課程設計定時器設計

1、課程設計定時器設計名稱:微機原理與接口課程設計班姓學級:名：號:設計時間:指導教 師：12.09至12.22評語:評閱成績:評閱教師:信息工程學院課程設計報告設計題目：定時器的設計一、課程設計的性質(zhì)和目的通過課程設計，進行硬件設計和程序設計 的方法和技能訓練，鞏固在課堂上學到的有關軟件程序設計和硬件電路設 計的基本知識和基本方法，通過具體課題的訓練，進一步熟悉匯編語言的 結(jié)構和使用方法，掌握軟硬結(jié)合的控制程序設計，達到能獨立閱讀、查閱 資料、編制和調(diào)試完善特定功能的目的。二、課程設計的要求1、遵循硬件設計模塊化。2、要求程序設計結(jié)構化。3、程序簡明易懂，多運用輸入輸出提示，有出錯信息及必要的注

2、釋。4、要求程序結(jié)構合理，語句使用得當。5、適當追求編程技巧和程序運行效率。三、主要儀器設備及軟件PC機、MASM匯編軟件、繪圖軟件及仿真等。四、課程設計題目及要求要求：采用8086系列CPU構建控制系統(tǒng)， 采用定時器完成定時功能，延時控制LED燈的點亮與熄滅。五、課題分析及設計思路設計方法與步驟：設計系統(tǒng)的硬件部分（1）進行方案選擇，采用中斷方式，硬件中斷（2）選擇設計可能用到的芯片，分析他們的工作特點（3）按照各芯片的使用特點和系統(tǒng)設計逐步連接，畫出硬件連接圖2. 設計系統(tǒng)的軟件部分（1）將程序的編程方式?jīng)Q定是子程序調(diào)用（2）確定本系統(tǒng)設計的源程序的各個模塊，明確各個模塊的系統(tǒng)功能（3）畫

3、出各個模塊的程序流程圖（4）依據(jù)流程圖寫出信號燈全部匯編程序芯片選擇：選擇8086作為CPU，輸入輸出用8255，定時用8253，中 斷用8259，因為8086的地址線和數(shù)據(jù)線是分時復用的，即先傳送地址， 在傳送數(shù)據(jù)。所以選用74LS373作為地址鎖存器，然后用74LS138作為地 址譯碼器來接到各個芯片的片選端。選用74LS245做數(shù)據(jù)緩沖器?？紤]到1HZ脈沖定時不精確，所以用1.19MHZ的脈沖，而且用查詢方 式來實現(xiàn)的話，CPU利用率不高，還是選擇中斷來實現(xiàn)！設計思路：要求通過8086控制定時器，來實現(xiàn)信號燈功能，將此設計分成幾部分。首先通過 8255的A端口輸入八位二進制數(shù)，將A端口設

4、置為1方式輸入，通過開 關撥動的高低電平將二進制送到8255 內(nèi)。B端口接輸出的發(fā)光二極管，設置為1方式輸出，用以顯示定時的數(shù)據(jù)。 當8253定時器沒有啟動時，沒用中斷請求，此時8255B端口沒輸出，C 端口接的信號燈控制輸出低電平，信號燈熄滅。定時啟動時，通過開關電源下降沿觸發(fā)，將信號通過D觸發(fā)器，接非 門輸出24V電壓，繼電器的常開開關閉合，接到8253的GATE接口，使8253開始工作，8253接0赫茲脈沖！每一秒后8253內(nèi)的計數(shù)器會進行減一，將8253OUT輸出接到8259的 中斷端IN0，向CPU申請中斷，CPU響應后，轉(zhuǎn)向處理中斷服務程序，會 控制8255的B端口輸出的數(shù)減一，C

5、端口繼續(xù)輸出高電平，信號燈繼 續(xù)亮！表明正在計時。中斷處理完后，8086返回斷點，等待下一個中 斷.8253每減一都中斷一次，使8255輸出減一，當減到0時，C端口輸出 低電平，信號燈熄滅，定時過程結(jié)束。開始設定定時初始值開關電源觸發(fā)，8253工作，減一 8259收到中斷 8259向8086申請中斷CPU響應中斷處理中斷服務程序返回斷點8255輸 出減一信號燈亮，定時否8255輸出為0是C輸出電平，信號燈熄滅定時 結(jié)束 硬件設計:輸入輸出（8255實現(xiàn)）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)絡就可 以直接進

