微機原理電子秒表

-.z.目錄TOC\o"1-2"\h\z\u中文摘要2方案論證3總體設計方案4硬件系統(tǒng)設計5軟件系統(tǒng)設計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31中文摘要微機原理與接口技術(shù)是一門實踐性很強的電子信息工程專業(yè)的技術(shù)根底課程。因此，微機接口課程設計是一項實踐性很強的實訓環(huán)節(jié)，結(jié)合運用所學的匯編語言及8086微處理芯片設計一個電子秒表，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接口芯片等的根本功能的認識。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按鍵來設計秒表。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，要**現(xiàn)計時單位為1/100秒，利用功能鍵進展啟/?？刂?，上電后計時器清0，當?shù)谝淮伟聪翶EY1啟/停鍵時開場計數(shù)，按一下KEY2鍵清零，重新開場計時，在系統(tǒng)能夠正確地進展計時，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，在程序流程圖的根底上，結(jié)合芯片的功能寫出相應的程序。然后再進展程序調(diào)試和相應的修改，以到達能夠?qū)崿F(xiàn)所要**現(xiàn)的功能的目的。在微機原理定匯編調(diào)試軟件上編輯源程序，并進展匯編，在匯編成功無誤后，選擇端口進展調(diào)試，然后裝入程序，至此，本次設計的軟件工作準備完畢。再根據(jù)硬件原理設計圖完成各芯片之間的連接，翻開實驗箱電源開關(guān)總體進展調(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秒的中斷并進展計數(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，挨個點亮，六個I/O控制位，十二個I/O控制段碼，將8259的定時器設置在0.01秒進入一次中斷，交替輸出上下電平〔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。總體設計方案設計一個利用微機原理與接口技術(shù)完成秒表的設計方案,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，設置CLK2的初值為59659，將CLK2的輸出端連接到CLK1，設置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)生中斷進展秒計數(shù)。8086通過8255A將PA口作為段選信號輸出端，將PB口作為片選信號輸出端。方案設計框圖此方案的核心內(nèi)容是利用微機原理與接口技術(shù)完成秒表的設計方案，該方案主要是選擇8253A的計數(shù)器2和計數(shù)器1進展1s的定時，其輸出于OUT1與8086的NMI相連，當定時到1s的時候產(chǎn)生一個中斷信號，在中斷效勞程序進展秒的計數(shù)，并送入相應的存儲單元；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)設計8086簡介Intel8086擁有四個16位的通用存放器，也能夠當作八個8位存放器來存取，以及四個16位索引存放器(包含了堆棧指標)。資料存放器通常由指令隱含地使用，針對暫存值需要復雜的存放器配置。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。大局部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)必須是一個存放器。運算結(jié)果會儲存在操作數(shù)中的一個。Intel8086有四個內(nèi)存區(qū)段(segment)存放器，可以從索引存放器來設定。區(qū)段存放器可以讓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)存擴大較有效率。8086處理器的時鐘頻率介于4.77MHz(在原先的IBMPC)和10MHz之間。8086沒有包含浮點指令局部〔FPU〕，但是可以通過外接數(shù)學輔助處理器來增強浮點計算能力。其I/O分配如下列圖所示：CPU8086及I/O接口電路8255簡介Intel8086/8088系列的可編程外設接口電路〔ProgrammablePeripheralInterface)簡稱PPI，型號為8255〔改良型為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，使用靈活，通過它CPU可直接與外設相連接。8255A在使用前要寫入一個方式控制字，選擇A、B、C三個端口各自的工作方式，共有三種;方式0：根本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡就可以直接進展的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)絡信號進展協(xié)調(diào)，只有A口和B口可以工作在方式1，此時C口的*些線被規(guī)定為A口或B口與外圍設備的聯(lián)絡信號，余下的線只有根本的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。8255A是一個并行輸入、輸出器件，具有24個可編程設置的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，他們的機構(gòu)完全一樣。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設置在控制存放器中的控制字，互相之間工作完全獨立。