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1、0微机课程设计报告班级： 组长： 组员： 完成日期： 指导老师： 目 录11 概述31.1 设计目的31.2 设计要求42 概要设计42.1 设计环境与器材42.2 设计思想52.3 电路原理与主要心片功能52.3.1 8253 主要功能62.3.2 8255 主要功能72.3.3 8259 主要功能82.3.4 8279 主要功能103 详细设计113.1 显示模块的实现123.2 转换为段码模块133.3 修改时间模块的实现143.4 中段计时模块的实现173.5 主程序流程图174 接口电路逻辑图184.1 方案一实验连接线路图204.2 方案二实验连接线路图 215 实现功能与操作说明
2、225.1 功能225.2 操作说明226 调试记录及误差分析226.1 调试结果记录226.2 误差分析 237 课程设计工作日志 238 总结体会249 附录（程序清单）252一、一、 概述概述1.11.1 设计目的设计目的1）题目：设计数字时钟：实时显示时间于 LED 数码管，并可以修改时间；2）设计目的：通过一个学期对微机原理与接口技术学习，我们掌握的知识还停留在理论的上。但是这是一门实践性较强的课程，让我们在学完该课程之后，进行一次课程设计，使我们将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握接口电路设计的方法，提高我们学生的分析和解决实际问题的能力。通过设计实践,还培养了我们查阅专业
3、资料，工具书或参考书,了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。1.21.2 设计要求设计要求本次课程设计的内容为电子时钟的设计与实现，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 8279 让六个七段数码管显示时分秒设计一个电子钟的电路。利用定时器从 0 开始进行计时，将计时的结果可以分别通过软件延迟和硬件中断两种方式显示在数码管上。每隔 1 秒，秒钟计时一次，到 60 秒，分钟加 1，秒钟清零；到 60 分小时加 1，分钟清零；到24 时时小时、分钟、秒钟都清零，重新开始计时，这时记做是一天 24 时
4、。在本次做的数字时钟中我小组还做出了进行修改时间和在到整点时进行声音提示功能。总体内容：设计一数字电子时钟，能在数码管上显示时间并计时。 接口设计:根据题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并在实验系统上完成电路的连接和调试通过.程序设计:要求画出程序框图,设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释。3课程设计报告：正文字数约 4000 字以上（不包含程序清单） ，内容主要有总体设计方案,工作和组成原理(框图)或设计说明,采用的技术路线，接口电路设计,程序设计(程序框图和程序清单及注释)，对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结。 前期完成的实验有：8259A 中断控制器实验，8253
5、 定时计数器实验，8255并行接口实验。 二、概要设计二、概要设计2.12.1 设计环境与器材设计环境与器材（1）电脑一台功能：用于对程序的进行编译测试等，同时还需要对实验设备进行控制，提供整个程序的运行平台，并且收集和释放硬件信号，实现程序功能。（2）实验箱一台功能：此设备必须能提供我们小组做的数字时钟所需的8253、8255、8259、8279 和显示灯等必要芯片。并且能通过接受 PC 机传来的信息，显示出相应的功能。以支持电子时钟的实现。（3）导线若干条功能：用于电路和芯片之间的连接。2.22.2 设计思想设计思想这次的课程设计数字时钟我小组选用了两种方案完成，这边我们主要讲第 二种方案
6、的设计思想，第二种方案是通过硬件中断的方法来实现。该方案主要 是由以下模块组成： 一.将时分秒转换为段码； 二.显示时分秒模块； 三中断计时模块； 四.修改时间模块； 在整个电子钟的设计中，我们使用 8253 用于定时功能，由于 8259 的中断 只能是电平与边缘触发，我们这边选择用的是边缘触发。我们选择 8253 初始化 控制字为 35H，工作在方式 2，在每次的计数初值的 N-1 时产生一个脉冲。在 CLK0 引脚接入 1MHZ 的时钟周期，而将计数初值通过两个计数器写为 1000000 时，继而在 OUT1 会每 1s 产生一个脉冲，然后将输出的脉冲送到 8259 的 IR0 产 生中断
7、，产生的中断信号去自动修改秒针，根据秒钟的判断再对时和分进行计 数。电子时钟的显示格式 HH.MM.SS 由左到右分别为时、分、秒，六个数码管4动态显示时、 分、秒的当前值。最大记时 23：59：59 超过这个时间时分秒位 都清零重新开始。 对于本次实验的一个功能：修改时间功能，该功能主要通过设置 8255 的工 作方式为 A 口输入，然后将 8 个开关分别接 A 口端，通过读入 8 个开关的状态， 判断要进行的修改操作。本实验我们设置 8 个开关所对应的功能： K0:0表示不修改时间，拨到1状态表示要进行修改时间操作； K1: 拨到1状态可以实现时钟全部清零的功能； K2: 对数字钟的秒进行