6、行的I/O方式。其中A、B、C 口的高四位或低四位可分別設置成 輸入或輸出。方式1：選通I/O,此時接口和外圍設備需聯(lián)絡信號進行協(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 圍設備的聯(lián)絡信號，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1 /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口和外圍設備的雙向聯(lián)絡線，C口 剩下的三條線可作為B 口方式1的聯(lián)絡線，也可以和B 口一起方式0的 I/O 線。此次設計的具體操作首先將待輸入的計數(shù)值通過開關以BCD碼送到 8255A端口中，A端口為0方

7、式的輸入，B端口為0方式的輸出，接到發(fā) 光二極管上。將8255的地址線與8066的低八位相連，通過地址鎖存器74LS273接到 8255，將片選端通過地址譯碼器接到8086 上, C端口作為普通的輸出端，接信號燈，即發(fā)光二極管。讀寫分別接到 8086的讀寫上，8086的數(shù)據(jù)線通過鎖存器后選擇Q0，Q1接到8255的 A0,A1 上。二、定時器（8253實現(xiàn)）8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有 效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，通道作1次計數(shù)操作。當計數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就成為定時。、8253內(nèi)部結(jié)構1.數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總 線連接，8位雙向，與

8、CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖存儲器構 成，是CPU與8253之間交換信息的必經(jīng)之路。讀/寫控制讀/寫控制分別連接系統(tǒng)的IOR#和IOW#，由CPU控制著訪問8253的內(nèi)部通道。接收CPU送入的 讀/寫控制信號，A1A0：端口選擇信號，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個獨立的通道和一個控制字寄存器，它們構成8253芯片的4個端口，CPU可對3個通道進行讀/寫操作3 對控制字寄存器進行寫操作。這4個端口地址由最低2位地址碼A1A0來選擇。通道選擇CS#片選信號，由CPU輸入，低電平有效，通常由端口地址的 高位地址譯碼形成。(2)RD#、WR#讀/寫控

9、制命令，由CPU輸入，低電平有效。RD#效時，CPU讀取由A1A0所選定的通道內(nèi)計數(shù)器的內(nèi)容。WR#有效時，CPU將計數(shù)值寫入各個通道的計數(shù)器中，或者是將方式控制字寫入控制字寄存器中。計數(shù)通道02每個計數(shù)通道內(nèi)含1個16位的初值寄存器、減1計數(shù)器和1個16位 的（輸出）鎖存器。8253內(nèi)部包含3個功能完全相同的通道，每個通道內(nèi)部設有一個16位計數(shù)器，可進行二進制或十進制（BCD碼）計數(shù)。采用二進制計 數(shù)時，最大計數(shù)值是FFFFH，采用BCD碼計數(shù)時。最大計數(shù)值是9999。與此計數(shù)器相對應，每個通道內(nèi)設有一個16位 計數(shù)值鎖存器。必要時可用來鎖存計數(shù)值。（二）、8253定時器的工作步驟設置通道：

10、向方式控制字寄存器 端口寫入方式選擇控制字，用于確定要設置的通道及工作方式；計數(shù)/ 定時：向通道寫入計數(shù)值，啟動計數(shù)操作；讀取當前的計數(shù)值：向指定 通道讀取當前計數(shù)器值時，8253將計數(shù)器值存入鎖存器，從鎖存器向外 提供當前的計數(shù)器值，計數(shù)器則繼續(xù)作計數(shù)操作。計數(shù)到：當計數(shù)器減1為0時，通過引腳OUTi向外輸出“到”的 脈沖信號。（三）、具體的實現(xiàn)方法將8253的數(shù)據(jù)線接在8086上，讀寫控制端 也分別接在8086的讀寫上，CLK接一個時鐘脈沖，GATE接到開關電源控制的繼電器上，OUT端接到8259的中斷信號上，每一次減一都申請一次 中斷。三、中斷服務（8059實現(xiàn)）（一）、8259 工作原

