计算机硬件课程设计报告-可编程作息时间控制器

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1、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

2、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）Intel 8086(主控芯片 )Intel 8086拥 有 四 个 16位 的 通 用 寄 存 器 ， 也

3、 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 64K 8 位 元 的输 出 输 入 (或 32K 16 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

4、组：AX、BX、CX、DX；指示器变址寄存器组：SI、DI、SP、BP计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告2 / 21段寄存器组：CS、DS、ES、SS（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 2106 计时 1 秒。因此，使用同一个芯片，既可以用来计数，又可以用

5、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计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告3 / 21123456789101112242322212019181716151413D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDCLK1OUT1GATE1CLK2OUT2GATE2A1A0VCCWRRDCS8253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)。计数器 执行计数操作，CPU 不能访问。 （16 位）下

6、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计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告4 / 218253 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。3、 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 N=fCLK/fOUT =TOUT/TCLK初始化程序： MOV DX, 203H ;8253 初始化MOV AL, 控制字OUT DX, AL2. 门控信号控制功能：门控信号 GATE 的控制功能如教材

7、 P310 表 8-2 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 GATE=0，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 的状态计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告5 / 21计数过程中， OUT 的状态计数终了， OUT 的状态3）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

8、，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 N*CLK，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

9、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，GATE=“1”，

10、允许计数， GATE=“0”，禁止计数，因此，要做到软件启动，必须使 GATE=“1”，计数过程中改变计数值，按新值重新计数到 0（6） 方式 5：硬件触发选通计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告6 / 21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

11、进先出堆栈）/传感器，双重功能的 8*8 64B RAM，键盘控制部分可控制 8*8=64 个按键或 8*8 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 16*8，即显示器最大配置可达 16 位 LED 数码显示。 （1）数据线 DB0DB7 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 /CS=0 选中 8279，当 A0=1 时，为命令字及状态字地址；当 A0=0 时，为片内数据地址，故 8279 芯片占用 2 个端口地址。 （3）控制线 CLK：8279 的时钟输入线。 IRQ：

12、中断请求输出线，高电平有效。/RD、/WR：读、写输入控制线。 SL0-SL3：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。 RL0-RL7：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 RL0-RL7 的数据存入 FIFO RAM 中。 OUTA0-OU

13、TA3：通常作为显示信号的高 4 位输出线。 计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告7 / 21OUTB0-OUTB3：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/BD=0 时将显示全熄灭。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，载入计数初值结束计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告8 / 21（2）8253 代码STACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME

14、CS:CODE,DS:CODE;8253 计时程序BEGIN PROC NEARMOV AL, 36H; B ; 计数器 0,16 位,方式 3,二进制MOV DX, 20BHOUT DX, ALMOV AX, 2000MOV DX, 208HOUT DX, AL ; 计数器低字节MOV AL, AHOUT DX, AL ; 计数器高字节MOV AL, 76H; B ; 计数器 1,16 位,方式 3,二进制MOV DX, 20BHOUT DX, ALMOV AX, 2000MOV DX, 209HOUT DX, AL ; 计数器低字节MOV AL, AHOUT DX, AL ; 计数器高字节

15、JMP $计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告9 / 21BEGIN ENDPCODE ENDS END BEGIN2、8279 的设计流程及代码（1）流程图（2）8279 代码Z8279 EQU 212HD8279 EQU 210HLEDMOD EQU 00 ;左边输入,八位显示，外部译码八位显示LEDFEQ EQU 38H ;扫描频率CODE SEGMENTN入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。开始8279 初始化制定时器模式及常数读键盘灯亮，铃响有键输入 m等待输入结束Y入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。N入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。Y的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。计算机科学与技术学院 2008 级硬件课程设计报告10 / 21ASSUME CS:CODE,DS:CODESTART: ;初始化PUS