微机原理课程设计报告-数字时钟的实现(附代码).doc

合肥工业大学计算机与信息学院课程设计课 程：微机原理与接口技术设计专业班级：计算机科学与技术x班学 号：姓 名： 一、设计题目及要求： 【课题6】 数字时钟1 通过 8253 定时器作产生秒脉冲定时中断。 在中断服务程序中实现秒、 分、 小时的进位 （24小时制） 。2在七段数码管上显示当前的时分秒（例如，12 点 10 分 40 秒显示为 121040） 。3按“C”可设置时钟的时间当前值（对准时间） 。2、 设计思想：总体思想： 1、 功能概述：实验箱连线：本实验建立在Dais实验箱基础上完成的基本连线及程序如下:138译码器：A,B,C,D,分别连接A2,A3,A4,GS；y0连接8253的CS片选信号；y1连接8259的CS片选信号；8253连线：分频信号T2接8253的 CLK0；8253的OUT0接8259的IR7；8253的gate信号接+5V；8259连线：8259的数据线接入数据总线；本程序包括显示模块，键盘扫描模块，时间计数模块，设置模块等几个模块，（1）程序运行后，LED显示000000初始值，并且开始计数（2）按C键进行设置初始时间，考虑到第一个数只能是0，1，2，当第一个数显示2时第二个数只能显示04，同理下面各位应满足时钟数值的合理的取值；（3）在手动输入初始值时，按D键进行回退1位修改已设置值，连续按D键可以全部进行删除修改。2、 主程序设计主程序中完成通过调用子程序完成对8253及8259的初始化，对8259进行中断设置。主要在显示子程序和键盘子处理程序之间不断循环，8253每一秒给8259一个刺激，当8259接受到刺激后会给CPU一个中断请求，CPU会转去执行中断子程序，而中断子程序设置成时间计数加，即完成电子表的整体设计。详细流程图见图三-1。3、 LED显示子程序设计本程序显示部分用了6个共阳极LED作为显示管，显示程序要做到每送一次段码就送一次位码，每送一次位码后，将位码中的0右移1位作为下次的位码，从而可以实现从左到右使6个LED依次显示出相应的数字。虽然CPU每隔一定时间便执行显示程序，但只要这个时间段不太长，由于人眼的视觉作用，就可以在6个LED上同时见到数字显示。4、 键盘扫描子程序设计本程序需要用键盘对时间的初始值进行设置，因此对键盘扫描的子程序需要满足的功能如下：判断是否是C键，若不是就返回至主程序，若是C键就开始对时间初始值进行设置，同时因注意到第一个值不可以超过2，第一个数是2时第二数不能超过4，余下的同理要满足时间数值的取值范围呢，若不是合法输入不予反应继续等待输入。当遇到输入数值错误时可以按下D键进行删除一位重新设置；当6位初始值全部设置成功后，电子表将自动开始走表。5、 时间运算子程序设计该子程序的主要功能是对时、分、秒的运算，并把运算出的最终结果存到事先已经开辟的内存单元里，以便显示模块即时地显示出来。该模块可以细分为秒定时模块和运算模块。定时模块交由8253通过对分频出来的频率进行放大至1秒，因此每隔1秒对8259进行刺激，进而使CPU处理中断子程序及时间运算的子程序。另外，在中断服务程序里，必须对秒、分和时的单元内的数值进行判断，当秒加到60时，分必须加1 、秒清零；当分加到60时，时加1、分清零。当时加到24时，直接清零。6、 中断设置8259芯片：在该系统中，8259主要担负着处理8253的一秒时间的脉冲信号，通过8253的每秒的刺激下向CPU发送中断请求，进而CPU处理担负时间计算的中断子程序，即可完成每秒钟时间自加1秒的功能，因此8259的设置应为：ICW1：单片，边沿触发，写入ICW4ICW2：写入08HICW3:7、 定时器设置8253芯片：在系统中定时/计数芯片8253主要与CPU及中断扩展芯片8259之间存在着连接关系。8253主要担负着时间计时的功能，通过对分频单元提供的频率信号进行方法产生一秒时间为周期的脉冲信号，因此8253的设置应为：控制口写入：00110100b;计算器0选择先低后高两字节读或写 方式2 二进制计数；计数器0写入：38400；时间系数通过计算可以产生1秒的脉冲信号；8、 编址及控制字确定（1）8259端口及控制字设置：Port_8259_0 EQU 0FFE0H Port_8259_1 EQU 0FFE1H8259初始化设置：ICW1：00010011，边沿触发，单片方式，写入ICW4；ICW2：00001000，INIT8259: MOV AL,13H MOV DX,Port_8259_0 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,Port_8259_1 OUT DX,AL MOV AL,09H OUT DX,AL MOV AL,7FH ;IRQ7 OUT DX,AL RET（2）8253端口及控制字设置：PORT_8253_00 EQU 0FFE4H PORT_8253_01 EQU 0FFE5HPORT_8253_10 EQU 0FFE6HPORT_8253_11 EQU 0FFE7H8253初始化设置：INITCLK0:MOV DX,PORT_8253_11MOV AL,00110100B；OUT DX,ALMOV DX,PORT_8253_00;CLK0MOV AX,38400OUT DX,AL MOV AL,AHOUT DX,ALRET（2）LED端口：OUTSEG EQU 0FFDCH ;段控制口OUTBIT EQU 0FFDDH ;位控制口/键扫口（3）键盘端口：IN_KEY EQU 0FFDEH ;键盘读入口（4）LED数码管字型码：LEDMAP: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H DB 080H,090H,088H,083H,0C6H,0A1H,086H,08EH DB 0BFH（5）键码定义：KEYTABLE: DB 07H,04H,08H,05H,09H,06H,0AH,0BH DB 01H,00H,02H,0FH,03H,0EH,0CH,0DH3、 功能流程图：1、 主程序流程图 2、 LED显示子程序流程图 3、按键处理子程序流程图4、中断子程序-时间计数子程序流程图 4、 结果讨论：1、 实验结果：程序运行，数码管开始从000000走表，按C键后显示开始对时钟进行初始值设置，设置初始值时可以按D键进行回退修改。