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位的控制存放器，還有一個16位的計數(shù)初值存放器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存放器的值，而初始值存放器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器的值是通過程序設置的。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可以對此進展讀操作。順便提一下，CR、CE和OL都是16位存放器，但是也可以作8位存放器來用：一段程序?qū)懲瓿珊蟛荒芗庇谏蠙C調(diào)試，而是先進展邏輯分析、可行性分析。用EMU8086軟件進展調(diào)試，不能出現(xiàn)錯誤，警告可以有，只要不影響生成HE*文件即可。理解其實現(xiàn)的功能，預想程序應該出現(xiàn)的結(jié)果。先進展軟件仿真，出現(xiàn)錯誤馬上修改，不斷進展。先一個模塊一個模塊的仿真，準確后再連線總體仿真。仿真完后出現(xiàn)預期的效果后再下載程序到硬件進展驗證，往往還有問題，還得反復修改，編譯，調(diào)試，下載，驗證?？梢砸粋€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、硬件電路的設計過程。Proteus是英國Labeenterelectronics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)混合電路的設計與仿真平臺，更是目前世界最先進、最完整的多種型號微控制器系統(tǒng)的設計與仿真平臺。它真正實現(xiàn)了在計算機上完成從原理圖設計、電路分析與仿真、單片機代碼級調(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計連同所有的外圍電子器件一起仿真。由于我們的設計外圍電路比擬簡單實現(xiàn)的功能葉不是很復雜，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展先期的驗證。最后加上我們的擴展功能一起仿真調(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、硬件設計的缺乏。但是Proteus仿真也存在缺乏的情況，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。由于程序設計的是，當系統(tǒng)運行后，數(shù)碼管開場顯示計數(shù)時間,根據(jù)仿真結(jié)果。說明此設計工作正常。軟件系統(tǒng)設計軟件設計要求及介紹這是一個利用微機原理與接口技術(shù)完成秒表的設計方案，該方案主要是選擇8253A的計數(shù)器2與計數(shù)器1進展1s的定時，其輸出于OU1與8086的NMI相連，當定時到1s的時候產(chǎn)生一個中斷信號，在中斷效勞程序進展秒的計數(shù)，并送入相應的存儲單元；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。因此可以利用8086等器件的功能來完成設計。EMU8086是學習匯編必不可少的工具，它結(jié)合了一個先進的原始編輯器、組譯器、反組譯器、具除錯功能的軟件模擬工具〔虛擬PC〕，還有一個循序漸進的指導工具。該軟件包含了學習匯編語言的全部內(nèi)容。Emu8086集源代碼編輯器，匯編／反匯編工具以及可以運行debug的模擬器〔虛擬機器〕于一身，此外，還有循序漸進的教程。這里是軟件設計的流程，首先對所要用到的邏輯元器件的控制端口，I/O口進展初始化，接著通過按下按鍵"1〞來調(diào)用賦值子程序，這中間必須要應用一個延時程序來防抖，完成后就開場中斷，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)進展秒表計時，如果按下去的是偶數(shù)次的話，則暫停，顯示當前秒表的計數(shù)值。程序設計流程圖硬件系統(tǒng)原理圖程序清單DISMACROLOCAT,CODE;設置圖形顯示宏定義PUSHD*PUSHB*PUSHA*MOVD*,LOCAT；設置光標位置MOVBH,00MOVAH,02HINT10HMOVDL,CODE；輸出字符串MOVAH,02HINT21HPOPA*POPB*POPD*ENDMDATSEGMENT；設置數(shù)據(jù)段BUFDB'INPUTSTARTRESETENDCONTINUE$'；設置功能說明BUFFERDB10DUP(")；定義緩存區(qū)TIPDB'MEMORY$'；定義記憶提示NUMDB1LODEQU0929HDATENDSCODSEGMENT；定義代碼段STARTPROCFARASSUMECS:COD,DS:DATMOVA*,DATMOVDS,A*MOVD*,OFFSETBUF；輸出功能說明MOVAH,09HINT21HCALLDISMER；記憶區(qū)提示符置光標MOVD*,OFFSETTIP；輸出記憶提示字符MOVAH,09HINT21HCALLCLR；圖形區(qū)清屏并設置顏色CALLCLRDAT；秒表數(shù)字區(qū)清屏并設置顏色CALLCLRMER;記憶區(qū)清屏并設置顏色DIS0419H,'<'；通過宏調(diào)用顯示圖形DIS0517H,'<'DIS0715H,'<'DIS0914H,'<'DIS0B14H,'<'DIS060EH,'_'DIS0710H,'_'DIS0812H,'_'DIS0913H,'_'DIS0A14H,'_'DIS0915H,'_'DIS0816H,'_'DIS0718H,'_'DIS061AH,'_'DIS071CH,'*'DIS081EH,'*'DIS091FH,'*'DIS0B20H,'*'DIS0D21H,'*'DIS0F21H,'*'DIS1120H,'*'DIS131FH,'*'DIS141