微机原理课程设计电子秒表.doc

沈阳航空航天大学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 课程设计名称 微机系统综合课程设计微机系统综合课程设计 课程设计题目 电子秒表电子秒表 院 系 计算机学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 04010101 学 号 2010040101024 姓 名 指导教师 訾学博 完成日期 2013年7月5日 沈阳航空航天大学课程设计报告 I 目目 录录 第第 1 章章 总体设计方案总体设计方案 1 1 1 课程设计的内容和要求 1 1 2 设计原理 1 1 3 设计思路 2 1 4 实验环境 2 第第 2 章章 详细设计方案详细设计方案 3 2 1 主程序设计 3 2 2 功能模块的设计与实现 4 2 3 程序连线图 6 第第 3 章章 结果测试及分析结果测试及分析 7 3 1 结果测试 7 3 2 结果分析 7 参考文献参考文献 8 附附 录录 9 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 1 章 总体设计方案 1 第 1 章 总体设计方案 1 1 课程设计的内容和要求课程设计的内容和要求 一 课程设计内容 设计一个带时间显示的电子秒表 具体内容如下 1 电子秒表的初始状态为零 分别显示分 秒 毫秒 2 设计一个按钮 按第一次开始计时 按第二次计时暂停 显示当前记录 的时间 按第三次计时停止 回到初始态 3 有时间显示的功能 当不用电子秒表的功能时 显示当先的时间 分别 为时 分 秒形式 二 课程设计要求 1 独立完成课程设计任务 2 通过老师当场验收 3 交出完整的课程设计报告 1 2 设计原理设计原理 根据课程设计任务书的内容与要求 要设计一个带时间显示的电子秒表 设计一个按钮带有计时开始 计时暂停 计时清零功能 还要可以进行时钟显 示 在本次设计中主要使用了 8253 定时 计数器芯片 8259A 中断控制芯片以 及 8279 键盘 显示芯片来完成电子秒表的计时过程和时钟显示过程的模拟 程 序开始时扫描键盘判断是否按键 如有则读出相应的控制键 来决定做什么操 作 例如开始计时 暂停计时 停止计时 时钟显示等等 利用 8253 定时 计数器芯片实现分频功能 使其产生 100HZ 10 毫秒 的方波 使计时周期为 10ms 利用 8259A 中断控制芯片产生中断响应 通过 8253 控制 8259 每 10 毫秒产生一次中断 使秒表加 1 实现计时功能 利用 8279 键盘 显示芯片在数码管上进行显示 将秒表的计时过程 时钟的当前时 间显示在数码管上 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 1 章 总体设计方案 2 1 3 设计思路设计思路 采用汇编语言程序结合硬件电路设计方法 利用 AEDK 实验箱上已有芯 片来实现一个带时间显示的电子秒表 包括开始计时 暂停计时 停止计时 时钟显示等等 1 提出方案提出方案 首先 实现电子秒表的计时功能 其次 通过一个按钮实现电子秒表的 开始计时 暂停计时 停止计时的功能 再次 通过一个按钮实现秒表显示 和时钟显示切换的功能 最后 要实现秒表的运行和停止与时钟运行的互不 影响 2 方案论证方案论证 为了完成电子秒表的计时功能 可以应用 8253 定时 计数器芯片 设定 计数器 0 工作在模式 3 由于本实验要求计时周期为 10 毫秒 故可以利用 8253 实现分频功能 使其产生 100HZ 的方波 并且利用 8259 产生中断响应每 10 毫秒产生一次中断 使计数器加 1 实现秒表计数 并当秒表达到最大值时 即 59 分 59 秒 990 毫秒 将秒表重新初始化 当时钟达到最大值时 即 23 时 59 分 59 秒 将时钟重新初始化 为通过一个按钮实现电子秒表的开始计时 暂停计时 停止计时的功能 可以利用 8279 键盘 显示芯片来读入键值 再设置 num 来计数 以便来区分开 始计时 暂停计时 停止计时 为通过一个按钮实现秒表显示和时钟显示切换的功能 可以利用 8279 键 盘 显示芯片来读入键值 再设置 n 来区分是秒表显示 还是时钟显示 为实现秒表的运行和停止与时钟运行的互不影响 设置 flag 来区分是秒 表运行 还是秒表停止 在中断中判断秒表是否运行 1 4 实验环境实验环境 硬件环境 AEDK 实验箱 PC 机 软件环境 LCA88ET 应用软件 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 2 章 详细设计方案 3 第 2 章 详细设计方案 2 1 主程序设计主程序设计 主程序流程图如图 2 1 所示 N Y N N N Y Y Y N N Y 开始 初始化芯片 输入按键 读取按键值 键值为 A 第一次输入 A 第二次输入 A 第三次输入 A 计时开始 计时暂停 计时结束 清零 键值为 B 时钟秒表切换 图图 2 1 主程序流程图主程序流程图 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 2 章 详细设计方案 4 2 2功能模块的设计与实现功能模块的设计与实现 对 8253 8259 8279 各个芯片进行初始化 并将中断服务程序装入中断向 量表 利用 8253 定时 计数器芯片产生 100HZ 的方波 使 8259 每 10 毫秒产生 一次中断 使秒表加 1 实现计时功能利用 8279 的键盘输入功能输入控制键 利用显示功能 秒表或时钟显示在七段数码管上 1 芯片初始化模块的设计与实现 芯片初始化模块的设计与实现 对 8253 8259 8279 等芯片进行初始化 并将中断服务程序装入中断向量 表 流程图如下所示 开始 关中断 初始化 8253 8259 8279 将中断服务程序装入 中断向量表中 开中断 结束 图图 2 2 芯片初始化流程图芯片初始化流程图 2 功能实现模块的设计与实现 功能实现模块的设计与实现 利用 8253 定时 计数器芯片产生 100HZ 的方波 使 8259 每 10 毫秒产生一次 中断 使秒表加 1 实现计时功能利用 8279 的键盘输入功能输入控制键 