2、 问题解决：(1) 添加D键的回退删除功能：在C键功能实现区域里不断检测D键是否按下，若按下则将LED上一位数码管设置成并将设置时间的地址回退1，及可完成对D键的功能设置；(2) 调试程序时发现时钟初始值可以设置，D键回退功能也是可以的，8253gate信号也正确连接着，但是初始值设置完后时钟并没有走表，于是将8253的输出端的线接入至手动的单脉冲的发生器，进行手动给8259刺激，结果时钟开始随手按动开始走表，可以断定该8253芯片可能已经损坏，换了个试验箱后遇到了同样的情况，直至换了功能正常的实验箱后实验现象才正确展现。3、 功能完善可以在课题要求的基础上添加一些功能，使得电子时钟的功能更加完善：（1） 添加暂停功能，按键A时间暂停，再按A键时间继续走；（2） 添加闹铃功能，按键B设置闹铃时间，时间到时控制鸣笛闹铃；（3） 添加倒数计时的功能，按键E设置倒数的初始值，时间到即鸣笛闹铃；可以看出本次课程设计的课题可以完善的地方有很多，如果只满意于已完成的则大错特错了，课程设计虽然已经结束，但是课下仍然可以对自己的课题进行进步的探索，不断完善，不断追求完美，这也是我们需要的。4、实验总结(1) 通过此次课程设计，将微机原理与接口技术课程所学的知识运用到了实际操作中，并学会了数码管显示电子时钟的制作方法；实验过程中遇到了一些困难和问题，通过同学之间的讨论和查找资料也一一攻破，顺利完成了课程设计，实验结果符合课题要求。(2) 中断服务程序设计时还应注意以下几个问题：A. 因为8086CPU在响应中断时不能自动地保护它的各寄存器（除标志寄存器外）内容，虽然可用寄存器在主程序和中断服务程序之间传送参量和结果，但这样做极易引起意想不到的错误，所以应当避免，而采用指定内存单元进行参数传递；B. 使用堆栈实现保护现场与恢复现场。使用时要注意堆栈的先进后出的特性，同时要确保堆栈有足够的空间，防止堆栈溢出；C. 只有中断服务程序用到的那些寄存器（标志寄存器除外）的内容才需要加以保护；D. 在从中断服务程序返回之前，即使CPU处于关中断状态也不必开中断。在执行IERT指令后，CPU自动恢复中断前标志寄存器。(3) 调试的时候因为遇到两个实验箱都是有问题的，本来以为是程序出现了问题，来回检查程序，直到最后又换了个实验箱才知道程序是正确的，实验箱是实验的基础，我们做实验时都应该细心爱护，弄坏了芯片，给自己和他人都带来了不便。附录：实验代码：（完整的源程序）CODESEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODEORG 3400HStart: JMP programLedMap: 八段管显示码 db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,099h,092h,082h,0f8hdb 080h,090h,088h,083h,0c6h,0a1h,086h,08eh;db 0bfhdb0f7hKeyTable: ;键码定义 db 07h,04h,08h,05h,09h,06h,0ah,0bh db 01h,00h,02h,0fh,03h,0eh,0ch,0dhOUTSEG equ 0ffdch ;段控制口OUTBIT equ 0ffddh ;位控制口/键扫口IN_KEY equ 0ffdeh ;键盘读入口LedBuf db 6 dup(?) ;显示缓冲time DB 0,0,0,0,0,0;INTNum equ 20Port_8259_0 EQU 0FFE0H ;1110_0000Port_8259_1 EQU 0FFE1HPort_8253_00 EQU 0FFE4H ; 0_01Port_8253_01 EQU 0FFE5HPort_8253_10 EQU 0FFE6HPort_8253_11 EQU 0FFE7Hprogram: call initCLK0 CLI MOV AX,OFFSET int8259 MOV BX,003CH MOV BX,AX MOV BX,003EH MOV AX,0000H MOV BX,AX STI call init8259 call update_ledbuffmainLoop:call display call handle_keyjmp mainLoop;=initCLK0:mov dx,Port_8253_11mov al,00110100bout dx,almov dx,Port_8253_00;clk0mov ax,38400out dx,al mov al,ahout dx,alret;=init8259: MOV AL,13H MOV DX,Port_8259_0 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,Port_8259_1 OUT DX,AL MOV AL,09H OUT DX,AL MOV AL,7FH ;IRQ7 OUT DX,AL RET;=int8259: cli push ax push bx push cx MOV AL,20H 0010 MOV DX,Port_8259_0 OUT DX,AL call timeInc call update_ledbuff pop cx pop bx pop ax sti iret;=timeInc: push bx push cx mov bx,offset time add bx,5 ;取time5 inc byte ptr bx cmp byte