微型計(jì)算機(jī)基于8086cup數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)任務(wù)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)專(zhuān) 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)姓 名設(shè) 計(jì) 起 止 日 期設(shè)計(jì)題目：基于8086CPU的數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)（主要技術(shù)參數(shù)）： 1、利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上提供的8253和LED數(shù)碼顯示等電路，設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘；2、格式如下：6個(gè)數(shù)碼由左向右分別顯示為：時(shí)、分、秒。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)： 簽字：年 月 日課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.11 引言隨著在現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步，電子產(chǎn)品越來(lái)越多的在生活中出現(xiàn)，服務(wù)于人們的生活，從簡(jiǎn)單的電子手表，到人人必備的手機(jī)，我們都可以看到電子時(shí)鐘的身影。本系統(tǒng)就是基于8086系統(tǒng)，配合8255和8253芯片開(kāi)發(fā)的一個(gè)數(shù)字電子時(shí)鐘，有顯示時(shí)分秒的功能。2 設(shè)計(jì)方案論證2.1

2、一秒定時(shí)方案的選擇運(yùn)用8253產(chǎn)生周期為2秒的方波，通過(guò)8255芯片的A、B、C口讀取電平高低，判斷電平變化，進(jìn)而判斷1秒延時(shí)是否已經(jīng)到達(dá)，這種方法可以寫(xiě)成子程序，執(zhí)行返回就近似于1秒延時(shí)。2.2時(shí)鐘時(shí)分秒的處理方式選擇時(shí)鐘的時(shí)分秒的處理方法實(shí)際上時(shí)數(shù)學(xué)邏輯問(wèn)題。在編輯過(guò)程中我想到兩種解決方案。方案一：將時(shí)分秒當(dāng)做三個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)置三個(gè)數(shù)據(jù)空間，作為是分秒的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，再將緩存區(qū)的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成顯示數(shù)據(jù)。每次延時(shí)之后判斷“秒”是否應(yīng)該向“分”進(jìn)位，“分”是否應(yīng)該向“時(shí)”進(jìn)位，“時(shí)”是否已經(jīng)超過(guò)24.這個(gè)過(guò)程理論上可以實(shí)現(xiàn)，但是邏輯判斷較為繁瑣。方案二；將時(shí)分秒分成六位，放在顯示數(shù)據(jù)緩存區(qū)里，每

3、次一秒延時(shí)之后判斷是否向高位進(jìn)一，若還不進(jìn)一，則跳回最低位，再次進(jìn)行一秒延時(shí)；由于秒和分都是60進(jìn)制，處理方法一樣，而“時(shí)”是24進(jìn)制，應(yīng)該進(jìn)行額外處理。2.3八段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示對(duì)于8279八段數(shù)碼管的顯示需要入碼位和段碼，因此采用74LS373作為位碼輸出端口，8255的A、B、C口作為段碼輸出口。通過(guò)CPU輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行位碼選擇，經(jīng)74LS373 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.2輸出到位碼輸入口；設(shè)置到六位數(shù)據(jù)緩存區(qū)，經(jīng)過(guò)換碼可以取得相應(yīng)的段碼輸出到段碼輸入口，并簡(jiǎn)單延時(shí)，就可以顯示了。2.4系統(tǒng)原理 通過(guò)并行接口芯片8255和8086計(jì)算機(jī)的硬件相連，以及通過(guò)8253一秒延時(shí)的方法，

4、來(lái)實(shí)現(xiàn)適中的計(jì)時(shí)功能。8086工作在最小模式，5255芯片片選端接到CPU的片選段CS0，A口組委輸出口，B口作為輸入口，B口的第一位用于檢測(cè)電平；8253片選端接到CPU的片選段CS2，用于鎖存位碼。一秒計(jì)時(shí)和功能有軟件控制進(jìn)行。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 8086簡(jiǎn)介Intel8086是16位的微處理器（其內(nèi)部總線為16位，外部總線為8位，故稱(chēng)為準(zhǔn)16位微處理器），它采用HMOS工藝40條引腳封裝。8086工作時(shí)使用5V電源，時(shí)鐘頻率5MHz（8086-1為10MHz，8086-2為8MHz）它有20根地址線，故可尋址的內(nèi)存空間為1MB【2】。(1)8086的主要特性Intel8086/808

