微机原理课程设计-数字电子钟设计.doc

成绩 南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 数字电子钟设计 课 程 名 称 微机原理及接口技术 院 系 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2013年12月23日至2013年12月27日 目录一、设计原理及功能1（1）设计要求1 （2）设计原理说明 1 1.显示模块1 2.计数模块13.中断模块24. 定时模块.25. 修改模块.2 （3）附加功能2 二、实验内容（接线图）2 三、软件设计6 1.设计思路（流程图）6 2.运行结果图.83.源程序清单8 四、调试现象：15 五、心得体会：15六、参考文献16一、设计原理及功能（1）设计要求利用8253可编程定时/计数器、8259中断控制器、8255可编程并行接口芯片和七段数码管设计一个电子钟的电路，并编写一段程序使得该电子钟能正常运行。选用8253的计数器2进行100MS的定时，其输出OUT2与8259的IRQ0相连，当定时到100MS时产生一个中断信号，在中断服务程序中进行天数、时、分、秒的计数，并送入相应的存储单元；8255的A口接七段数码管的位选信号，B口接数码管的段选信号，天数、时、分、秒的数值通过对8255的编程可送到七段数码管上显示。（2）设计原理说明1.显示模块显示模块是将显示缓冲区的数值送到LED显示的功能模块，显示缓冲区是由八个字节构成，分别保存小时的高位和低位，分钟的高位和低位，秒钟的高位和低位，一个横杠和一位天数的显示。硬件上主要涉及到的是8255。定义8255控制字为89H，其在方式0下工作，A,B输出，C输入的工作方式。8255的A口接七段数码管的位选信号，B口接数码管的段选信号，用排线接好。软件上主要是对时、分、秒、天的扫描显示，主要是在DISPLAYLED函数里体现出来：首先将10000000B送至OUTBIT端口，即确定LED的哪一位显示，再把BX中存储在内存中的翻译好的显示码送至OUTSEG短口，来确定显示什么字符。依次将加而减一，直至为跳转而字符的译码则是在STSRT函数中的LP中完成的，以小时HOUR为例，将存入中再以，按“余高商低”的规则，中存的是小时的个位中村的是小时的十位，将转换成显示码，并存入显示缓冲区。其他分、秒、天类似。2.计数模块计数模块的主要芯片是8253，8253控制字 1010 0110H,表示选用计数器2，对高字节读写，方式3。因为选用的是计数器2，则OUT的端口即选用OUT2，连至8259的IR端口，CLK2端口接来自实验箱的62.5KHz的时钟频率。将82500HZ的频率转化为10HZ的频率，即题目要求的100MS。每隔100MS送出一个信号至8259，配合中断程序的实现。3.中断模块控制终端模块的主要芯片是8259。IINIT函数是专为初始化8259。初始化9258的命令字ICW1为00010011B，即中断请求是边沿触发，用于8086系统，需要设置ICW4。ICW2为00001000B,ICW2是设置中断类型号的初始化命令字。ICW4为00001001B，ICW4叫中断结束方式初始化。OCW1为11111110B即表示只有M0允许中断，故接线时8253的OUT2，连至8259的IR0端口.。软件上包括初始化8259的命令字和操作命令字，中断服务程序，中断服务子程序。设一个变量CNT，每次调用中断服务程序则CNT加一，在判断CNT能不能被10整除，若能，则秒加一；不能，跳出中断程序。若秒满60，则分加一，秒数清零,依次类推。4、定时模块定时模块由8253完成，8253CLK0接2MHZ频率，OUT0接CLK1，OUT1接蜂鸣器，GATE0接高电平，GATE1接脉冲信号，当其为高电平时有效。计数器0初始值设为5000，计数器1初始值设为8000，从OUT1出来的信号为周期20S的方波，而蜂鸣器为低电平有效。5、修改模块修改模块是由8255完成的，从C口输入开关信号控制时间的修改，中间引入中间变量，以防每按动开关一次，跳动多次。（3） 附加功能（1） 附加内容：选用8253的计数器0、1产生一个10s的时间定时，并将其输出OUT1与蜂鸣器相接，产生10S产生蜂鸣。（2） 8255的C口接开关输入，用K1、K2、K3分别控制时、分、秒的修改。二、实验内容（接线图）硬件设计主要是将所用的各个芯片与CPU进行有效连接，也包括芯片与芯片之间的必要的信号连接线。首先将各芯片的片选端与对应的CPU的CS端口进行连接。再将对应的A0,A1对应连上。为保证中断模块的正常运行，将8259的INT、INTA与ES8688的INTR、INTA连接，IRO与8253的OUT2连接。为保证显示模块的正常运行，将5255的AB口与LED的CB口连好。为保证计数模块的正常运行，将62.5K频率接到8253的CLK2。为保证计数模块的正常运行, 将C5区的GATE1接到单位脉冲。为保证计数模块的正常运行，将C5区的OUT0接到C5区的CLK1。为保证计数模块的正常运行，将C5区的OUT1接到D1区的CTRL。为保证计数模块的正常运行，将B4区的C接到G6区的JP80。为保证计数模块的正常运行，频率输出2MHZ接到C5区的CLK0。为保证计数模块的正常运行，将B4区的A、B分别接到LED区的C、B数据线。