微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)附代碼

1、合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)課 程：微機(jī)原理與接口技術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)x班學(xué) 號(hào)：姓 名： 一、設(shè)計(jì)題目及要求： 【課題6】 數(shù)字時(shí)鐘1 通過(guò) 8253 定時(shí)器作產(chǎn)生秒脈沖定時(shí)中斷。 在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)秒、 分、 小時(shí)的進(jìn)位 （24小時(shí)制） 。2在七段數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的時(shí)分秒（例如，12 點(diǎn) 10 分 40 秒顯示為 121040） 。3按“C”可設(shè)置時(shí)鐘的時(shí)間當(dāng)前值（對(duì)準(zhǔn)時(shí)間） 。2、 設(shè)計(jì)思想：總體思想： 1、 功能概述：實(shí)驗(yàn)箱連線：本實(shí)驗(yàn)建立在Dais實(shí)驗(yàn)箱基礎(chǔ)上完成的基本連線及程序如下:138譯碼器：A,B,C,D,分別連接A2,A3,A4,GS；y0連接825

2、3的CS片選信號(hào)；y1連接8259的CS片選信號(hào)；8253連線：分頻信號(hào)T2接8253的 CLK0；8253的OUT0接8259的IR7；8253的gate信號(hào)接+5V；8259連線：8259的數(shù)據(jù)線接入數(shù)據(jù)總線；本程序包括顯示模塊，鍵盤(pán)掃描模塊，時(shí)間計(jì)數(shù)模塊，設(shè)置模塊等幾個(gè)模塊，（1）程序運(yùn)行后，LED顯示000000初始值，并且開(kāi)始計(jì)數(shù)（2）按C鍵進(jìn)行設(shè)置初始時(shí)間，考慮到第一個(gè)數(shù)只能是0，1，2，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)顯示2時(shí)第二個(gè)數(shù)只能顯示04，同理下面各位應(yīng)滿足時(shí)鐘數(shù)值的合理的取值；（3）在手動(dòng)輸入初始值時(shí)，按D鍵進(jìn)行回退1位修改已設(shè)置值，連續(xù)按D鍵可以全部進(jìn)行刪除修改。2、 主程序設(shè)計(jì)主程序中完

3、成通過(guò)調(diào)用子程序完成對(duì)8253及8259的初始化，對(duì)8259進(jìn)行中斷設(shè)置。主要在顯示子程序和鍵盤(pán)子處理程序之間不斷循環(huán)，8253每一秒給8259一個(gè)刺激，當(dāng)8259接受到刺激后會(huì)給CPU一個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU會(huì)轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷子程序，而中斷子程序設(shè)置成時(shí)間計(jì)數(shù)加，即完成電子表的整體設(shè)計(jì)。詳細(xì)流程圖見(jiàn)圖三-1。3、 LED顯示子程序設(shè)計(jì)本程序顯示部分用了6個(gè)共陽(yáng)極LED作為顯示管，顯示程序要做到每送一次段碼就送一次位碼，每送一次位碼后，將位碼中的0右移1位作為下次的位碼，從而可以實(shí)現(xiàn)從左到右使6個(gè)LED依次顯示出相應(yīng)的數(shù)字。雖然CPU每隔一定時(shí)間便執(zhí)行顯示程序，但只要這個(gè)時(shí)間段不太長(zhǎng)，由于人眼的視覺(jué)作

4、用，就可以在6個(gè)LED上同時(shí)見(jiàn)到數(shù)字顯示。4、 鍵盤(pán)掃描子程序設(shè)計(jì)本程序需要用鍵盤(pán)對(duì)時(shí)間的初始值進(jìn)行設(shè)置，因此對(duì)鍵盤(pán)掃描的子程序需要滿足的功能如下：判斷是否是C鍵，若不是就返回至主程序，若是C鍵就開(kāi)始對(duì)時(shí)間初始值進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)因注意到第一個(gè)值不可以超過(guò)2，第一個(gè)數(shù)是2時(shí)第二數(shù)不能超過(guò)4，余下的同理要滿足時(shí)間數(shù)值的取值范圍呢，若不是合法輸入不予反應(yīng)繼續(xù)等待輸入。當(dāng)遇到輸入數(shù)值錯(cuò)誤時(shí)可以按下D鍵進(jìn)行刪除一位重新設(shè)置；當(dāng)6位初始值全部設(shè)置成功后，電子表將自動(dòng)開(kāi)始走表。5、 時(shí)間運(yùn)算子程序設(shè)計(jì)該子程序的主要功能是對(duì)時(shí)、分、秒的運(yùn)算，并把運(yùn)算出的最終結(jié)果存到事先已經(jīng)開(kāi)辟的內(nèi)存單元里，以便顯示模塊即時(shí)地顯