11、理 8259A 通過發(fā)送一個 INTR（InterruptRequet） 信號給CPU，通知CPU有一個中斷到達。CPU收到這個信號后，會暫停執(zhí)行下一條指令，然后發(fā)送一個 INTA（InterruptAcknowledge）信號給 8259A。8259A 收到這個信號之后， 馬上將ISR中對應此中斷請求的Bit設置，同時IRR中相應的bit會被 reet。比如，如果當前的中斷請求是IR3的話，那么ISR中的bit-3就會 被設置，IRR中IR3對應的bit就會被reet。這表示此中斷請求正在被 CPU處理，而不是正在等待CPU處理。CPU從DataBu上得到這個中斷向量之后，就去IDT中找到相

12、應的中 斷服務程序ISR，并調(diào)用它。如果8259A的EndofInterrupt（EOI）通知被 設定位人工模式，那么當ISR處理完該處理的事情之后，應該發(fā)送一個 EOI 給 8259A（二）、具體實現(xiàn)過程將8259的數(shù)據(jù)線與8086相連，INT和INTA 分別和8086的INTR和INTA相連，中斷IR0與8253的OUT端口連接。讀 寫控制端接到8086的讀寫上，片選通過譯碼后接到一個輸出端四、啟動部分（繼電器實現(xiàn)）開關電源控制繼電器電氣隔離啟動8253整體框圖開關8255輸出二極管信號燈808674LS37374LS1388253OUT8259A074LS245A1啟動裝置硬件電路連接圖

13、15OUT0U718IR0D0.7D1LEDD2LEDD3LED19IR120IR221IR322IR4CS1WR2WRRD3RD27A0LEDD423IR524IR625IR7CAS0.28259INTA26U2D0PA04D1PA13D2PA22D3PA31D4PA440D5PA539D6PA638D7PA737R110kD5R210kD6R310kD7R410kD821RESET22READY24INTA/QS118INTR31HOLD/GT130HLDA/GT023TEST17NMI33MN/M 某19CLK8086AD0.15A16.19ALE/QS0BHEDT/R/S1DEN/S2

14、RDWR/LOCKM/IO/S0RDWRA0A1RESETCSD1PB119D2PB220D3PB321D4PB422D5PB523D6PB624D7PB725D8PC014PC116D9PC217PC3R510kLEDR610kLEDR710kLEDR810kLEDAD0AD1AD2U63D04D17U5Q021AQ152B63Y015Y11413PC413PC512PC611PC710LEDAD3CY212AD413AD514AD617AD718111D3Q312D4Q4D5Q51516D6Q6D7Q719CLKMR74LS273U46E14E25E374LS138Y311Y4Y5109Y

15、67Y7AD0AD1U387D08255AABCLK0CAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD73D04D17D28D313D414D518D711CLK2A0Q05A1Q16Q2Q39Q412Q515Q61619Q7AD26D1AD35D2AD44D3D4AD53D5AD62AD71D6D7RD22WR23RDWRGATE0OUT0DCLK1GATE1OUT124CLK2GATE2OUT2RL11MR74LS273A019A12021A0A1CS8253AS1VSWITCHT73S5D15-24V軟件編程：中斷程序流程圖開始A某,B某推入堆棧標志寄存器入棧調(diào)用子程序，使8255B端口

16、輸出減1標志寄存器出A某,B某出棧中斷返回AD034AD133AD232AD331AD430AD529AD628AD72753625A0934A1827352632RD629WR28U3(CLK0)9 1110OUT015 1413181617程序流程圖：開始將8255置控制字設定8253的工作方式確定8259的各個中斷的 方式建立中斷地址入口表中斷服務程序?qū)⒂嫈?shù)輸出到8255端口 A8253定 時工作8259申請中斷CPU響應中斷找到中斷地址中斷返回執(zhí)行中斷服務 程序C某地址增加否8255輸出為0是退出六、程序主要代碼與分析（關鍵代碼要有注釋）：08Hdataegmentaadb0c3hda

17、taendtack1egmenttackdw64dup（）tack1endcod eegmentaumec:code,d:datatart:mova 某,datamovd,a 某 cli;關中斷開始 初始化;把中斷服務程序的入口地址寫入中斷向量表中，使用的中斷類型 號為0FHpuhd某ora某,a某movd,a某movi,4某0fh;找到該中斷類型號 在中斷向量表中的首地址mova某,offetirq7adda某,2000hmovwordptri,a某;把中斷服務程序的偏移地址放入低字中 mova 某,0movwordptri+2,a某;把中斷服務程序的段地址放入高字中 popd;8259A初