8、加操作； K3: 对数字钟的秒进行减操作； K4: 对数字钟的分进行加操作； K5: 对数字钟的分进行减操作； K6: 对数字钟的时进行加操作； K7: 对数字钟的时进行减操作。 对于本实验的另一个功能就是在我们在程序的 8259 里边调用中断函数时进 行判断时、分、秒有没超过最大值时，如果到了整点即当分钟达到 60min 要执 行时加 1 时，系统会通过滴一声来提示。该功能主要是通过 8253 的计数器 2，提供一个声音频率，再对 8253 初始化一个工作方式，通过计数器 2 的 out2 输入该频率的声音到喇叭。2.32.3 电路原理与主要心片功能电路原理与主要心片功能本次设计实现的电子时
9、钟的功能，电子时钟主要采用可编程并行接口芯片8255A、中断控制器 2859A、定时/计数器 8253、LED 数码显示管和两个按键来设置一个控制灯的开关来组合设计。其中主要用 8259A 的 IR7 中断服务程序完成秒、分、时的运算即计时功能，IR6 的中断服务程序完成调时、调分功能。8253 用来产生 50ms 的脉冲作为 IR7的中断请求信号。8255A 负责将内存里的时位、分位和秒位数值输出到数码管。8279A 用来控制显示器显示时钟。按键 K1+和 K2+分别作为 IR2 和 IR6 的中断请求信号。按键 K1+启动/关闭对时功能，它决定是否屏蔽 IR7 和 IR6 中断源。2.3.
10、1 8253 主要功能1、主要功能：(1)具有三个独立的 16 位减法计数器；(2)每个计数器可按二进制或十进制计数；5(3)每个计数器的计数速率可达 2MHZ；(4)每个计数器有六种工作方式；(5)全部输入输出都与 TTL 电平兼容。2、8253 内部结构：3、8253 的控制字：控制字的作用是决定 8253 各计数器工作方式。控制字寄存器实际上是 3 个，分别控制三个计数器，但它们的端口地址相同。D7、D6 ：计数器选择00 计数器 0； 01 计数器 110 计数器 2； 11 非法D5、D4 ：读写格式00 计数器锁存；使当前计数值锁存，以后再读取；因计数器为 16 位，而数据线 8
11、位，故需锁存，分次读取。01 只读写计数器的低 8 位，高 8 位自动为 0；10 只读写计数器高 8 位，低 8 位自动为 0；11 先读写计数器低 8 位，再读写高 8 位。6D3、D2、D1 ：计数器工作方式000 方式 0； 001 方式 1；10 方式 2； 11 方式 3；100 方式 4； 101 方式 5；D0 ：计数数制，决定计数器按二进制计数或 BCD 码（十进制）计数。0 二进制； 1 BCD 码（十进制）2.3.2 8255 主要功能8255 可编程外围接口芯片是 Intel 公司生产的通用并行 I/O 接口芯片，它具有 A、B、C 三个并行接口，并行接口是以数据的字节
12、为单位与 I/O 设备或被控制对象之间传递信息。CPU 和接口之间 的数据传送总是并行的，即可以同时传递 8 位、16 位、32 位等。用+5V 单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式 0-基本输入/出方式、方式 1-选通输入/出方式、方式 2-双向选通工作方式。8255 的内部结构及引脚如图 2.1 所示：图 2.1 内部结构及引脚8255 工作方式控制字和 C 口按位置位/ 复位控制字格式如图 3-7-2 所示：7图 2.2 置位/ 复位控制字格式2.3.3 8259 主要功能中断控制器 8259A 是 Intel 公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级 排队、辨别中断
13、源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对 8259A 进行编程，就可以管理 8 级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编 程来设定。同时，在不需增加其他电路的情况下，通过多片 8259A 的级连，能构成多达 64 级的矢量8中断系统。它的管理功能包括：1）记录各级中断源请求，2）判别优先级，确定是否响应 和响应哪一级中断，3）响应中断时，向 CPU 传送中断类型号。8259A 的内部结构和引脚如图 2.3 所示：图 2.3 内部结构和引脚8259A 的命令共有 7 个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。8259A 的编程就是根据 应用需要将初始化
14、命令字 ICW1-ICW4 和操作命令字OCW1- OCW3 分别写入初始化命令寄存器 组和操作命令寄存器组。OCW1-OCW3 各命令字格 式如图 2.4 所示，其中 OCW1 用于设置中断屏蔽操作字，OCW2 用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3 用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设 置对 8259 内部寄存器的读出命令。9图 2.4 OCW1-OCW3 各命令字格2.3.4 8279 主要功能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（先进先出堆栈）/传感器，双重功能的 8*8=64B