A3区：A0、A1B3、B4、C5区：A0、A1A3区：CS3B3区：CSA3区：CS4C5区：CSC5区：GATE0、GATE2-VCCA3区：CS8B4区：CSB3区：INT、INTAES8688：INTR、INTAB3区：IROC5区：OUT2频率输出：62.5kC5区：CLK2C5区：GATE1-单位脉冲C5区：OUT0-C5区：CLK1C5区：OUT1-D1区：CTRLB4区：C-G6区:JP80频率输出：2MHZ-C5区:CLK0B4区：A、BLED区：C、B数据线实物连线图：三、软件设计（流程图）1.设计思路（1） 在主程序中要分别对8253、8259、8255进行初始化编程，8253的计数器2可在方式2下工作。（2） 8255的A口、B口都设为方式0，为基本的输入输出的方式（3） 在中断服务程序中对中断次数进行统计，当满10次时就进行一次时、分、秒的处理。时、分、秒，分别对应6个存储单元，分别存放时、分、秒的十位和个位。当中断次数满10次时，将秒的个位加1，判断是否到10，如到了则十位加1，个位清零；再判断十位是否到6，如到了则十位清零，分的个位加1，同时对分、时作相应处理。（4） 七段数码管显示作为子程序，将时、分、秒对应存储单元的内容分别取出并转换成相应的段码，从8255的B口输出，A口输出对应位的位选信号，延时后进行下一位的显示（5） 用8253的计数器0、1产生一个20S周期的方波，计数器0工作在方式2下，计数器1工作在方式3下。（6） 在循环程序中检测K1、K2、K3是否为高电平，若是则相应位置加1，同时还得引入变量控制K1、K2、K3一直在高电平的状况，确保每次按动开关相应位置只加一次。开始设置中断服务程序地址设置8253工作方式及定时常数设置8255工作方式清显示器缓冲区清时、分、秒及中断计次单元开中断将时、分、秒单元中数据转换为BCD码并存入显示缓冲区调用显示子程序（a） 主程序流程图 （b）中断服务程序流程图2. 运行结果图3.源程序清单D8253K EQU 0C003H ;8253控制口 D8253D_0 EQU 0C000H D8253D_1 EQU 0C001H D8253D_2 EQU 0C002H MD8255 EQU 89H ;8255控制字 1000 1001H,A输出，B输出,C输入PA8255 EQU 08000H PC8255 EQU 08002HCTL8255 EQU 08003H OUTBIT EQU 08000H ;位控制口 OUTSEG EQU 08001H ;段控制口 CS8259A EQU 0D000H ;8259地址 CS8259B EQU 0D001H DATA SEGMENT CNT DB 0 LEDBUF DB 8 DUP(?) ;显示缓冲 NUM DB 1 DUP(?) ;显示的数据 DELAYT DB 1 DUP(?)ZHOU DB 1 HOUR DB -1 MINUTE DB 0SECOND DB 0 CTDB 1mt DB 1VT DB 1LEDMAP: ;八段管显示码 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H DATA ENDS SSEG SEGMENT STACK DB 1000 DUP(?)SSEG ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:SSEGIINIT PROC NEAR ;初始化8259的命令字和操作命令字 MOV DX,CS8259A MOV AL,13H OUT DX,AL MOV DX,CS8259B MOV AL,08H OUT DX,AL MOV AL,09H OUT DX,AL MOV AL,0FEH OUT DX,AL RET IINIT ENDP WRIINTVER PROC NEAR ; 中断程序子程序 PUSH ES MOV AX,0 MOV ES,AX MOV DI,20H LEA AX,IENTER STOSW MOV AX,CS STOSW POP ES RETWRIINTVER ENDP IENTER PROC ;中断服务程序 PUSH AX PUSH DX INC CNT CMP CNT,10 JNE EXIT MOV CNT,0 INC SECOND ;秒加1 MOV AL,SECOND CMP AL,60 ;秒数与60比较 JNE EXIT MOV SECOND,0 ;秒清零 INC MINUTE ;分加1 MOV AL,MINUTE CMP AL,60 ;分数与60比较 JNE EXIT MOV MINUTE,0 ;分清零 INC HOUR ;时加1 MOV AL,HOUR CMP AL,24 ;时数与24比较 JNE EXIT MOV HOUR,0 ;时清零 INC ZHOU MOV AL,ZHOU CMP AL,8 JNE EXIT MOV ZHOU,1 EXIT: MOV DX,CS8259A MOV AL,20H OUT DX,AL ;结束本次中断 POP DX POP AX IRET IENTER ENDP DISPLAYLED PROC NEAR ;显示程序，从左到右显示字符 MOV BX,OFFSET LEDBUF MOV CL,8 ;共8个八段管 MOV AH,10000000B ;从左边开始显示 DLOOP: MOV DX,OUTBIT NOT AH MOV AL, AH OUT DX, AL MOV AL,BX MOV DX,OUTSEG