5、示出來(lái)。該模塊可以細(xì)分為秒定時(shí)模塊和運(yùn)算模塊。定時(shí)模塊交由8253通過(guò)對(duì)分頻出來(lái)的頻率進(jìn)行放大至1秒，因此每隔1秒對(duì)8259進(jìn)行刺激，進(jìn)而使CPU處理中斷子程序及時(shí)間運(yùn)算的子程序。另外，在中斷服務(wù)程序里，必須對(duì)秒、分和時(shí)的單元內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行判斷，當(dāng)秒加到60時(shí)，分必須加1 、秒清零；當(dāng)分加到60時(shí)，時(shí)加1、分清零。當(dāng)時(shí)加到24時(shí)，直接清零。6、 中斷設(shè)置8259芯片：在該系統(tǒng)中，8259主要擔(dān)負(fù)著處理8253的一秒時(shí)間的脈沖信號(hào)，通過(guò)8253的每秒的刺激下向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求，進(jìn)而CPU處理?yè)?dān)負(fù)時(shí)間計(jì)算的中斷子程序，即可完成每秒鐘時(shí)間自加1秒的功能，因此8259的設(shè)置應(yīng)為：ICW1：?jiǎn)纹呇赜|

6、發(fā)，寫(xiě)入ICW4ICW2：寫(xiě)入08HICW3:7、 定時(shí)器設(shè)置8253芯片：在系統(tǒng)中定時(shí)/計(jì)數(shù)芯片8253主要與CPU及中斷擴(kuò)展芯片8259之間存在著連接關(guān)系。8253主要擔(dān)負(fù)著時(shí)間計(jì)時(shí)的功能，通過(guò)對(duì)分頻單元提供的頻率信號(hào)進(jìn)行方法產(chǎn)生一秒時(shí)間為周期的脈沖信號(hào)，因此8253的設(shè)置應(yīng)為：控制口寫(xiě)入：00110100b;計(jì)算器0選擇先低后高兩字節(jié)讀或?qū)?方式2 二進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器0寫(xiě)入：38400；時(shí)間系數(shù)通過(guò)計(jì)算可以產(chǎn)生1秒的脈沖信號(hào)；8、 編址及控制字確定（1）8259端口及控制字設(shè)置：Port_8259_0 EQU 0FFE0H Port_8259_1 EQU 0FFE1H8259初始化設(shè)置：

7、ICW1：00010011，邊沿觸發(fā)，單片方式，寫(xiě)入ICW4；ICW2：00001000，INIT8259: MOV AL,13H MOV DX,Port_8259_0 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,Port_8259_1 OUT DX,AL MOV AL,09H OUT DX,AL MOV AL,7FH ;IRQ7 OUT DX,AL RET（2）8253端口及控制字設(shè)置：PORT_8253_00 EQU 0FFE4H PORT_8253_01 EQU 0FFE5HPORT_8253_10 EQU 0FFE6HPORT_8253_11 EQU 0FFE7H8253初

8、始化設(shè)置：INITCLK0:MOV DX,PORT_8253_11MOV AL,00110100B；OUT DX,ALMOV DX,PORT_8253_00;CLK0MOV AX,38400OUT DX,AL MOV AL,AHOUT DX,ALRET（2）LED端口：OUTSEG EQU 0FFDCH ;段控制口OUTBIT EQU 0FFDDH ;位控制口/鍵掃口（3）鍵盤(pán)端口：IN_KEY EQU 0FFDEH ;鍵盤(pán)讀入口（4）LED數(shù)碼管字型碼：LEDMAP: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H DB 080H,090H,088H,0

9、83H,0C6H,0A1H,086H,08EH DB 0BFH（5）鍵碼定義：KEYTABLE: DB 07H,04H,08H,05H,09H,06H,0AH,0BH DB 01H,00H,02H,0FH,03H,0EH,0CH,0DH3、 功能流程圖：1、 主程序流程圖 2、 LED顯示子程序流程圖 3、按鍵處理子程序流程圖4、中斷子程序-時(shí)間計(jì)數(shù)子程序流程圖 4、 結(jié)果討論：1、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：程序運(yùn)行，數(shù)碼管開(kāi)始從000000走表，按C鍵后顯示開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行初始值設(shè)置，設(shè)置初始值時(shí)可以按D鍵進(jìn)行回退修改。2、 問(wèn)題解決：(1) 添加D鍵的回退刪除功能：在C鍵功能實(shí)現(xiàn)區(qū)域里不斷檢測(cè)D鍵是否按下

