微机原理及应用课程设计_电子钟设计

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1、南京工程学院通信工程学院 课程设计说明书课程设计说明书( (论文论文) )题 目 电子钟设计 课 程 名 称 微机原理与接口技术课程设计 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2013 年 12 月 23 日至 2013 年 12 月 27 日目录目录一、一、设计要求设计要求3二、二、基本任务基本任务3三、三、总体设计总体设计31、设计思路.32、设计流程图.43、硬件设计.5四、四、功能模块实现功能模块实现.71、显示模块.72、计数模块.73、中断模块.84、定时模块.85、修改模块.8五、五、硬件连线硬件连线8六、六、调试结果调试结果.10

2、七、七、心得体会心得体会.10八、八、参考文献参考文献.11九、附录：源程序九、附录：源程序.11一、设计要求一、设计要求利用 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七段数码管设计一个电子钟的电路，并编写一段程序使得该电子钟能正常运行。二、基本任务二、基本任务（1）选用 8253 的计数器 2 进行 100MS 的定时，其输出 OUT2 与 8259 的 IR0 相连，当定时到 100MS 时产生一个中断信号，在中断服务程序中进行天数、时、分、秒的计数，并送入相应的存储单元；（2）8255 的 A 口接七段数码管的位选信号，B 口接数码管的段选信号，

3、天数、时、分、秒的数值通过对 8255 的编程可送到七段数码管上显示。附加任务：附加任务：选用 8253 的计数器 0、1 产生一个 10s 的时间定时，并将其输出 OUT1 与蜂鸣器相接，产生 10S 蜂鸣。8255 的 C 口接开关输入，用 K1、K2、K3 分别控制时、分、秒的修改。3、总体设计总体设计利用 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七段数码管设计一个电子钟的电路，并编制一程序使得该电子钟能正常运行。电子钟除了能够完成正常的计时、显示功能外，还必须具备正常时、分、秒的数值显示功能、时间设定功能等。绘制相应的硬件电路原理图并完成接线。

4、编制相应控制程序实现电子钟的计时、显示等功能。控制程序设计规范，应有适当的注释，表达清楚。钟的时分秒显示分别采用 6 个7 段 LED 数码管实现。1、设计思路（1） 在主程序中要分别对 8253、8259、8255 进行初始化编程，8253 的计数器 2 可在方式 2 下工作。（2） 8255 的 A 口、B 口都设为方式 0，为基本的输入输出的方式（3） 在中断服务程序中对中断次数进行统计，当满 10 次时就进行一次时、分、秒的处理。时、分、秒，分别对应 6 个存储单元，分别存放时、分、秒的十位和个位。当中断次数满 10 次时，将秒的个位加 1，判断是否到 10，如到了则十位加 1，个位清

5、零；再判断十位是否到 6，如到了则十位清零，分的个位加 1，同时对分、时作相应处理。（4） 七段数码管显示作为子程序，将时、分、秒对应存储单元的内容分别取出并转换成相应的段码，从 8255 的 B 口输出，A 口输出对应位的位选信号，延时后进行下一位的显示（5） 用 8253 的计数器 0、1 产生一个 20S 周期的方波，计数器 0 工作在方式 2 下，计数器 1 工作在方式 3 下。（6） 在循环程序中检测 K1、K2、K3 是否为高电平，若是则相应位置加 1，同时还得引入变量控制 K1、K2、K3 一直在高电平的状况，确保每次按动开关相应位置只加一次。2、设计流程图中断次数加 1 中断计

6、次值=10 中断计次单元清秒 计时值加 1 秒值=60？ 秒计时单元清零 分计时值加 1 分值=60？ 分计时单元清零 小时计时值加 1 小时值=60？ 小时计时单元清零 输出中断结束命令 中断返回 开始设置中断服务程序地 址设置 8253 工作方式及定时常 数设置 8255 工作方式清显示器缓冲区清时、分、秒及中断计次单 元开中断将时、分、秒单元中数据转 换为 BCD 码并存入显示缓冲 区调用显示子程序主程序 中断服务程序3、硬件设计：8259A 芯片的内部结构及引脚中断控制器 8259A 是 Intel 公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先排队、辨别中断源以及提供中断矢量

7、的电路集中于一片中。因此无需附加任何电路，只需对 8259A 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。在 MD 微机系统中，8259 芯片工作于单片方式。8259 引脚图如图 3.3，各引脚功能如下。D7D0八条双向数据线；WR（低电平有效）写输入信号；RD（低电平有效）读输入信号；CS（低电平有效）片选输入信号；A0地址信号；INT中断请求信号；INTA（低电平有效）中断响应信号；CAS0CAS2级联信号，形成一条专用 8259A 总线，以便多片 8259A 的级联；SP/EN从编程/允许级联。在缓冲方式中，可用做输出信号以控制总线缓冲器的

8、接收和发送。在非缓冲方式中，作为输入信号用于表示主片还是从片；IR0IR7外部中断请求输入线。要求输入的中断请求信号是由低电平到高电平的上升沿（并保持高电平到 CPU 响应时为止）或者是高电平。8255 芯片的内部结构及引脚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，用+5V 单电源供电，能在以下三种工作方式下工作：图 3.1 8259A 引脚图方式 0基本输入/输出方式方式 1选通输入/输出方式方式 2双向选通输入/输出方式8255 引脚图如图 3.2 示，各引脚功能如下。D7D0与 CPU 侧连接的八条双向数据线；WR（

