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计算机硬件课程设计报告-可编程作息时间控制器.doc

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计算机硬件课程设计报告-可编程作息时间控制器.doc

计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告1/21一、设计概述1、设计思路综述作息时间控制系统主要有四大子系统功能实现1.时间运行系统2.报时时间值设置及调时系统3.时分显示系统4.报时响应系统。时间运行系统让时间一直运行着报时时间值设置及调时系统使得用户可以随时设置时间时分显示系统让用户可以清楚知晓当前系统时间,报时响应系统完成当当前时间与报时时间值一致时进行响应(如LED闪烁)。四大子系统的协调有序的运行,保证了作息时间控制系统具有报时,调时,显时功能,还达到了与用户可交互的目的。时间运行与调节利用芯片8253的处理而产生符合要求的脉冲,执行计时子程序改变时间参数而计时,进行时间计算,并用实时检测程序将时间参数用数码管显示电路显示出小时与分钟以及秒钟数。与此同时也进行与报时时间段程序的不断调用,使得在规定时刻进行报时。可选择5253通道0与通道1实现定时,通道1输出out1接LED及音响的输入端口,完成上述连接后,编程实现小时,分钟的变化的子程序,以及对8253,8255进行初始化编程,计时程序实现时间运行。2、分工介绍在本次试验中,我们采用的芯片分工学习,然后交流学习到的知识,合作完成实验。二、需求分析(一)Intel8086主控芯片Intel8086拥有四个16位的通用寄存器,也能够当作八个8位寄存器来存取,以及四个16位索引寄存器包含了堆栈指标。资料寄存器通常由指令隐含地使用,针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K8位元的输出输入或32K16位元,以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存位址,所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一个。数据寄存器组AX、BX、CX、DX指示器变址寄存器组SI、DI、SP、BP段寄存器组CS、DS、ES、SS计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告2/21(二)8253的工作原理1、计数器/定时器的功能(1)对外部事件发生次数进行计数(2)产生计算机系统需要的定时信号。计数和计时本质上是相同的,它们都是对一个输入脉冲进行计数。计数器的输入信号可以是随机信号,定时器的输入信号要求具有固定周期。如果输入脉冲的频率一定,那么记录脉冲的个数与所需的时间是一一对应的关系。例如输入脉冲频率为2MHz,那么计数2106计时1秒。因此,使用同一个芯片,既可以用来计数,又可以用来定时。计数器/定时器8253可以通过编程,从6种工作方式中选择一种工作方式。一个计数器/定时器的组成控制字寄存器决定工作模式(8位)状态寄存器反映工作状态初值寄存器计数的初值(16位)计数输出寄存器CPU从中读当前计数值16位。计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告3/21123456789101112242322212019181716151413D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDCLK1OUT1GATE1CLK2OUT2GATE2A1A0VCCWRRDCS8253计数器执行计数操作,CPU不能访问。(16位)下面是我们对8253的一些具体的介绍2、8253A的内部结构和引脚信号图示8253的三个计数通道在结构上和功能上完全一样,每个通道均有两个输入引脚CLK和GATE,一个输出信号引脚OUT。计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告4/213、8253的初始化步骤和门控信号的功能1.初始化步骤1写入控制字2按控制字要求写入计数初值。计数初值NfCLK/fOUTTOUT/TCLK初始化程序MOVDX,203H8253初始化MOVAL,控制字OUTDX,AL2.