5、8CPU是Intel公司推出的高性能的微處理器，具體如下主要特性：(a)8086CPU數(shù)據(jù)總線為16位，8088CUP數(shù)據(jù)總線為8位。(b)地址總線都是20位，低16位用于數(shù)據(jù)總線復(fù)用，可直接尋址為1MB的存儲(chǔ)空間。(c)有16位的端口地址，可以尋址64KB的I/O端口。(d)有99條基本指令，指令功能強(qiáng)大。(e)有9種基本尋址方式。(f)可以處理內(nèi)部和外部中斷，外部中斷源多達(dá)256個(gè)。(g)兼容性好，8086、8085在源程序一級(jí)兼容。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.3(h)8086/8088標(biāo)準(zhǔn)主頻為5MHz，8086/8088-2主頻為8MH【3】。(i)支持單處理器或多處理器系統(tǒng)

6、工作。(2)8086CPU寄存器結(jié)構(gòu)8086CPU中有14個(gè)16位的寄存器,其中有4個(gè)16位的通用寄存器,2個(gè)16位指針寄存器,2個(gè)16位變址寄存器,1個(gè)16位指令指針及1個(gè)16位標(biāo)志寄存器【8】。通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，計(jì)數(shù)寄存器CX，數(shù)據(jù)寄存器DX四個(gè)寄存器，位于CPU的EU中，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可存放16位操作數(shù)， 也可拆成兩個(gè)8位寄存器，用來(lái)存放8位操作數(shù)。指針和變址寄存器包括：堆棧指針SP、基址指針BP、源變址寄存器SI、和目的變址寄存器DI四個(gè)16位寄存器，可以來(lái)存放數(shù)據(jù)和地址。段寄存器包括：代碼段寄存器CS，數(shù)據(jù)段寄存器DS，附加段寄存器ES，堆棧段寄存器SS【4】

7、。3.2 8255簡(jiǎn)介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(gè)并行接口，并行接口是以數(shù)據(jù)的字節(jié)為單位與I/O 設(shè)備或被控制對(duì)象之間傳遞信息。CPU和接口之間的數(shù)據(jù)傳送總是并行的，即可以同時(shí)傳遞8 位、16 位、32 位等。用+5V單電源供電，能在以下三種方式下工作：方式0-基本輸入/出方式、方式1-選通輸入/出方式、方式2-雙向選通工作方式【3】。8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖2所示。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.4圖4 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖2 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖具體的各引腳功能如下【3】:D0D7為雙向數(shù)據(jù)信號(hào)線，

8、用來(lái)傳送數(shù)據(jù)和控制字。RD為讀信號(hào)線，與其它信號(hào)線一起實(shí)現(xiàn)對(duì)8255接口的讀操作通常接系統(tǒng)總線的IOR信號(hào)。WR為寫(xiě)信號(hào)線，與其它信號(hào)一起實(shí)現(xiàn)對(duì)8255的寫(xiě)操作，通常接系統(tǒng)總線的IOW。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.5CS為片選信號(hào)線，當(dāng)它為低電平（有效）時(shí)，才能選中該8255芯片，也才能對(duì)8255進(jìn)行操作【6】。A0，A1為口地址選擇信號(hào)線。8255內(nèi)部有3個(gè)口；A口，B口，C 口，還有一個(gè)控制寄存器，它們可由程序?qū)ぶ?。A0，A1上的不同編碼可分別尋址上述3個(gè)口和一個(gè)控制寄存器,具體規(guī)定如表1所示。表1 8255的尋址方式A1A0選擇00A口01B口10C口11控制寄存器通常 A0，

9、A1分別接系統(tǒng)總線A0和 A1，它們與CS一起來(lái)決定8255的接口地址。RESET為復(fù)位輸入信號(hào)。此端上的高電平可使8255復(fù)位。復(fù)位后，8255的A口，B口，C 口均被定為輸入狀態(tài)【9】。PA0PA7為A口的8條輸入輸出信號(hào)線。PB0PB7為B口的8條輸入輸出信號(hào)線。PC0PC7，8條線根據(jù)其工作方式可作為數(shù)據(jù)的輸入或輸出線，也可以用作控制信號(hào)的輸出或狀態(tài)信號(hào)的輸入線【7】。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.6 8255 工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式如圖3所示【4】。 圖圖3 置位/復(fù)位控制字格式8255的尋址：8255占外設(shè)編址的4個(gè)地址，即A口，B口，C口和控制寄存器