10、，若按下則將LED上一位數(shù)碼管設(shè)置成并將設(shè)置時(shí)間的地址回退1，及可完成對(duì)D鍵的功能設(shè)置；(2) 調(diào)試程序時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘初始值可以設(shè)置，D鍵回退功能也是可以的，8253gate信號(hào)也正確連接著，但是初始值設(shè)置完后時(shí)鐘并沒(méi)有走表，于是將8253的輸出端的線接入至手動(dòng)的單脈沖的發(fā)生器，進(jìn)行手動(dòng)給8259刺激，結(jié)果時(shí)鐘開(kāi)始隨手按動(dòng)開(kāi)始走表，可以斷定該8253芯片可能已經(jīng)損壞，換了個(gè)試驗(yàn)箱后遇到了同樣的情況，直至換了功能正常的實(shí)驗(yàn)箱后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才正確展現(xiàn)。3、 功能完善可以在課題要求的基礎(chǔ)上添加一些功能，使得電子時(shí)鐘的功能更加完善：（1） 添加暫停功能，按鍵A時(shí)間暫停，再按A鍵時(shí)間繼續(xù)走；（2） 添加鬧鈴功能

11、，按鍵B設(shè)置鬧鈴時(shí)間，時(shí)間到時(shí)控制鳴笛鬧鈴；（3） 添加倒數(shù)計(jì)時(shí)的功能，按鍵E設(shè)置倒數(shù)的初始值，時(shí)間到即鳴笛鬧鈴；可以看出本次課程設(shè)計(jì)的課題可以完善的地方有很多，如果只滿意于已完成的則大錯(cuò)特錯(cuò)了，課程設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)結(jié)束，但是課下仍然可以對(duì)自己的課題進(jìn)行進(jìn)步的探索，不斷完善，不斷追求完美，這也是我們需要的。4、實(shí)驗(yàn)總結(jié)(1) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，將微機(jī)原理與接口技術(shù)課程所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際操作中，并學(xué)會(huì)了數(shù)碼管顯示電子時(shí)鐘的制作方法；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到了一些困難和問(wèn)題，通過(guò)同學(xué)之間的討論和查找資料也一一攻破，順利完成了課程設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合課題要求。(2) 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：A.

12、 因?yàn)?086CPU在響應(yīng)中斷時(shí)不能自動(dòng)地保護(hù)它的各寄存器（除標(biāo)志寄存器外）內(nèi)容，雖然可用寄存器在主程序和中斷服務(wù)程序之間傳送參量和結(jié)果，但這樣做極易引起意想不到的錯(cuò)誤，所以應(yīng)當(dāng)避免，而采用指定內(nèi)存單元進(jìn)行參數(shù)傳遞；B. 使用堆棧實(shí)現(xiàn)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)與恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。使用時(shí)要注意堆棧的先進(jìn)后出的特性，同時(shí)要確保堆棧有足夠的空間，防止堆棧溢出；C. 只有中斷服務(wù)程序用到的那些寄存器（標(biāo)志寄存器除外）的內(nèi)容才需要加以保護(hù)；D. 在從中斷服務(wù)程序返回之前，即使CPU處于關(guān)中斷狀態(tài)也不必開(kāi)中斷。在執(zhí)行IERT指令后，CPU自動(dòng)恢復(fù)中斷前標(biāo)志寄存器。(3) 調(diào)試的時(shí)候因?yàn)橛龅絻蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)箱都是有問(wèn)題的，本來(lái)以為是程序出現(xiàn)

13、了問(wèn)題，來(lái)回檢查程序，直到最后又換了個(gè)實(shí)驗(yàn)箱才知道程序是正確的，實(shí)驗(yàn)箱是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，我們做實(shí)驗(yàn)時(shí)都應(yīng)該細(xì)心愛(ài)護(hù)，弄壞了芯片，給自己和他人都帶來(lái)了不便。附錄：實(shí)驗(yàn)代碼：（完整的源程序）CODESEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODEORG 3400HStart: JMP programLedMap: 八段管顯示碼 db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,099h,092h,082h,0f8hdb 080h,090h,088h,083h,0c6h,0a1h,086h,08eh;db 0bfhdb0f7hKeyTable: ;鍵碼定義 db 07h,04h,0

14、8h,05h,09h,06h,0ah,0bh db 01h,00h,02h,0fh,03h,0eh,0ch,0dhOUTSEG equ 0ffdch ;段控制口OUTBIT equ 0ffddh ;位控制口/鍵掃口IN_KEY equ 0ffdeh ;鍵盤(pán)讀入口LedBuf db 6 dup(?) ;顯示緩沖time DB 0,0,0,0,0,0;INTNum equ 20Port_8259_0 EQU 0FFE0H ;1110_0000Port_8259_1 EQU 0FFE1HPort_8253_00 EQU 0FFE4H ; 0_01Port_8253_01 EQU 0FFE5HPort