EH,'*'DIS151DH,'*'DIS161BH,'*'DIS1719H,'*'DIS1717H,'_'DIS1616H,'_'DIS1514H,'_'DIS1612H,'_'DIS1711H,'_'DIS170EH,'*'DIS160CH,'*'DIS150BH,'*'DIS140AH,'*'DIS1309H,'*'DIS1108H,'*'DIS0F07H,'*'DIS0D07H,'*'DIS0B08H,'*'DIS0909H,'*'DIS080AH,'*'DIS070CH,'*'DIS0C12H,'_'DIS0C13H,'_'DIS0C14H,'_'DIS0C15H,'_'DIS0C16H,'_'CALLGO；設置初植LOAD:CALLIOSET；光標定位CALLHALT；等待輸入MOVD*,0MOVCH,0AGAIN:CALLTIME；調(diào)用延時程序MOVAL,DL；百分之一秒加一ADDAL,1DAAJCNE*T1；滿一百進位MOVDL,ALJMPDISPY；不滿一百顯示NE*T1:MOVDL,0MOVAL,DH；秒位加一ADDAL,1DAAMOVDH,ALCMPAL,60HJNEDISPYCALLBELL；滿60提示鈴聲并進位MOVDH,0MOVAL,CH；分位加一ADDAL,1DAAMOVCH,ALCMPAL,60HJNEDISPY；滿60清零MOVCH,0DISPY:；顯示電子秒表MOVB*,OFFSETBUFFER；取緩沖區(qū)地址MOVAL,CHCALLTRAN；將分位轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼并送緩沖區(qū)INCB*INCB*MOVAL,DH；將秒位轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼并送緩沖區(qū)CALLTRANINCB*INCB*MOVAL,DL；將百分之一秒位轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼并送緩沖區(qū)CALLTRANPUSHB*PUSHC*PUSHD*CALLIOSET；光標置位MOVD*,OFFSETBUFFER；輸出緩沖區(qū)字符串MOVAH,09HINT21HPOPD*POPC*POPB*MOVAH,0BH；等待鍵盤輸入INT21HANDAL,ALJZAGAINMOVAH,08HINT21HCMPAL,'R'；判斷輸入是否為RJNENE*T2；不是則判斷是否為ECALLMEMORY；假設是則調(diào)用記憶功能保存當前值MOVCH,0；初值清零重新計數(shù)MOVDL,0MOVDH,0JMPAGAINNE*T2:CMPAL,'E'；判斷是否為EJNEAGAIN；不是則繼續(xù)計數(shù)NE*T3:；假設是則暫停計數(shù)MOVAH,08HINT21HCMPAL,'C'；判斷是否輸入CJEAGAIN；假設是則繼續(xù)計數(shù)CMPAL,'R'；判斷是否輸入RJNENE*T3；假設不是則繼續(xù)等待輸入CALLMEMORY；假設是則調(diào)用記憶功能CALLGO；重新設置初值等待重新啟動CALLIOSETMOVD*,OFFSETBUFFERMOVAH,09HINT21HJMPLOADRETSTARTENDPGOPROC；設置初值子程序MOVB*,OFFSETBUFFERMOVAL,'0'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,'0'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,':'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,'0'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,'0'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,':'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,'0'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,'0'MOV[B*],ALINCB*MOVAL,'$'MOV[B*],ALRETGOENDPIOSETPROCMOVD*,0F10HMOVBH,00MOVAH,02HINT10HRETIOSETENDPHALTPROCMOVAH,08HINT21HCMPAL,'S'JNEHALTRETHALTENDPTRANPROC；十六進制轉(zhuǎn)ASCII碼子程序MOVCL,ALSHRAL,1SHRAL,1SHRAL,1SHRAL,1ORAL,30HMOV[B*],ALINCB*MOVAL,CLANDAL,0FHORAL,30HMOV[B*],ALRETTRANENDPTIMEPROC；延時子程序PUSHC*PUSHA*MOVA*,0EFHMOVC*,0FFFFHA1:DECA*JNZA2JMPA3A2:DECC*JNZA2JMPA1A3:POPA*POPC*RETTIMEENDPMEMORYPROC；記憶功能子程序PUSHD*PUSHB*PUSHA*CMPNUM,10JE*2ADDNUM,1*1:MOVD*,LODADDDH,NUMMOVBH,00MOVAH,02HINT10HMOVD*,OFFSETBUFFERMOVAH,09HINT21HPOPA*POPB*POPD*RET*2:CALLCLRMERMOVNUM,1JMP*1MEMORYENDPCLRPROC；圖形區(qū)清屏并設置顏色子程序MOVAH,06HMOVAL,14HMOVC*,0401HMOVD*,1721HMOVBH,0CHINT10HRETCLRENDPCLRDATPROC；數(shù)據(jù)區(qū)清屏并設置顏色子程序MOVAH,6MOVAL,1MOVC*,0F10HMO