10、各占一個(gè)外設(shè)接口地址。對(duì)同一個(gè)地址分別可以進(jìn)行讀寫(xiě)操作。例如，讀A口可將A口的數(shù)據(jù)讀出；寫(xiě)A口可將CPU的數(shù)據(jù)寫(xiě)入A口并輸出【8】。 如表2為方式0下系統(tǒng)的輸入輸出組合，其中分為A,B組，A組分為A口和C口，B組分為B口和C口【1】。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.7 表2 方式0下，8255的16種輸入輸出組合A 組B組A口（PA0-PA7）C口（PC4-PC7）B口（PB0-PB7）C口（PC0-PC3）入入入入入入入出入入出入入入出出入出入入入出入出入出出入入出出出出入入入出入入出出入出入出入出出出出入入出出入出出出出入出出出出3.3七段LED顯示器及其接口七段LED顯示器：由七個(gè)

11、發(fā)光段構(gòu)成，每段均為1個(gè)LED二極管。通過(guò)控制不同段的點(diǎn)亮和熄滅，顯示出16進(jìn)制數(shù)字或字符【10】。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.8七段LED顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)，如圖5所示的七段LED實(shí)際上包含8個(gè)LED(7段字形加上小數(shù)點(diǎn)DP)。1位LED顯示器有1根位選線和8根段選線，段選線控制字符的選擇，位選線控制顯示位的亮和暗。LED數(shù)碼管采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?。從圖5可以看出，要是數(shù)碼管顯示數(shù)字，有兩個(gè)條件：(a)是要在VT端（3/8腳）加正電源；(b)要使（a，b，c，d，e，f，g，dp)端接低電平或“0”電平。這樣才能

12、顯示的。將七個(gè)發(fā)光管進(jìn)行組合，排列成數(shù)字圖形8，再根據(jù)需要控制七個(gè)管的亮與滅，即可顯示出定義數(shù)字【10】。LED技術(shù)參數(shù)說(shuō)明:發(fā)光二極管的壓降一般為1.5-2.0V，即工作電壓要求不高，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，其工作電流一般取10-20 mA為宜【4】。 圖4七段LED顯示器3.4 連線設(shè)計(jì)以下為間斷，其中8255片選端接到CS0，PA口接到數(shù)碼管的數(shù)碼輸出端口LED-A至LED-G，B口第一位作為電平檢測(cè)功能線：8253接到CS1，GATE0和GATE1接到+5V電平，8253C1K0接到375KHZ的CLK4，out0接clk1，out1接到PC2；74LS373的片選端接 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)

13、明書(shū) NO.9到CS2，D0至D5接到八段數(shù)顯管的位碼輸入端LED1至LED6。以下為電路圖： 圖1 電路圖4軟件編程實(shí)現(xiàn)4.1芯片初始化：Starrt:Mov dx,04b6h;8253初始化用以輸出周期為兩秒的方波Mov a1,00110110b;定時(shí)器0輸出10HZ的方波 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.10Out dx,a1Mov ax,37500Mov dx,04b0hOut dx,a1Mov a1,ahOut dx,a1Mov dx,o4b6h;定時(shí)器1輸出0.5HZ的方波，從而產(chǎn)生一秒的定時(shí)Mov a1,01010110bOut dx,a1Mov dx,04b2hMov a1

14、,20Out dx,a14.2時(shí)分秒的處理：M：lea si,shu juCall DECT;秒的個(gè)位處理Mov a1,siInc a1Mov si,a1;秒的個(gè)位加一Cmp a1,0ahJnz m;秒的十位處理Mov a1,0Mov si,a1Inc siMov a1,si 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.11Inc a1Mov si,a1Cmp a1,06hJnz MMov a1,0Mov si,a1;時(shí)的處理Mov a1，0Mov si,a1Inc siMov a1,siInc a1Mov si,a1Cmp ai,04hJnz hourCInc si Mov a1,siCmp a1,

