可任意啟動停止的電子秒表的設(shè)計

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流可任意啟動停止的電子秒表的設(shè)計.精品文檔.可任意啟動/停止的電子秒表的設(shè)計一、課程設(shè)計目的和任務(wù)<<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。從而在設(shè)計過程中，提高學(xué)生的實踐編程能力和硬件設(shè)計能力。也可以進(jìn)一步鞏固和融會貫通

2、所學(xué)的匯編語言，并且可以培養(yǎng)學(xué)生查找資料的能力和自己分析問題解決問題的能力。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/?？刂?，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6位LED數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。二、分析與設(shè)計1設(shè)計任務(wù)分析：可任意啟動/停止的電子秒表的實現(xiàn)用按鍵中斷來控制整個程序，當(dāng)按一下KEY1啟動電子秒表，再按一下暫停，按一下KEY2鍵

3、清零，用六個七段數(shù)碼管顯示時間。整個程序涉及到8255、8253和8259三個芯片。給8253的CLK0提供一個頻率為10KHZ的時鐘信號， 8253的OUT0連接8259的IRQ7，8253的GATE2連接正5伏電壓，采用計數(shù)器0每隔0.01秒產(chǎn)生一次中斷并且計數(shù)，寫入以偏移地址4000H開始的6個內(nèi)存單元，然后利用8255將內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)輸出到七段數(shù)碼管。由于按鍵中斷優(yōu)先于8259的7號中斷，所以程序只有在按一下KEY1才啟動電子秒表，再按一下暫停，按一下KEY2鍵清零，如果超出了60分，整個程序自動重新開始。2設(shè)計方案論證：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

4、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

5、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，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。3硬件設(shè)計：（1）8086（16位微處理器） 8086CPU的工作電源為單一5V, 它的外部數(shù)據(jù)總線為16位，地址線為20根，故尋址的地址空間為1MB。8086具有一個功能相對完善的指令系統(tǒng)，能對各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。它可以在

6、兩種不同的模式下工作，即最大工作模式和最小工作模式。所謂最小模式，就是微型計算機(jī)系統(tǒng)中只有8086或8088一個微處理器，在這個系統(tǒng)，所有的總線控制信號直接由CPU提供。最大模式就是微型計算機(jī)系統(tǒng)中包含有兩個或多個微處理器，其中一個主處理器是8086或8088微處理器，其他處理器稱為協(xié)處理器，它們協(xié)助主處理器工作。（2）8253（可編程定時器/計數(shù)器）首先此設(shè)計中選用工作方式2，用輸出指令向控制寄存器寫入一個控制字，用輸出指令向選中的計數(shù)器端口地址寫入一個計數(shù)初值，然后， 定時/計數(shù)器按控制字要求計數(shù)。計數(shù)從“計數(shù)初始值”開始，每當(dāng)CLK信號出現(xiàn)一次，計數(shù)值減1，當(dāng)計數(shù)值減為0時，從OUT端輸

7、出一個低電平（具體形式與工作模式有關(guān)）。當(dāng)CLK信號出現(xiàn)時，計數(shù)值是否減1（即是否計數(shù)），一般，僅當(dāng)GATE有效時，才減1.門控信號GATE如何影響計數(shù)操作，以及輸出端OUT在各種情況下輸出的信號形式與定時/計數(shù)器的工作模式有關(guān)。 （3）8255A（可編程并行I/O接口芯片）8255A可為86系列CPU與外部設(shè)備之間提供并行輸入/輸出的通道。由于它是可編程的，可以通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式。在輸入過程中，輸入設(shè)備把數(shù)據(jù)送給接口，并且使?fàn)顟B(tài)線“輸入準(zhǔn)備好”有效。接口把數(shù)據(jù)存放在“輸入緩沖寄存器”中，同時使“輸入回答”線有效，作為對外設(shè)的響應(yīng)。外設(shè)在收到這個回答信號后，就撤消數(shù)據(jù)和“輸入準(zhǔn)備好”

8、信號。數(shù)據(jù)到達(dá)接口中后，接口會在“狀態(tài)寄存器”中設(shè)置輸入準(zhǔn)備好標(biāo)志，或者向CPU發(fā)一個中斷請求。CPU可用查詢方式或中斷方式從接口中讀取數(shù)據(jù)。接口中的數(shù)據(jù)被讀取后，接口會自動清除狀態(tài)寄存器中的標(biāo)志，且撤消對CPU的中斷請求。在輸出過程中，每當(dāng)輸出寄存器可以接收數(shù)據(jù)，接口就會將狀態(tài)寄存器中“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)置1或向CPU發(fā)一個中斷請求，CPU可用查詢或中斷方式向接口輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU輸出的數(shù)據(jù)到達(dá)接口后，接口會清除“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)，把數(shù)據(jù)送往外設(shè)，并向外設(shè)發(fā)一個“數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備好”信號。外設(shè)受到驅(qū)動后，便接收數(shù)據(jù)，并向接口電路發(fā)一個“輸出回答”信號，接口收到該回答信號后，又將狀態(tài)寄存器中“輸出準(zhǔn)