15、_8253_10 EQU 0FFE6HPort_8253_11 EQU 0FFE7Hprogram: call initCLK0 CLI MOV AX,OFFSET int8259 MOV BX,003CH MOV BX,AX MOV BX,003EH MOV AX,0000H MOV BX,AX STI call init8259 call update_ledbuffmainLoop:call display call handle_keyjmp mainLoop;=initCLK0:mov dx,Port_8253_11mov al,00110100bout dx,almov dx,Po

16、rt_8253_00;clk0mov ax,38400out dx,al mov al,ahout dx,alret;=init8259: MOV AL,13H MOV DX,Port_8259_0 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,Port_8259_1 OUT DX,AL MOV AL,09H OUT DX,AL MOV AL,7FH ;IRQ7 OUT DX,AL RET;=int8259: cli push ax push bx push cx MOV AL,20H 0010 MOV DX,Port_8259_0 OUT DX,AL call timeInc ca

17、ll update_ledbuff pop cx pop bx pop ax sti iret;=timeInc: push bx push cx mov bx,offset time add bx,5 ;取time5 inc byte ptr bx cmp byte ptr bx,10 jb next5 mov byte ptr bx,0;該位清零 dec bx;下一位加1 inc byte ptr bx inc bxnext5: dec bx cmp byte ptr bx,6 jb next4 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bx

18、next4: dec bx cmp byte ptr bx,10 jb next3 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext3: dec bx cmp byte ptr bx,6 jb next2 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext2: dec bx dec bx cmp byte ptr bx,2 jnz cmp10cmp4: inc bx cmp byte ptr bx,4 jb next1 mov byte ptr bx,0 dec bx mov byte p

19、tr bx,0 jmp over_timeInccmp10: inc bx cmp byte ptr bx,10 jb next1 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext1: dec bx cmp byte ptr bx,3 jb over_timeInc mov byte ptr bx,0over_timeInc: pop cx pop bx ret;=display: push ax push bx push cx push dx mov bx,offset LEDBuf mov cl,6 ;共6個(gè)八段管 ;從左邊開(kāi)始顯示mo

20、v ah,00100000b DLoop: mov dx,OUTBIT 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 pop dx pop cx pop bx pop ax ret;=update_ledbuff: pu

21、sh ax push bx push cx push dx mov cl,6uloop:mov bx,offset time mov al,cl dec al mov ah,0 xlat ;取出timecl-1 mov bx,offset LEDMAP mov ah,0 xlat ;查找對(duì)應(yīng)字形碼 mov bx,offset LedBuf mov ch,0 add bx,cx dec bx mov bx,al ;放入LedBufcl-1 dec cl jnz uloop pop dx pop cx pop bx pop ax ret;=Delay: ;延時(shí)子程序 push cx mov cx,

22、256 loop $ pop cx retDelay1: 延時(shí)子程序 push cx mov cx,50lxxx: call display loop lxxx pop cx ret;=handle_key: call read_key cmp al,0ch jne nextR jmp nextCnextR: retnextC: cli mov bx, offset time mov cl,6loop_d: mov byte ptr bx,16 inc bx loop loop_d call update_ledbuffmov bx, offset timet1:call Displaycal

23、l read_key cmp al,2 ja t1t1_over: mov bx,al call update_ledbuff call Delay1t2: call Display call read_key CMP AL,0DH JNE T22mov byte ptr bx,16 call update_ledbuff call Delay1 JMP T1 T22: cmp al,9 ja t2 cmp byte ptr bx,2 je cmp_k_4 jmp t2_overcmp_k_4:cmp al,3 ja t2 jmp t2_overt2_over: inc bx mov bx,a

24、l call update_ledbuff call Delay1t3:call Displaycall read_keyCMP AL,0DHJNE T33mov byte ptr bx,16DEC BXcall update_ledbuff call Delay1JMP T2 T33: cmp al,5 ja t3t3_over: inc bx mov byte ptrbx,al call update_ledbuff call Delay1t4: call Display call read_keyCMP AL,0DHJNE T44mov byte ptr bx,16DEC BXcall update_ledbuff call Delay1JMP T3 T44: cmp al,9 ja t4t4_over: inc bx mov bx,al call update_ledbuff call Delay1t5:call Displaycall read_key ;+CMP AL,0DHJNE T55mov byte ptr bx,16DEC BXcall update_ledbuff call Delay1JMP T4 T55: cmp al,5 ja t5t5_over: inc bx mov