利用显 示功能 秒表或时钟显示在七段数码管上 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 2 章 详细设计方案 5 程序中所需定义的内存单元含义如下 disbufm 秒表的时间值 disbufh 时钟的时间值 tab 存放能在数码管上显示 0 9 的十六进制码 flag 标志是计时运行 0 还是计时停止 1 flag1 标志是秒表未达最大值 0 还是秒表达最大值 1 flag2 标志是时钟未达最大值 0 还是时钟达最大值 1 n 标志是秒表显示 0 还是时钟显示 1 num 标志是第几次按下 A 键 程序中所需的秒表的各个功能键定义如下 A 按第一次时秒表开始计时 按第二次时秒表计时暂停按第三次时秒表 计时停止 回到初始态 B 切换键 进行秒表显示和时钟显示的切换 1 清屏子程序的实现 在清屏时所显示的状态与秒表在初始状态一样 即 00 00 00 数码管显示 如图 2 3 所示 图图 2 3 清屏图清屏图 在清屏子程序中 修改 disbufm 或 disbufh 中的值 使分 秒 十毫秒或时 分 秒每位都为零 秒表清屏子程序 begin1 秒表初始化 mov byte ptr di 0 mov byte ptr di 1 0 mov byte ptr di 3 0 mov byte ptr di 4 0 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 2 章 详细设计方案 6 mov byte ptr di 6 0 mov byte ptr di 7 0 ret 2 中断服务子程序 在中断服务子程序中实现了秒表的计时和显示与时钟的计时和显示功能 每 当 8259 进入中断后 都要修改 disbufh 或 disbufm 和 disbufh 中所存的时间信 息 再对 disbufh 或 disbufm 中每一位的值与最大值进行比较 若达到最大值 秒表达到最大值 59 59 99 时钟达到最大值 23 59 59 将 disbufh 或 disbufm 进行初始化 最后要通过 8279 将 disbufm 或 disbufh 中所存的时间信息 显示一遍 2 3程序连线图程序连线图 程序连线图如图 2 4 所示 307200HZ 200 207 VCC 210 217 注 8279 键盘 显示芯片自带 220 227 有小键盘及 8 位数码管 8279 CS 8259 CS IR0 8253 CS clk Gate out 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 2 章 详细设计方案 7 图图 2 4 程序连线图程序连线图 沈阳航空航天大学课程设计报告 第 3 章 结果测试及分析 8 第 3 章 结果测试及分析 3 1 结果测试结果测试 测试结果如下 1 时钟以时 分 秒形式显示时间 显示时间如 XX XX XX 2 电子秒表的初始状态为零 分别显示分 秒 10 毫秒 显示 00 00 00 3 按 A 键开始秒表计时 显示时间如 XX XX XX 4 再按一次 A 键秒表暂停计时 显示秒表暂停时的时间 5 第三次按 A 键时秒表计时器清零 显示 00 00 00 6 按 B 键时实现秒表显示和时钟显示的切换 3 2 结果分析结果分析 对于上述的运行结果和操作过程 已经达到了课程设计任务书中的要求 秒 表的初始状态为零 分别显示分 秒 10 毫秒 按钮 A 按第一次开始计时 按 第二次计时暂停 显示当前记录的时间 按第三次计时停止 回到初始态 按钮 B 实现秒表显示和时钟显示的切换 当不用电子秒表的功能时 可以显示当先 的时间 分别为时 分 秒形式 沈阳航空航天大学课程设计报告 参考文献 9 参考文献 1 龚尚福 微机原理与接口技术 M 西安 西安电子科技大学出版社 2003 2 沈美明 温冬婵 IBM PC 汇编语言程序设计 M 北京 清华大学出版社 2001 3 张雪兰 汇编语言程序设计 M 北京 清华大学出版社 2006 4 王爱英 计算机组成与设计 M 北京 教育出版社 2003 5 王忠民 微型计算机原理 M 西安 西安电子科技大学出版社 2003 沈阳航空航天大学课程设计报告 参考文献 10 附 录 code segment assume cs code main jmp start disbufm db 0 0 0ah 0 0 0ah 0 0 秒表初值 disbufh db 2 3 0ah 5 9 0ah 5 8 0 0 时钟初值 flag db 1 flag1 db 0 flag2 db 0 num db 0 n db 1 start mov ax 8100h mov ds ax cli 关中断 call i8279 call i8259 call i8253 call s1 sti 开中断 key a mov dx 222h 是否有键读入 in al dx and al 0fh jz a mov al 40h out dx al 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 11 mov dx 220h in al dx cmp al 0ah jz sta jmp change sta start cmp num 0 jnz pau mov flag 0 mov num 1 jmp key pau pause cmp num 1 jnz cle mov flag 1 mov num 2 jmp key cle clear mov di offset disbufm call begin1 mov num 0 jmp key change change cmp al 0bh jnz key cmp n 0 jz change1 mov n 0 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 12 jmp key change1 mov n 1 jmp key i8279 mov al 0d2h 8279A 初始化 220 227 mov dx 222h out dx al mov al 0 out dx al ret i8253 mov al 