微機(jī)原理電子秒表參考模板

1、目 錄中文摘要2方案論證3總體設(shè)計方案4硬件系統(tǒng)設(shè)計5軟件系統(tǒng)設(shè)計10硬件系統(tǒng)原理圖12程序清單13總結(jié)體會30參考文獻(xiàn)311 / 38中文摘要微機(jī)原理與接口技術(shù)是一門實踐性很強(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)計是一項實踐性很強(qiáng)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，結(jié)合運(yùn)用所學(xué)的匯編語言及8086微處理芯片設(shè)計一個電子秒表，通過實踐能夠加深對匯編語言的理解以及對8086微處理器、8253可編程定時器、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。本實驗利用8253可編程定時器等芯片的定時和記數(shù)的原理，結(jié)合實驗箱上的集成電路芯片8086、LED數(shù)碼管以及實驗箱上的

2、按鍵來設(shè)計秒表。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，要求實現(xiàn)計時單位為1/100秒，利用功能鍵進(jìn)行啟/停控制，上電后計時器清0，當(dāng)?shù)谝淮伟聪翶EY1啟/停鍵時開始計數(shù)，按一下KEY2鍵清零，重新開始計時，在系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計時，使5位LED數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。關(guān)鍵字：電子秒表、百分之一秒、停啟控制。方案論證根據(jù)課程設(shè)計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)計的軟

3、件工作準(zhǔn)備完畢。再根據(jù)硬件原理設(shè)計圖完成各芯片之間的連接，打開實驗箱電源開關(guān)總體進(jìn)行調(diào)試。在整個實驗過程中，在8253可編程定時器CLK端輸出管腳處接上一個計數(shù)的頻率為10KHZ的時鐘信號，由8253定時/計數(shù)器產(chǎn)生0.01秒的中斷并進(jìn)行計數(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。定時器中斷就是定義初值，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)碼管用動態(tài)顯示，挨個點(diǎn)亮，六個I/O控制位，十二個I/O控制段碼

4、，將8259的定時器設(shè)置在0.01秒進(jìn)入一次中斷，交替輸出高低電平（形成時鐘頻率），在計數(shù)器輸出使用組合邏輯電路連接LED燈的各個控制輸入端。總體設(shè)計方案設(shè)計一個利用微機(jī)原理與接口技術(shù)完成秒表的設(shè)計方案, 該方案主要是選擇8253A的計數(shù)器2與計數(shù)器1產(chǎn)生一個1Hz的中斷脈沖，其輸出端與不可屏蔽中斷請求信號端相連接。利用1.19318MHz脈沖方波輸入CLK2，設(shè)置CLK2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端有一個低電平信號輸入時，8086CPU將產(chǎn)生中斷進(jìn)行秒計數(shù)。8086通過8255A將PA口作

5、為段選信號輸出端，將PB口作為片選信號輸出端。方案設(shè)計框圖此方案的核心內(nèi)容是利用微機(jī)原理與接口技術(shù)完成秒表的設(shè)計方案，該方案主要是選擇8253A的計數(shù)器2和計數(shù)器1進(jìn)行1s的定時，其輸出于OUT1與8086的NMI相連，當(dāng)定時到1s的時候產(chǎn)生一個中斷信號，在中斷服務(wù)程序進(jìn)行秒的計數(shù)，并送入相應(yīng)的存儲單元；8255的A口接七段數(shù)碼管的段選信號，B口接七段數(shù)碼管的位選信號，秒的數(shù)值通過對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。硬件系統(tǒng)設(shè)計8086簡介Intel 8086擁有四個16位的通用寄存器，也能夠當(dāng)作八個8位寄存器來存取，以及

6、四個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內(nèi)存位址，所以其中一個操作數(shù)必須是一個寄存器。運(yùn)算結(jié)果會儲存在操作數(shù)中的一個。Intel 8086有四個 內(nèi)存區(qū)段(segment)寄存器，可以從索引寄存器來設(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處理器的時鐘頻率介于4.77MHz(在原先的IBM PC)和10 MHz之間。