ptr bx,10 jb next5 mov byte ptr bx,0;该位清零 dec bx;下一位加1 inc byte ptr bx inc bxnext5: dec bx cmp byte ptr bx,6 jb next4 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext4: dec bx cmp byte ptr bx,10 jb next3 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext3: dec bx cmp byte ptr bx,6 jb next2 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext2: dec bx dec bx cmp byte ptr bx,2 jnz cmp10cmp4: inc bx cmp byte ptr bx,4 jb next1 mov byte ptr bx,0 dec bx mov byte ptr bx,0 jmp over_timeInccmp10: inc bx cmp byte ptr bx,10 jb next1 mov byte ptr bx,0 dec bx inc byte ptr bx inc bxnext1: dec bx cmp byte ptr bx,3 jb over_timeInc mov byte ptr bx,0over_timeInc: pop cx pop bx ret;=display: push ax push bx push cx push dx mov bx,offset LEDBuf mov cl,6 ;共6个八段管 ;从左边开始显示mov ah,00100000b DLoop: mov dx,OUTBIT mov al,0 out dx,al ;关所有八段管 mov al,bx mov dx,OUTSEG out dx,al mov dx,OUTBIT mov al,ah out dx,al ;显示一位八段管 push ax mov ah,1 call Delay pop ax shr ah,1 inc bx dec cl jnz DLoop mov dx,OUTBIT mov al,0 out dx,al ;关所有八段管 pop dx pop cx pop bx pop ax ret;=update_ledbuff: push ax push bx push cx push dx mov cl,6uloop:mov bx,offset time mov al,cl dec al mov ah,0 xlat ;取出timecl-1 mov bx,offset LEDMAP mov ah,0 xlat ;查找对应字形码 mov bx,offset LedBuf mov ch,0 add bx,cx dec bx mov bx,al ;放入LedBufcl-1 dec cl jnz uloop pop dx pop cx pop bx pop ax ret;=Delay: ;延时子程序 push cx mov cx,256 loop $ pop cx retDelay1: 延时子程序 push cx mov cx,50lxxx: call display loop lxxx pop cx ret;=handle_key: call read_key cmp al,0ch jne nextR jmp nextCnextR: retnextC: cli mov bx, offset time mov cl,6loop_d: mov byte ptr bx,16 inc bx loop loop_d call update_ledbuffmov bx, offset timet1:call Displaycall read_key cmp al,2 ja t1t1_over: mov bx,al call update_ledbuff call Delay1t2: call Display call read_key CMP AL,0DH JNE T22mov byte ptr bx,16 call update_ledbuff call Delay1 JMP T1 T22: cmp al,9 ja t2 cmp byte ptr bx,2 je cmp_k_4 jmp t2_overcmp_k_4:cmp al,3 ja t2 jmp t2_overt2_over: inc bx mov bx,al call update_ledbuff call Delay1t3:call Displaycall read_keyCMP AL,0DHJNE T33mov byte ptr bx,16DEC BXcall update_ledbuff call Delay1JMP T2 T33: cmp al,5 ja t3t3_over: inc bx mov byte ptrbx,al call update_ledbuff call Delay1t4: call Display call read_keyCMP AL,0DHJNE T44mov byte ptr bx,16DEC BXcall update_ledbuff call Delay1JMP T3 T44: cmp al,9 ja t4t4_over: inc bx mov bx,al call update_ledbuff call Delay1t5:call Displaycall read_key ;+CMP AL,0DHJNE T55mov byte ptr bx,16DEC BXcall update_ledbuff call Delay1JMP T4 T55: cmp al,5 ja t5t5_over: inc bx mov