36h 8253A 初始化 200 207 mov dx 203h out dx al mov ax 0c00h mov dx 200h out dx al mov al ah out dx al ret i8259 mov al 13h 8259A 初始化 210 217 mov dx 210h out dx al mov al 30h mov dx 211h out dx al mov al 03h out dx al mov al 0feh 中断 IR0 out dx al ret 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 13 begin1 秒表初始化 mov byte ptr di 0 mov byte ptr di 1 0 mov byte ptr di 3 0 mov byte ptr di 4 0 mov byte ptr di 6 0 mov byte ptr di 7 0 ret begin2 时钟初始化 mov byte ptr di 0 mov byte ptr di 1 0 mov byte ptr di 3 0 mov byte ptr di 4 0 mov byte ptr di 6 0 mov byte ptr di 7 0 mov byte ptr di 8 0 mov byte ptr di 9 0 ret s1 中断向量的装入 push ds push bx xor ax ax mov ds ax mov bx 30h 4 mov ax offset intr mov bx ax mov ax 8100h mov bx 2 ax pop bx 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 14 pop ds ret intr 中断 push ax push di push dx mov si offset disbufm mov di offset disbufh cmp flag 0 jnz r 秒表计时 cmp byte ptr si 7 9 jz c1 inc byte ptr si 7 jmp r c1 mov byte ptr si 7 0 cmp byte ptr si 6 9 jz c2 inc byte ptr si 6 jmp r c2 mov byte ptr si 6 0 cmp byte ptr si 4 9 jz c3 inc byte ptr si 4 jmp r c3 mov byte ptr si 4 0 cmp byte ptr si 3 5 jz c4 inc byte ptr si 3 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 15 jmp r c4 mov byte ptr si 3 0 cmp byte ptr si 1 9 jz c5 inc byte ptr si 1 jmp r c5 mov byte ptr si 1 0 inc byte ptr si 时钟计时 r cmp byte ptr di 9 9 jz r1 inc byte ptr di 9 jmp isend r1 mov byte ptr di 9 0 cmp byte ptr di 8 9 jz r2 inc byte ptr di 8 jmp isend r2 mov byte ptr di 8 0 cmp byte ptr di 7 9 jz r3 inc byte ptr di 7 jmp isend r3 mov byte ptr di 7 0 cmp byte ptr di 6 5 jz r4 inc byte ptr di 6 jmp isend r4 mov byte ptr di 6 0 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 16 cmp byte ptr di 4 9 jz r5 inc byte ptr di 4 jmp isend r5 mov byte ptr di 4 0 cmp byte ptr di 3 5 jz r6 inc byte ptr di 3 jmp isend r6 mov byte ptr di 3 0 cmp byte ptr di 1 9 jz r7 inc byte ptr di 1 jmp isend r7 mov byte ptr di 1 0 inc byte ptr di isend cmp flag 0 jnz isend1 秒表是否到最大值 cmp byte ptr si 5 jnz display cmp byte ptr si 1 9 jnz display cmp byte ptr si 3 5 jnz display cmp byte ptr si 4 9 jnz display cmp byte ptr si 6 9 jnz display 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 17 cmp byte ptr si 7 9 jnz display mov flag1 1 时钟是否到最大值 isend1 cmp byte ptr di 2 jnz display cmp byte ptr di 1 3 jnz display cmp byte ptr di 3 5 jnz display cmp byte ptr di 4 9 jnz display cmp byte ptr di 6 5 jnz display cmp byte ptr di 7 9 jnz display cmp byte ptr di 8 9 jnz display cmp byte ptr di 9 9 jnz display mov flag2 1 display 显示 mov bx offset tab cmp n 0 jnz h mov si offset disbufm jmp h1 h mov si offset disbufh h1 add si 7 沈阳航空航天大学课程设计报告 附录 18 mov al 90h mov