7、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)計算能力。其I/O分配如下圖所示： CPU8086及I/O接口電路8255簡介Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路（Programmable Peripheral Interface)簡稱PPI，型號為8255（改進(jìn)型為8255A及8255A-5），具有24條輸入/輸出引腳、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方式控制字，選擇A、B、C三個端口各

8、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,此時接口和外圍設(shè)備需聯(lián)絡(luò)信號進(jìn)行協(xié)調(diào)，只有A口和B口可以工作在方式1，此時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，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是一個并行輸入、輸出器件，具有24個可編

9、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。 8086與8255連接圖8253簡介Intel8253是NMOS工藝制成的可編程計數(shù)器/定時器，有幾種芯片型號，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計數(shù)速率有所差異，例如8253（2.6MHz）,8253-5(5MHz)，8253內(nèi)部有三個計數(shù)器，分別成為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個計數(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。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一

10、個為門控信號輸入端GATE，另一個為輸出端OUT。每個計數(shù)器內(nèi)部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數(shù)初值寄存器CR、一個計數(shù)執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實際上是一個16位的減法計數(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用來鎖存計數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對此進(jìn)行讀操作。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：一段程序?qū)懲瓿珊蟛荒芗庇谏蠙C(jī)調(diào)試，而是先進(jìn)行邏輯分析、可行性分析。用EMU8086軟件進(jìn)行調(diào)試，不能出現(xiàn)錯誤，警告可以有，只要不影響生成HEX文

11、件即可。理解其實現(xiàn)的功能，預(yù)想程序應(yīng)該出現(xiàn)的結(jié)果。先進(jìn)行軟件仿真，出現(xiàn)錯誤馬上修改，不斷進(jìn)行。先一個模塊一個模塊的仿真，準(zhǔn)確后再連線總體仿真。仿真完后出現(xiàn)預(yù)期的效果后再下載程序到硬件進(jìn)行驗證，往往還有問題，還得反復(fù)修改，編譯，調(diào)試，下載，驗證。可以一個模塊一個模塊的下載調(diào)試這樣就可以知道問題的所在。采用Proteus和EMU8086結(jié)合仿真的可以大大簡化軟、硬件電路的設(shè)計過程。Proteus是英國Labeenter electronics公司研發(fā)的EDA工具軟件。Proteus不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計與仿真平臺，更是目前世界最先進(jìn)、最完整的多種型號微控制器系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

12、平臺。它真正實現(xiàn)了在計算機(jī)上完成從原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到形成PCB的完整電子設(shè)計與研發(fā)過程。Proteus產(chǎn)品系列也包含了革命性的VSM技術(shù)，可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的外圍電子器件一起仿真。由于我們的設(shè)計外圍電路比較簡單實現(xiàn)的功能葉不是很復(fù)雜，所以在Proteus仿真時我們是將主程序直接下載到芯片中仿真，主要是驗證是否采集到溫度還有溫度是否顯示正確。仿真可以在實物沒有出來前進(jìn)行先期的驗證。最后加上我們的擴(kuò)展功能一起仿真調(diào)試。由于沒有做硬件，我們采用Proteus仿真調(diào)試，通過將軟件編譯通過的程序下載到畫好的仿真圖中，這樣便于檢查軟、硬件

13、設(shè)計的不足。但是Proteus仿真也存在不足的情況，仿真模擬的是理想的環(huán)境，不會差生誤差但是實際的測試會出現(xiàn)一定的誤差。由于程序設(shè)計的是，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，數(shù)碼管開始顯示計數(shù)時間,根據(jù)仿真結(jié)果。說明此設(shè)計工作正常。軟件系統(tǒng)設(shè)計軟件設(shè)計要求及介紹這是一個利用微機(jī)原理與接口技術(shù)完成秒表的設(shè)計方案，該方案主要是選擇8253A的計數(shù)器2與計數(shù)器1進(jìn)行1s的定時，其輸出于OU1與8086的NMI相連，當(dāng)定時到1s的時候產(chǎn)生一個中斷信號，在中斷服務(wù)程序進(jìn)行秒的計數(shù)，并送入相應(yīng)的存儲單元；8255的A口接七段數(shù)碼管的段選信號，B口接七段數(shù)碼管的位選信號。我的數(shù)值通過對8255的編程可以顯示在七段數(shù)碼管上面。因此

