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1、基于 TPC-USB 实验系统的时钟系统设计 05 计 3 李三强 林诗峰 黄绰彬 第 1 页 共 26 页基于 TPC-USB 实验系统的时钟系统设计目录第一部分 概论 .2第二部分 硬件设计 .21. 硬件基础 .22. 硬件设计 .32.1 基于 TPC-USB 实验系统总线与时钟系统的连接 .32.2 可编程计数/定时器 8253.52.2.1 8253 主要特性 .52.2.2 8253 的内部结构和引脚 .52.2.3 8253 的工作方式 .62.3 可编程并行 I/O 接口 8255A.72.3.1 可编程并行输入输出接口 8255A 的结构 .72.3.2 8255A 有三种
2、基本的工作方式 .92.4 LED 七段显示器 .92.4.1 共阳极 LED 显示器 .102.4.2 共阴极 LED 显示器 .102.4.3 多位数字静态显示及其接口 .102.4.4 多位数字动态显示及其接口 .102.5 硬件测试 .10第三部分 软件设计 .113.1 8253、8255、8259 的初始化 .113.1.1 8253 的初始化 .113.1.2 8255 的初始化 .123.1.2.1 设置 8255 的方式字 .123.1.3 8259 的初始化 .133.1.3.1 设置 8259 的方式字 .133.2 时钟程序设计 .143.3 程序清单 .16第四部分
3、系统测试与性能分析 .234.1 系统测试 .234.2 性能分析 .25第五部分 系统展望 .25第六部分 实验过程中的问题与解决方法 .25第七部分 实验感想及对课程的建议 .26基于 TPC-USB 实验系统的时钟系统设计 05 计 3 李三强 林诗峰 黄绰彬 第 2 页 共 26 页第一部分 概论随着计算机使用的日益普及，计算机已成为了人们日常生活中不可分割的一部分。而时钟，不仅早已是人们日常生活的必需品，更是计算机系统核心运行中作为中流砥柱的其中一部分。这点在分时操作系统中尤为体现。微机系统常需要为处理机和外设提供时间标记，或对外部事件进行技术。例如系统的程序切换，向外设定是周期性地
4、输出控制信号，外部事件发生次数达到规定值后产生中断，以及统计外部事件发生的次数等，因此，需要解决系统的定时问题。定时的本质就是计数。只要把若干小片计时单元累加起来，就可获得一段时间。而微机系统中的定时分为两类：一类是计算机本身运行的时间基准内部定时，是计算机每种操作按照严格的时间节拍执行；另一类是外部设备实现某种功能时，在外设与 CPU 之间，或外设与外设之间的时间配合外部定时。前者，已由 CPU 硬件结构确定，有固定的时许关系，无法修改；后者，由于外设或被控对象的任务不同，功能各异，没有一定的模式，需要用户自己设定。而用户在考虑外设和 CPU 连接时，不能脱离计算机的定时要求，应以计算机的时
5、序关系作为一句，设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求，进行时序配合。至于在一个过程控制中，用户可以按照各个控制对象的性质和规律独立进行设计各自的定时关系。本文基于 TPC-USB 试验系统，通过可编程计数/ 定时器 8253、可编程并行 I/O 接口8255A 及 LED 七段显示器进行具有可取当前系统时间、可自定义时间并运行及显示功能的时钟系统设计。经实验验证，该设计方案是完全可行的。第二部分 硬件设计1. 硬件基础1.1 TPC-USB 实验系统简介TPC-USB 通用微机接口实验系统是清华大学计算机系研制，清华大学科教仪器厂生产的学生实验系统。该系统由一块 USB 总线接口模块、一个扩展实验台及软件集成实验环境组成。USB 总线接口模块直接通过 USB 总线电缆与 PC 机相连，模块与实验台之间由一条 50 芯扁平电缆连接。
