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1、微机原理及其接口技术 课 程 设 计题目: 8086电子时钟设计前 言 课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节，它具有动乎、动脑和理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法. 微机接口技术是一门应用性、综合性、实践性较强的课程,没有实际的有针对性的设计环节,学生就不能很好的理解和掌握所学的技术知识，更缺乏解决实际问题的能力.所以通过有针对性的课程设计，使学生学会系统地综合运用所学的理论知识，提高学生在微机应用方面的开发与设计本领，系统的掌握微
2、机硬软件设计方法。 时钟就是一种对时间进行累计的工具，即计时.计时的本质就是计数，只不过这里的“数”的单位是时间单位,如果把一小片一小片计时单位累计起来,就可获得一段时间。因此,使用计数器对时钟脉冲进行计数，就是时钟实现的基本原理；再用LED数码管显示出来，并设计出几个按键用于对时钟进行调整，这样，一个完整的时钟就设计完成了. 本次课程设计要求利用8253定时器设计一个具有时、分、秒显示的电子时钟，并定义一个启动键，当按下该键的时候,时钟从当前的设定值（可以在缓冲区中设置)开始走时。同时，再定义三个按键，分别对时、分、秒进行校正.目录目录21、电子时钟功能介绍32、电子时钟系统总体方案设计42
3、。1方案比较42。2方案选择53、电子时钟的工作原理53.1实现时钟计时的基本方法53。2电子钟的时间显示64、硬件设计64.1硬件设计电路图64。1。1主电路模块64.1。2 LED显示模块74.1。3按键模块84。1.4总体电路图84。2硬件设计所用芯片介绍84.2.2 8253芯片的内部结构及引脚104。2。3 8255A芯片的内部结构及引脚125、软件设计135.1电子时钟部分程序流程框图135.1.1主程序流程框图135.1.2键扫子程序流程框图145.1。3中断处理程序流程框图145。2电子时钟总体程序156、总结与体会16参考文献17附录118附录2191、电子时钟功能介绍 可调
4、整运行的电子钟具有三种工作状态：”P。”状态、运行状态、调整状态。 （1）“P。”状态:依靠上电进入，在此状态下,按B， C, D键均无效,按A键有效，进入运行状态。 （2）运行状态：按奇数次A键进入,在此状态下,按B, C， D键均无效，只有按A键有效，按下A键后，退出运行状态,进入调整状态。 (3）调整状态：按偶数次A键进入，在此状态下，按A， B, C, D键均有效。如按下A键,则退出调整状态，进入运行状态；按下B， C， D键，则分别对时、分、秒加1，调整结束后必须按A键，即可退出调整状态，进入运行状态口 基本功能要求: “P。”稳定地显示在LED显示器的最左端数码管上，无A键按下（在
5、“P.”状态下，按下B， C， D键无效），则不进入电子钟的运行状态,继续显示“P.”。 按下A键后，电子钟从当前的设定值开始走时。 再次按下A键后，电子钟退出运行状态，进入调整状态,利用B, C， D键把电子钟的显示时间修改为当前实时时间，时间修改正确后可再次按下A键，电子钟则退出调整状态,进入运行状态。2、电子时钟系统总体方案设计2。1方案比较 方案一：利用AT89S52单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时：AT89S52的PO口和P2口外接LED数码管构成显示器；P1口外接四个按键A， B， C， D构成键盘电路。如图21所示。 图21 AT89S52单
6、片机设计方案框图 方案二:以8086微处理器作为CPU, 8253做定时计数器产生时钟脉冲,8255A做可编程并行接口，接LED显示时钟和扩展调整按键.如图2-2所示. 图22以8086为CPU设计方案框图2.2方案选择 就方案一用单片机来设计电子时钟，从主要芯片耗材上来说比方案二要少，但是用单片机来设计电子时钟,需要做的其他模块,如单片机最小系统，相对方案二要复杂很多，而且就程序上的编写来说,方案二也比方案一简单。因此，本设计采用方案二来做。 3、电子时钟的工作原理3.1实现时钟计时的基本方法 利用8253的16位可编程定时/计数器及8086中断系统实现时钟计数。 （1)计数初值计算： 选用