15、02hJnz hourCMov a1,0Mov si,a1Dec siMov si,a1Jmp MhourC:Cmp a1,0ahK1:jnz M；時(shí)的十位處理 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.12Mov a1,0Mov si,a1Inc siMov a1,siInc a1Mov si,a1Cmp a1,03hJnz K14.3一秒延時(shí)子程序檢測(cè)電平變化，判斷是否秒加一DECT：push si;堆棧保護(hù)進(jìn)行地址保護(hù)DECTread:call DISP;調(diào)用顯示子程序Lea si,dianpingMov ah,siMov dx,04a2h;判斷電平，若有跳變則si加一Ina1，dxCmp a

16、1,ahJz DECTreadMov si,a1Pop siRet4.4數(shù)碼管顯示子程序DISP：；顯示子程序，將六個(gè)位都顯示一遍Push siMov a1,0feh 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.13Mov cx,6Lea si,shujuDisplayloop:Mov dx,04c0h;373輸出位碼，并鎖存Out dx,a1Rol a1,1Push axMov dx,04a6h;8255控制字：A口出，B口入Mov a1,82hOut dx a1Mov a1,siInc si Lea bx,screenXLAT；換碼指令取段碼Call outputPop axLoop displa

17、yloopPop siMov dx,04a6h;8255控制字：A口出，B口入Mov a1,82hOut dx a1Mov a1,siInc si Lea bx,screenXLAT；換碼指令取段碼Call output 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.14Pop axLoop displayloopPop siDelay:Push cxMov cx,ofhDelayloopLoop delayloopPop cxRet5調(diào)試記錄及結(jié)果分析 這個(gè)項(xiàng)目除了開(kāi)始部分的探索階段，其他全過(guò)程相對(duì)較順利。調(diào)試成功之后，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：（1）由于軟件判斷指令判斷周期有一定的延時(shí)，況且在調(diào)用顯示程序過(guò)程

18、中存在短延時(shí)，因此數(shù)字時(shí)鐘的計(jì)數(shù)時(shí)間相對(duì)正常計(jì)時(shí)時(shí)間相對(duì)正常計(jì)數(shù)時(shí)間要慢一些，這也符合理論，因此該程序以目前的設(shè)備來(lái)看，時(shí)正確的；（2）由于時(shí)間關(guān)系，該程序只有計(jì)時(shí)功能，沒(méi)有手動(dòng)校準(zhǔn)功能，時(shí)間久了，很容易產(chǎn)生打的誤差，不適合用于生產(chǎn)；時(shí)間允許的話，我們可以手動(dòng)通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行校準(zhǔn)，減少這種難以避免的誤差；（3）由于時(shí)運(yùn)用軟件查詢的方式，1S的延時(shí)不時(shí)很精確；要向精確定時(shí)，須采用中斷方式有硬件進(jìn)行1S定時(shí)；而中斷處理方式需要花費(fèi)時(shí)間來(lái)理解。6設(shè)計(jì)總結(jié)心得 課程設(shè)計(jì)的幾天里，我天天對(duì)著電腦，忙著接線，腦袋跟隨者CPU不停的轉(zhuǎn)，中午也不回宿舍睡覺(jué)，但是仍然有一種愉悅感，我向這就是程序設(shè)計(jì)的魅力，遇到問(wèn)題

19、，解決問(wèn)題的過(guò)程時(shí)快樂(lè)的。進(jìn)步本身就時(shí)一件令人快樂(lè)的事情。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) NO.15 做這個(gè)設(shè)計(jì)題目，前前后后花了我一周的時(shí)間。其中前三天用于做前期的知識(shí)準(zhǔn)備，還有一些時(shí)間用于和同學(xué)探討，還有一些時(shí)間用于思維的轉(zhuǎn)變，吧C51單片機(jī)的思維轉(zhuǎn)換到8086CPU指令系統(tǒng)中來(lái)。C51單片機(jī)和8086其實(shí)有很大的相似性，只不過(guò)時(shí)自己的思維方式相對(duì)有些死板而已。要敢于思考，要喜歡思考，要善于思考，這對(duì)我自己來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)啟發(fā)。在程序調(diào)試成功后，有不少同學(xué)問(wèn)我，這個(gè)程序如何理解。我從頭到尾給他們講了，他們懂了，我自己對(duì)程序的理解就更深一步了，得到了一種成就感；當(dāng)然在寫(xiě)程序的過(guò)程中，在其他的同學(xué)身上學(xué)到了