14、可以利用8086等器件的功能來完成設(shè)計。EMU8086是學(xué)習(xí)匯編必不可少的工具，它結(jié)合了一個先進(jìn)的原始編輯器、組譯器、反組譯器、具除錯功能的軟件模擬工具（虛擬PC），還有一個循序漸進(jìn)的指導(dǎo)工具。該軟件包含了學(xué)習(xí)匯編語言的全部內(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)計的流程，首先對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)用一個延時程序來防抖，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)行秒表計時，如果按下

15、去的是偶數(shù)次的話，那么暫停，顯示當(dāng)前秒表的計數(shù)值。程序設(shè)計流程圖 硬件系統(tǒng)原理圖程序清單DIS MACRO LOCAT,CODE ;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 ENDM DAT 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 1

16、0 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 EQU 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)

17、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DIS 0517H,'<'DIS 0715H,'<'DIS 0914H,'<'DIS 0B14H,'<'DIS 060EH,'_'DIS 0710H,'_'DIS 0812H,'_'DIS 0913H,'_'DIS 0A14H,'_'DIS 0915H,'_'DIS 0816H,&#

18、39;_'DIS 0718H,'_'DIS 061AH,'_'DIS 071CH,'*'DIS 081EH,'*'DIS 091FH,'*'DIS 0B20H,'*'DIS 0D21H,'*'DIS 0F21H,'*'DIS 1120H,'*'DIS 131FH,'*'DIS 141EH,'*'DIS 151DH,'*'DIS 161BH,'*'DIS 1719H,'*&#

19、39;DIS 1717H,'_'DIS 1616H,'_'DIS 1514H,'_'DIS 1612H,'_'DIS 1711H,'_'DIS 170EH,'*'DIS 160CH,'*'DIS 150BH,'*'DIS 140AH,'*' DIS 1309H,'*'DIS 1108H,'*'DIS 0F07H,'*'DIS 0D07H,'*'DIS 0B08H,'*'DI

20、S 0909H,'*'DIS 080AH,'*'DIS 070CH,'*'DIS 0C12H,'_'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)用延時程序 MOV AL,DL ；百分之一秒加一ADD AL,1DAAJC NEXT1 ；滿一百進(jìn)

21、位MOV DL,ALJMP DISPY ；不滿一百顯示NEXT1: MOV DL,0MOV AL,DH ；秒位加一ADD AL,1DAAMOV 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

22、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

23、是則調(diào)用記憶功能保存當(dāng)前值MOV CH,0 ；初值清零重新計數(shù)MOV DL,0MOV DH,0JMP AGAINNEXT2:CMP AL,'E' ；判斷是否為E JNE AGAIN ；不是則繼續(xù)計數(shù)NEXT3: ；若是則暫停計數(shù)MOV AH,08HINT 21HCMP AL,'C' ；判斷是否輸入CJE AGAIN ；若是則繼續(xù)計數(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CALL IOSETMOV DX,OFFSET BU

24、FFERMOV AH,09HINT 21HJMP LOADRETSTART ENDPGO PROC ；設(shè)置初值子程序MOV BX,OFFSET 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

25、,ALINC BXMOV AL,'0'MOV BX,ALINC BXMOV AL,'$'MOV BX,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

26、,CLAND AL,0FHOR AL,30HMOV BX,ALRETTRAN ENDPTIME PROC ；延時子程序PUSH CXPUSH 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 X1MEMORY 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 1