门控信号控制功能门控信号GATE的控制功能如教材P310表82所示,由表可知方式0,4时门控信号为电平触发方式1,5时门控信号为上升沿触发方式2,3时门控信号为电平或上升沿触发4、8253的工作方式工作方式决定以下内容1)门控信号的影响高电平允许当GATE0,即使出现CLK,也不计数方式0,2,3,4上升沿允许(上升沿触发)方式1,5,2,32)OUT信号的状态写入控制字后,OUT的状态计数过程中,OUT的状态计数终了,OUT的状态计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告5/213)计数操作可否重复不可重复模式0,4自动重复模式2,3条件重复模式1,5(1)方式0计数结束中断方式特点计数器只计数一遍,不循环,计数过程中,可由门控信号控制暂停计数,在计数过程中可改变计数值。写入新值后,计数器按新值重新开始计数(2)方式1可编程单稳态输出方式特点若计数值为N,则输出脉冲宽度为NCLK,计数到0,可由GATE上升沿再次触发,输出一个脉冲,不需重新赋值。若计数过程中,门控信号再次触发,计数器在触发信号的下一个CLK重新开始计数。若计数过程中,CPU改变计数值,但计数过程不受影响,再次触发后,按新值重新计数(3)方式2比率发生器(分频器)特点不需重新赋值,计数器能连续工作。计数过程中,若GATE变低,计数器暂停工作,GATE变高后,计数器重新取出初值,开始计数(4)方式3方波发生器特点同方式2的三个特点,不同的是初值为偶数时,每来一个脉冲,计数值减2初值为奇数时,第一个CLK使计数器减1,其后每一个CLK使计数器减2,到0后,改变输出状态,同时重新装入计数值。接着第一个CLK使计数值减3,以后每个CLK使计数值减2,直到计数值为0,重复上述过程(5)方式4软件触发选通特点N值写入后,如Gate为高,则下一个CLK开始计数,相当于软件启动,写一次初值,只计一次计到0时,产生低电平维持一个周期,GATE1,允许计数,GATE0,禁止计数,因此,要做到软件启动,必须使GATE1,计数过程中改变计数值,按新值重新计数到0(6)方式5硬件触发选通特点N值写入后,计数器并不计数,当GATE的上升沿出现时,取出初值开始计数,计数过程中改变计数值,若没有GATE的触发,不影响计数过程,当计数计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告6/21到0后,若有GATE触发,则按新的计数值计数。(二)8279功能介绍8279是可编程的键盘、显示接口芯片。它既具有按键处理功能,又具有自动显示功能,在单片机系统中应用很广泛。8279内部有键盘FIFO(先进先出堆栈)/传感器,双重功能的8864BRAM,键盘控制部分可控制8864个按键或88阵列方式的传感器。该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能。显示RAM容量为168,即显示器最大配置可达16位LED数码显示。(1)数据线DB0→DB7是双向三态数据总线,在接口电路中与系统数据总线相连,用以传送CPU和8279之间的数据和命令。(2)地址线/CS0选中8279,当A01时,为命令字及状态字地址当A00时,为片内数据地址,故8279芯片占用2个端口地址。(3)控制线CLK8279的时钟输入线。IRQ中断请求输出线,高电平有效。/RD、/WR读、写输入控制线。SL0SL3扫描输出线,用来作为扫描键盘和显示的代码输出或直接输出线。RL0RL7回复输入线,它们是键盘或传感器矩阵的信号输入线。SHIFT来自外部键盘或传感器矩阵的输入信号,它是8279键盘数据的次高位即D6位的状态,该位状态控制键盘上/下档功能。在传感器方式和选通方式中,该引脚无用。CNTL/S控制/选通输入线,高电平有效。键盘方式时,键盘数据最高位(D7)的信号输入到该引脚,以扩充键功能选通方式时,当该引脚信号上升沿到时,把RL0RL7的数据存入FIFORAM中。OUTA0OUTA3通常作为显示信号的高4位输出线。OUTB0OUTB3通常作为显示信号的低4位输出线。/BD显示熄灭输出线,低电平有效。当/BD0时将显示全熄灭。计算机科学与技术学院2008级硬件课程设计报告7/21三、设计专题(一)分部设计1、8253的设计流程及代码(1)流程图门控值为高电平开始8253初始化低四位赋值高四位赋值灯亮同时铃响输入频率,载入计数初值结束

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