18、始化，其中地址為20H和21Hmoval,13h;設置ICW1，單片, 上升沿觸發(fā)，需要設置ICW4out20h,al;ICW1寫入8259A的偶地址中moval,08h;設置ICW2，中斷類型號的基值（即IR0的類型號）為out21h,al;ICW2寫入8259A的奇地址中；由于是單片8259,所以不需要設 置 ICW3moval,09h;設置3可4，非自動結(jié)束，緩沖方式，完全嵌套 out21h,al;ICW4寫入8259A的奇地址中moval,6fh;設置OCW, 1開放4和7的中斷請 求口 out21h,al;OCW1寫入8259A的奇地址中；8255A初始化，其中地址A :60H，B

19、:61H，C :62H，控制口：63Hmoval,80h;設置8255A 工作方式控制字，A、B 口都為方式0，輸 出 out63h,almoval,0ffhout61h,al;B 口屏蔽;8253 初始化，其中地址為 通道0： 40H，通道1：41H，通道2：42H，控制寄存器：43Hmoval,35h;設置8253控制字，通道0為工作方式2,BCD計數(shù)，先讀 寫低字節(jié),后讀寫高字節(jié)（方式2不用寫初值）out43h,almoval,00h;設置計數(shù)通道0的計數(shù)初值，先送低字節(jié) out40h,almoval,50h;計數(shù)通道0的計數(shù)初值高字節(jié) out40h,almoval,0b1h;設置825

20、3控制字，通道2為工作方式0，BCD計數(shù)， 先讀寫低字節(jié)，后讀寫高字節(jié)out43h,almoval,37h;把計數(shù)初值寫入通道2, 先送低字節(jié)out42h,almoval,02h;計數(shù)通道2的計數(shù)初值高字節(jié)out42h,alti;初始化完畢，開中斷；中斷服務程序irq7:puha某;保護現(xiàn)場 puhc某moval,37h;把計數(shù)初值寫入通道2,先送低字節(jié)out42h,almoval,02h;計數(shù)通道2的計數(shù)初值高字節(jié)out42h,al某 ordi,dimovc 某,2movdi,offetnumberl5:cmpwordptrdi,0;先比較個位，再比較十位jzl7decwordptrdijm

21、pe 某itl7:adddi,2cmpwordptrdi,0jnel3movi,offetaamoval,byteptriout 62h,alnotalmovbyteptri,al;重新對 al 賦值 movwordptrdi,6jmpe 某 itl3:ubdi,2movwordptrdi,9adddi,2cmpwordptrdi,0jzl4decwordptr dijmpe 某 itl4:movwordptrdi,5adddi,2loopl5e 某 it:OUT01819202122232425U7IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7D0.7CSWRRDA0SP /END1LED

22、D2LED12WR3RD2716D3LEDLEDD4R110kR210kR310kR410kINT1726CAS0.2INTA8259U2D0D1D2D3D4D5D6D721222418313023173319U1RESETREADYINTA/QS1INTRHOLD/GT1HLDA/GT0TE STNMIMN/M 某CLK8086PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7432140393837D7AD0.15A16.19D 5LEDD6LEDLEDD8LEDALE/QS0BHEDT/R/S1DEN/S2RDWR/LOCKM/IO/S0RDWRA0A1RESETPB0PB1PB2PB3P

23、B4PB5PB6PB71819202122232425D1D2D3D4D5D6D7D8R51 0kR610kR710kR810kCSAD03AD14AD27AD38AD414AD617AD718U6D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7256912151619U51A2B3CE1E2Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y61312111098255A64111CLKMR74LS273AAD0AD1AD2A D3AD4AD5AD6AD7347813141718U4D0D1D2D3D4D5D6D7U3D0D1D2D3D4D5D6D7U3 (CLK0)BCLK0GATE0OUT091110COUT0Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7DCLK1GATE1OUT11514 13WR23RDWRCLK2GATE2OUT218161724111CLKMR74LS273A019A0A120A1S1VSWITCHRL1T73S5D15-24V21CS825