9、備好”置位，以便CPU輸出下一個數(shù)據(jù)。（4）8259A（可編程中斷控制器） IR（外設(shè)中斷請求線）線上提出了中斷請求的中斷源， IRR中斷請求寄存器（共有8位D7D0）對應(yīng)于連接在IR0IR7線上的外設(shè)的中斷請求，輸入線有請求的置1。 若OCW1（IMR中斷屏蔽寄存器）未使該中斷請求屏蔽，該請求被送入PR（優(yōu)先權(quán)分析器）比較。否則，不送入PR比較。PR把新進(jìn)入的請求與ISR（服務(wù)中寄存器）中正在被處理的中斷進(jìn)行比較。如果新進(jìn)入的請求優(yōu)先級較低，則8259不向CPU提出請求。如果新進(jìn)入的請求優(yōu)先級較高，則8259使INT引腳輸出高電平，向CPU提出請求。（5）LED（數(shù)碼管）LED為發(fā)光二極管構(gòu)

10、成的顯示器件，由7個字符段和一個小數(shù)點(diǎn)段組成，每段對應(yīng)一個發(fā)光二極管，當(dāng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，相應(yīng)的字符段點(diǎn)亮。LED有共陰極和共陽極兩種供應(yīng)狀態(tài)。共陰極顯示時，將LED顯示的COM接地，將八個字符段端a、b、c、d、e、f、g、dp依次與一個8位I/O口的最低到最高位連接，當(dāng)I/O給LED的字符段送入一個高電平時，該段就被點(diǎn)亮，從而從這7個被點(diǎn)亮的字符段中構(gòu)成相應(yīng)的字符顯示出來。同理，COM陽極即將COM端接Vcc，其顯示原理與COM陰極的基本相同，但I(xiàn)/O口送入低電平是相應(yīng)的段才被點(diǎn)亮。硬件設(shè)計原理圖如下：4程序流程圖和源代碼清單：(1)程序流程圖：開始初始化KEY1是否按下賦值子程序開中斷D

11、ELAY子函數(shù)KEY2是否按下顯示子函數(shù)結(jié)束NYKEY2按下偶數(shù)次或沒按下KEY1被按下奇數(shù)次 （2）源代碼清單： 主程序： PUSH DS ；保存數(shù)據(jù)段 MOV AX,0000H MOV DS,AX ；數(shù)據(jù)段清零 MOV AX,OFFSET IRQ7 ；取中斷程序入口地址 ADD AX,2000H ；加裝時IP2000地址MOV SI,003C ；填8259中斷7中斷矢量MOV WSI,AX ；填偏移量矢量MOV AX,0000H ；段地址CS0000HMOC SI,003EHMOV WSI,AX ；填段地址矢量POP DS ；彈棧IN AL,21H ；讀8259中斷屏蔽字AND AL,7F

12、H ；開8259中斷7OUT 21H,ALMOV AL,39H ;8253的計數(shù)器0為方式2，采用BCD碼計數(shù)，先寫低8位，后寫高8位。方式控制字為00110101OUT 43H,AL ;寫入方式控制字到控制字寄存器MOV AL,00H ；計數(shù)初值低8位OUT 42H，AL ；寫入計數(shù)初值低8位到通道0MOV AL,10H ；計數(shù)初值高8位OUT 42H，AL ；寫入計數(shù)初值高8位到通道0MOV AL,81H ;8255的A口位方式0輸出，B口為方式0輸出，C口下部輸入1000 0001OUT 63H,AL ；寫方式控制字CALL FIRST ；調(diào)用first子程序，賦計數(shù)初值BEGI: HL

13、T ; 延時等待STI ；開中斷MOV AH,01HINT 16H ；檢測是否按了鍵JZ BEJIMOV AH,00H ；讀鍵值INT 16HCMP AL,0DH ；是否按了KEY2JNZ A1MOV SI,4000H NOT SI+04H ；偏移地址為4004H的內(nèi)存單元內(nèi)容取反JMP BEGIA1:CMP AL,1BH ；是否按了KEY1鍵JNZ A2CALL FIRST ；重新賦初值，相當(dāng)于清零A2: JMP BEGI中斷程序：IRQ7：CAKK DIS ；調(diào)用DISP子程序，用來在數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)MOV SI 4000HCMP SI+04H,00H ；判斷是否按了第2次回車鍵JE A4C

