo)工具。該軟件包含了學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言的全部?jī)?nèi)容。Emu8086集源代碼編輯器，匯編反匯編工具以及可以運(yùn)行debug的模擬器（虛擬機(jī)器）于一身，此外，還有循序漸進(jìn)的教程。這里是軟件設(shè)計(jì)的流程，首先對(duì)所要用到的邏輯元器件的控制端口，I/O口進(jìn)行初始化，接著通過按下按鍵“1”來調(diào)用賦值子程序，這中間必須要應(yīng)用一個(gè)延時(shí)程序來防抖，完成后就開始中斷，接著判斷按鍵“2”按下去的次數(shù)，如果是奇數(shù)次的話就繼續(xù)進(jìn)行秒表計(jì)時(shí)，如果按下去的是偶數(shù)次的話，那么暫停，顯示當(dāng)前秒表的計(jì)數(shù)值。程序設(shè)計(jì)流程程序清單DIS MACRO LOCAT,CODE ;

13、設(shè)置圖形顯示宏定義 PUSH DX PUSH BX PUSH AX MOV DX,LOCAT ；設(shè)置光標(biāo)位置 MOV BH,00 MOV AH,02H INT 10H MOV DL,CODE ；輸出字符串 MOV AH,02H INT 21H POP AX POP BX POP DX ENDMDAT SEGMENT ；設(shè)置數(shù)據(jù)段BUF DB 'INPUT START RESET END CONTINUE $' ；設(shè)置功能說明BUFFER DB 10 DUP(?) ；定義緩存區(qū)TIP DB 'M E M O R Y$' ；定義記憶提示NUM DB 1 LOD EQ

14、U 0929HDAT ENDSCOD SEGMENT ；定義代碼段START PROC FARASSUME CS:COD,DS:DAT MOV AX,DATMOV DS,AXMOV DX,OFFSET BUF ；輸出功能說明MOV AH,09HINT 21HCALL DISMER ；記憶區(qū)提示符置光標(biāo)MOV DX,OFFSET TIP ；輸出記憶提示字符MOV AH,09HINT 21HCALL CLR ；圖形區(qū)清屏并設(shè)置顏色CALL CLRDAT ；秒表數(shù)字區(qū)清屏并設(shè)置顏色CALL CLRMER ； 記憶區(qū)清屏并設(shè)置顏色DIS 0419H,'<' ；通過宏調(diào)用顯示圖形D

15、IS 0517H,'<'DIS 0715H,'<'DIS 0914H,'<'DIS 0B14H,'<'DIS 060EH,'_'DIS 0710H,'_'DIS 0812H,'_'DIS 0913H,'_'DIS 0A14H,'_'DIS 0915H,'_'DIS 0816H,'_'DIS 0718H,'_'DIS 061AH,'_'DIS 071CH,'*

16、'DIS 081EH,'*'DIS 091FH,'*'DIS 0B20H,'*'DIS 0D21H,'*'DIS 0F21H,'*'DIS 1120H,'*'DIS 131FH,'*'DIS 141EH,'*'DIS 151DH,'*'DIS 161BH,'*'DIS 1719H,'*'DIS 1717H,'_'DIS 1616H,'_'DIS 1514H,'_'D

17、IS 1612H,'_'DIS 1711H,'_'DIS 170EH,'*'DIS 160CH,'*'DIS 150BH,'*'DIS 140AH,'*' DIS 1309H,'*'DIS 1108H,'*'DIS 0F07H,'*'DIS 0D07H,'*'DIS 0B08H,'*'DIS 0909H,'*'DIS 080AH,'*'DIS 070CH,'*'DIS 0C

18、12H,'_'DIS 0C13H,'_'DIS 0C14H,'_'DIS 0C15H,'_'DIS 0C16H,'_'CALL GO ；設(shè)置初植LOAD: CALL IOSET ；光標(biāo)定位CALL HALT ；等待輸入MOV DX,0MOV CH,0AGAIN: CALL TIME ；調(diào)用延時(shí)程序 MOV AL,DL ；百分之一秒加一ADD AL,1DAAJC NEXT1 ；滿一百進(jìn)位MOV DL,ALJMP DISPY ；不滿一百顯示NEXT1: MOV DL,0MOV AL,DH ；秒位加一ADD AL,1DA