9、低电平有效）写输入信号；RD（低电平有效）读输入信号；CS（低电平有效）片选输入信号；A0、A1片内寄存器选择输入信号；PA7PA0A 口外设双向数据线；PB7PB0B 口外设双向数据线；PC7PC0C 口外设双向数据线；RESET复位输入信号8253 芯片的内部结构及引脚8253 可编程定时/计数器是 Intel 公司生产的通用外围芯片之一，有 3 个独立的十六位计数器，技术频率范围为 02MHZ，它所有的技术方式和操作方式都通过编程控制。8253 的功能用途是：（1）延时中断 （2）可编程频率发生器 （3）事件计数器 （4）二进倍频器 （5）实时时钟（6）数字单稳（7）复杂的电机控制器82

10、53 有六种工作方式：（1）方式 0：计数结束中断（2）方式 1：可编程频率发生器（3）方式 2：频率发生器图 3.2 8255 引脚图（4）方式 3：方波频率发生器（5）方式 4：软件触发的选通信号（6）方式 5：硬件触发的选通信号8253 各引脚功能如下。D7D0八条双向数据线；WR（低电平有效）写输入信号；RD（低电平有效）读输入信号；CS（低电平有效）片选输入信号；A0、A1片内寄存器地址输入信号；CLK计数输入，用于输入定时基准脉冲或计数脉冲；OUT输出信号，以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形；GATE选通输入（门控输入） ，用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同

11、 步。四、功能模块实现四、功能模块实现1、显示模块显示模块是将显示缓冲区的数值送到 LED 显示的功能模块，显示缓冲区是由八个字节构成，分别保存小时的高位和低位，分钟的高位和低位，秒钟的高位和低位，一个横杠和一位天数的显示。硬件上主要涉及到的是 8255。定义 8255 控制字为 89H，其在方式 0 下工作，A,B输出，C 输入的工作方式。8255 的 A 口接七段数码管的位选信号，B 口接数码管的段选信号，C 口接开关，用排线接好。2、计数模块软件上主要是对时、分、秒、天的扫描显示，主要是在 DISPLAYLED 函数里体现出来：首先将 10000000B 送至 OUTBIT 端口，即确定

12、 LED 的哪一位显示，再把 BX 中存储在内存中的翻译好的显示码送至 OUTSEG 短口，来确定显示什么字符。依次将加而减一，直至为跳转而字符的译码则是在 STSRT 函数中的 LP 中完成的，以小时HOUR 为例，将存入中再以，按“余高商低”的规则，中存的是小时的个位中村的是小时的十位，将转换成显示码，并存入显示缓冲区。其他分、秒、天类似。计数模块的主要芯片是 8253，8253 控制字 1010 0111H,表示选用计数器 2，对高字节读写，方式 3。因为选用的是计数器 2，则 OUT 的端口即选用 OUT2，连至 8259 的 IR0 端口，CLK2 端口接来自实验箱的 62.5KHz

13、 的时钟频率。将 62500HZ 的频率转化为 10HZ 的频率，即题目要求的 100MS。每隔 100MS 送出一个信号至 8259，配合中断程序的实现。则要求初始值 N0=100MS*62.5K=6250。3、中断模块控制终端模块的主要芯片是 8259。IINIT 函数是专为初始化 8259。初始化 8259 的命令字:ICW1 为 00010011B，即中断请求是边沿触发，用于 8086 系统，需要设置 ICW4。ICW2 为 00001000B,ICW2 是设置中断类型号的初始化命令字。ICW4 为 00001001B，ICW4 叫中断结束方式初始化。OCW1 为 11111110B

14、即表示只有 M0 允许中断，故接线时 8253 的 OUT2，连至 8259 的IR0 端口.。软件上包括初始化 8259 的命令字和操作命令字，中断服务程序，中断服务子程序。设一个变量 CNT，每次调用中断服务程序则 CNT 加一，在判断 CNT 能不能被 10 整除，若能，则秒加一；不能，跳出中断程序。若秒满 60，则分加一，秒数清零,依次类推。4、定时模块定时模块由 8253 完成，8253CLK0 接 2MHZ 频率，OUT0 接 CLK1，OUT1 接蜂鸣器，GATE0 接高电平，GATE1 接脉冲信号，当其为高电平时有效。计数器 0 初始值设为5000，计数器 1 初始值设为 80

15、00，从 OUT1 出来的信号为周期 20S 的方波，而蜂鸣器为低电平有效。5、修改模块修改模块是由 8255 完成的，从 C 口输入开关信号控制时间的修改，中间引入中间变量，以防每按动开关一次，跳动多次。5、硬硬件件连连线线A3 区：A0、A1B3、B4、C5 区：A0、A1A3 区：CS3B3 区：CSA3 区：CS4C5 区：CSC5 区：GATE0、GATE2-VCCA3 区：CS8B4 区：CSB3 区：INT、INTAES8688：INTR、INTAB3 区：IROC5 区：OUT2频率输出：62.5kC5 区：CLK2C5 区：GATE1-单位脉冲C5 区：OUT0-C5 区：CLK1C5 区：OUT1-D1 区：CTRLB4 区：C-G6 区:JP80频率输出：2MHZ-C5 区:CLK0B4 区：A、BLED 区：C、B 数