OUT DX,AL ;显示一位八段管 PUSH AX MOV AH,1 CALL DELAY ;调用延时程序 POP AX NOT AH SHR AH,1 INC BX DEC CL JNZ DLOOP MOV DX,OUTBIT MOV AL,0 OUT DX,AL ;关所有八段管 RET DISPLAYLED ENDP DELAY PROC NEAR ;延时子程序 PUSH AX PUSH CX MOV AL,0 MOV CX,AX LOOP $ ; POP CX POP AX RET DELAY ENDP START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX NOP CLI ;关中断 CALL IINIT ;调用中断程序，检查是否要进位 CALL WRIINTVER MOV AL,0B6H ;8253控制字 1010 0110H MOV DX,D8253K OUT DX,AL MOV AX,6250 ;利用8253计数器 MOV DX,D8253D_2 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL mov dx,d8253k mov al,35h out dx,al mov dx,d8253d_0 mov al,00h out dx,al mov al,50h out dx,al mov dx,d8253k mov al,77h out dx,al mov dx,d8253d_1 mov al,00h out dx,al mov al,80h out dx ,al MOV AL,MD8255 ;8255控制字 MOV DX,CTL8255 OUT DX,AL MOV CNT,0 ;计数值初始为0 MOV AL,CNT MOV DX,PA8255 OUT DX,AL STI ;开中断k1: mov al,cttest al,01hjz Y inc hourmov ct,00hmov al,hourcmp al,24jnz ss1mov hour,0K2: mov al,Mttest al,01hjz Y inc MINUTEmov Mt,00hmov al,MINUTEcmp al,60jnz ss1mov MINUTE,0K3: mov al,VTtest al,01hjz Y inc SECONDmov VT,00hmov al,SECONDcmp al,60jnz ss1mov SECOND,0 Y:jmp ss1 LP: mov dx,pc8255in al,dxtest al,80hjnz k1mov ct,01h TEST AL,40H JNZ K2 MOV MT,01H TEST AL,20H JNZ K3 MOV VT,01Hss1: MOV AL,HOUR MOV AH,0 MOV CL,10 DIV CL MOV CH,AH MOV AH,0 MOV BX,OFFSET LEDMAP ADD BX,AX MOV AL,BX ;时的十位转换成显示码 MOV LEDBUF,AL ;显示码存入显示缓冲区 MOV BX,OFFSET LEDMAP MOV AL,CH MOV AH,0 ADD BX,AX MOV AL,BX ;时的个位转换成显示码 OR AL,80H MOV LEDBUF+1,AL ;显示码存入后一位显示缓冲区 MOV AL,MINUTE MOV AH,0 MOV CL,10 DIV CL MOV CH,AH MOV AH,0 MOV BX,OFFSET LEDMAP ADD BX,AX MOV AL,BX ;分的十位转换成显示码 MOV LEDBUF+2,AL MOV BX,OFFSET LEDMAP MOV AL,CH MOV AH,0 ADD BX,AX MOV AL,BX ;分的个位转换成显示码 OR AL,80H MOV LEDBUF+3,AL MOV AL,SECOND MOV AH,0 MOV CL,10 DIV CL MOV CH,AH MOV AH,0 MOV BX,OFFSET LEDMAP ADD BX,AX MOV AL,BX ;秒的十位转换成显示码 MOV LEDBUF+4,AL MOV BX,OFFSET LEDMAP MOV AL,CH MOV AH,0 ADD BX,AX MOV AL,BX ;分的个位转换成显示码 MOV LEDBUF+5,AL MOV LEDBUF+6,01000000B ;显示横杠 MOV AL,ZHOU ;周的显示 MOV BX,OFFSET LEDMAP ADD BX,AX MOV AL,BX MOV LEDBUF+7,AL CALL DISPLAYLED ;调用显示程序 JMP LP CODE ENDS END START 四、调试现象：刚开始时，找到的一段参考程序，但是又很多问题。第一个就是没有在伪代码中定义堆栈段，这个很容易解决。第二个问题是程序在LP子程序中无限循环，根本没运行中断子程序。这个问题废了我们很大的功夫。只好仔细研究中断的含义，必要的条件。之后尝试改变程序的架构，又添加了几段必要的辅助程序，程序就可以运行了，并且在硬件上得到了正确的结果。五、心得体会： 这次微机原理课程设计历时一个星期，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且 学到了