19、AMOV DH,ALCMP AL,60H JNE DISPYCALL BELL ；滿60提示鈴聲并進(jìn)位MOV DH,0MOV AL,CH ；分位加一ADD AL,1DAAMOV CH,ALCMP AL,60HJNE DISPY ；滿60清零MOV CH,0DISPY: ；顯示電子秒表MOV BX,OFFSET BUFFER ；取緩沖區(qū)地址 MOV AL,CHCALL TRAN ；將分位轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼并送緩沖區(qū)INC BXINC BXMOV AL,DH ；將秒位轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼并送緩沖區(qū)CALL TRANINC BXINC BXMOV AL,DL ；將百分之一秒位轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼并送緩沖

20、區(qū)CALL TRANPUSH BXPUSH CXPUSH DXCALL IOSET ；光標(biāo)置位MOV DX,OFFSET BUFFER ；輸出緩沖區(qū)字符串MOV AH,09HINT 21HPOP DXPOP CXPOP BXMOV AH,0BH ；等待鍵盤輸入INT 21HAND AL,ALJZ AGAINMOV AH,08HINT 21HCMP AL,'R' ；判斷輸入是否為RJNE NEXT2 ；不是則判斷是否為ECALL MEMORY ；若是則調(diào)用記憶功能保存當(dāng)前值MOV CH,0 ；初值清零重新計(jì)數(shù)MOV DL,0MOV DH,0JMP AGAINNEXT2:CMP A

21、L,'E' ；判斷是否為E JNE AGAIN ；不是則繼續(xù)計(jì)數(shù)NEXT3: ；若是則暫停計(jì)數(shù)MOV AH,08HINT 21HCMP AL,'C' ；判斷是否輸入CJE AGAIN ；若是則繼續(xù)計(jì)數(shù)CMP AL,'R' ；判斷是否輸入RJNE NEXT3 ；若不是則繼續(xù)等待輸入CALL MEMORY ；若是則調(diào)用記憶功能CALL GO ；重新設(shè)置初值等待重新啟動(dòng)CALL IOSETMOV DX,OFFSET BUFFERMOV AH,09HINT 21HJMP LOADRETSTART ENDPGO PROC ；設(shè)置初值子程序MOV BX,OF

22、FSET BUFFERMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,':'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,':'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'$'MOV BX,

23、ALRETGO ENDPIOSET PROCMOV DX,0F10HMOV BH,00MOV AH,02HINT 10HRETIOSET ENDPHALT PROCMOV AH,08HINT 21HCMP AL,'S'JNE HALTRETHALT ENDPTRAN PROC ；十六進(jìn)制轉(zhuǎn)ASCII碼子程序MOV CL,ALSHR AL,1SHR AL,1SHR AL,1SHR AL,1OR AL,30HMOV BX,ALINC BXMOV AL,CLAND AL,0FHOR AL,30HMOV BX,ALRETTRAN ENDPTIME PROC ；延時(shí)子程序PUSH CXP

24、USH AXMOV AX,0EFHMOV CX,0FFFFHA1:DEC AXJNZ A2JMP A3A2:DEC CXJNZ A2JMP A1A3:POP AXPOP CXRETTIME ENDPMEMORY PROC ；記憶功能子程序PUSH DXPUSH BXPUSH AXCMP NUM,10JE X2ADD NUM,1X1:MOV DX,LODADD DH,NUMMOV BH,00MOV AH,02HINT 10HMOV DX,OFFSET BUFFERMOV AH,09HINT 21HPOP AXPOP BXPOP DXRETX2: CALL CLRMERMOV NUM,1JMP X

25、1MEMORY ENDPCLR PROC ；圖形區(qū)清屏并設(shè)置顏色子程序MOV AH,06HMOV AL,14HMOV CX,0401HMOV DX,1721HMOV BH,0CHINT 10HRETCLR ENDPCLRDAT PROC ；數(shù)據(jù)區(qū)清屏并設(shè)置顏色子程序MOV AH,6MOV AL,1MOV CX,0F10HMOV DX,0F18HMOV BH,0BHINT 10HRETCLRDAT ENDPCLRMER PROC ；記憶區(qū)清屏并設(shè)置顏色子程序PUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV AH,6MOV AL,11MOV CX,0929HMOV DX,0F32HMOV BH,0DHINT 10HPOP DXPOP CXPOP