14、ALL ADDN ；調(diào)用ADDN子程序，用來計數(shù)A4:MOV AL,20HOUT 20H,ALCLI ；關(guān)中斷IRET ；返回ADDN程序：ADDN:MOV SI,4000HADD SI+05H,01H ；百分之一秒加1CMP SI+05H,0AH ；判斷是否大于10JZ A5JMP A11A5:MOV SI+05H,00HADD SI+04H,01H ；十分之一秒加1CMP SI+04H,0AH ；判斷是否大于10JZ A6JMP A11A6:MOV SI+04H,00HADD SI+03H,01H ；秒位加1CMP SI+03H,0AH ；判斷是否大于10JZ A7JMP A11A7:MO

15、V SI+03H,00HADD SI,01H ；十秒位加1A8:MOV SI+02H,00HADD SI+01H,01H ；分位加1CMP SI+01H,0AH ；判斷是否大于10JZ A7JMP A9A9:MOV SI+01H,00HADD SI,01H ；十分位加1CMP SI,06H ；判斷是否大于6JZ A8JMP A9A10:MOV SI,00 ；大于60：00重新開始A11: RET顯示程序：DSP: PUSH AX；保存AXMOV SI,4000H；指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)MOV DL,F7H；1111 0111 指向數(shù)碼管MOV AL,DL ;AL=1111 0111AGAIN:OUT

16、60H,AL；寫端口AMOV AL,SIMOV BX,4100H ；指向數(shù)碼緩沖區(qū) BX=0100 0001 0000 0000AND AX,00FFH ； BX=0000 0000 alADD BX,AX；得到顯示代碼 BX=0100 0001 alMOV AL,BX OUT 61H,AL ；寫端口BCALL DELAY：調(diào)用延時程序DELAYINC SIMOV AL,DL TEST AL,01HJZ OUT ROR AL,1；指向下一個數(shù)碼管MOV DL,ALJMP AGAINOUT: POP AX；彈出AXRETLEDMAP: ；數(shù)碼管顯示代碼：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66

17、HDB 6DH,7DH.07H,7FH,6FHDELAY: PUSH CX;延時程序 PUSH AX MOV CX,0010HT1:MOV AX, 0010HT2 :DEC AXJNZ T2 LOOP T1POP AXPOP CX RET三、系統(tǒng)方案實施 1我們小組剛開始由于程序本身的一些問題和對微機(jī)原理知識的掌握不夠全面，導(dǎo)致無法對程序的有效匯編，如將程序多次匯編均顯示“Out of memory”，后來在其他組同學(xué)的幫助下，我們將源代碼重新組合修改后成功運(yùn)行，其中，曾多次出現(xiàn)代碼段等未定義的錯誤警示，如后來通過逐步分解測試的方法進(jìn)行了解決。 2. 在基本確定了程序的框架和初步寫出了源程序代

18、碼的情況下， 我們按如上方式連線進(jìn)行了硬件調(diào)試，最終當(dāng)按下“KEY1”鍵，開始計數(shù)，但數(shù)碼管顯示從0000.00開始不能準(zhǔn)確按每微秒自動加0.01，只能無準(zhǔn)確規(guī)律變化；再按下“KEY1”鍵，系統(tǒng)暫停計數(shù)，數(shù)碼管顯示當(dāng)時的數(shù)值；按“KEY2”鍵，系統(tǒng)復(fù)位清零，數(shù)碼管可再次顯示0000.00；但是當(dāng)再次按下任何鍵，系統(tǒng)不能重新啟動，必須重新裝入程序。3. 本次實驗通過微型計算機(jī)的定時和計數(shù)原理，設(shè)計了簡單的計時器系統(tǒng)，擁有正確的開始計時、暫停、清零的功能，并同時可以用數(shù)碼管顯示，但不夠準(zhǔn)確實現(xiàn)增加功能，在后續(xù)的設(shè)計工作中需進(jìn)一步改正。四、總結(jié)與體會首先，要認(rèn)真閱讀老師下發(fā)的微機(jī)接口課程設(shè)計任務(wù)書，仔細(xì)審題，看懂題目的要求，根據(jù)小組成員的興趣愛好和能力，選擇適當(dāng)?shù)恼n題，不益太簡單或者太難，能夠做到既能把課題完成又能鍛煉自己的能力。本次設(shè)計我們經(jīng)過小組討論，最終選擇了“可任意啟動/停止的電子秒表的設(shè)計”這一課題，難易適中，并能夠充分運(yùn)用到上學(xué)期我們所學(xué)的微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。然后，我們根據(jù)課題要求和實驗室硬件條件，選擇了適合的方案，確定所需要的元器件及工具，復(fù)習(xí)相關(guān)的知識