7、8253的定时/计数器1，把定时器设为工作方式2.输入250kHz，输出200Hz，定时时间为5-，则计数溢出200次即得时钟计时最小单位一秒。 （2)采用中断方式进行fly出次数累计，计满200次为秒计时(（1秒); （3）从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。 8253的初始化程序段:设置8253， t1，方式2,输入250kHz,输出200Hza mov dx，233h mov ax，1250 mov a1,74h out dx,al out dx，al mov aLah mov dx,231h out dx,al3。2电子钟的时间显示 电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示
8、,因此,在内部RAN中设置显示缓冲区共6个单元。3。3电子钟的启、停及时间调整 电子钟设置4个按键通过程序控制来完成电子钟的启、停及时间调整 A键控制电子钟的启、停: B键调整时 C键调整分D键调整秒4、硬件设计4。1硬件设计电路图4。1.1主电路模块主电路模块由8086， 8253, 8255A构成，电路如图41所示。4-1主电路模块电路4。1。2 LED显示模块显示部分由6个LED组成，用8255A的A口作LED的段码输出口，B口作六个LED数码管的位控输出线。电路如图4242显示模块电路4。1.3按键模块 四个按键A， B, C， D分别完成各自功能，由8255A的C口控制.电路如图43
9、 43按键模块电路4。1。4总体电路图 总体电路图见附录l4。2硬件设计所用芯片介绍在本系统中,8086工作在最小模式下.负责对8259,8253等芯片进行工作方式控制和数据处理,对时钟信号进行响应并控制led数码管进行显示。1. AD7AD0(双向。三态）为低8位地址数据的复用引脚线.采用分时的多路转换方法来实现对地址线和数据线的复用。在总线坐骑的T1状态.这些银线表示为这些银线用作株距总线.可见对复用信号使用时间来加以划分的。它要求在T1状态线出现低8位地址时，用地址锁存器加以锁存。这样在随后的T状态，即使这些线用作数据线，而第8位地址线的地址在个体却被记录保存下来，并送到地址总线上。在D
10、MA方式时，这些银线被浮置为高阻状态。 2.A15A8（输出，三态）为8位地址线。在读写存储器或外设端口色中个总线周期内，都作为地址线输出高8位地址.在DMA方式时,这些引线被浮置为高阻.3.A19/S6A16/S3（输出。三态）为地址状态服用引脚线,在总线周期的T1状态，这些线表示为最高4位的地址线，在总线周期的其他T状态，这些线用作提供状态信息,同样需要地址锁存器对T1状态出现的最高4位地址加以锁存.状态信息S6总是为低电平,S5反映当前允许中断标志的状态。S4与S3一起指示当前那一个段寄存器被使用. 在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。4。RD（输出，三态）读信号,当其有效时表示正在对
11、存储器或IO端口进行读操作。若IOM为低电平，表示读取存储器的数据，若IOM为高电平，表示读取IO端口的数据。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。5.READY(输入)为准备就绪信号。低电平有效。本信号由等待指令WAIT来检查。我们知道当CPU执行WAIT指令时，CPU处于等待状态,一旦检测到TEST号为低，则结束等待状态，继续执行WAIT指令下面的指令。6.TEST（输入）为检测信号,低电平有效.本信号由低呢古代指令WAIT来检查。我们知道当CPU执行WAIT指令时，CPU处于等待状态，一旦检测到TEST号为低，则结束等待状态，继续执行WAIT指令下面的指令。7。INTR(输入）可屏蔽中断
12、请求信号,高电平有效.CPU在执行每条指令的最后一个T状态时，去采样INTR信号,若发现有效，而中断允许标志IF有为1，则CPU在结束当前指令周期后相应中断请求，赚取执行中断处理程序.8。NMI（输入)非屏幕中断请求信号,为一个边缘触发信号,不能有软件加以屏蔽。只要在NMI线上出现由低到高的变化信号，则CPU就会在当前指令中，赚取之行给屏蔽中断处理程序.9。RESET（输入）复位信号，高电平有效,复位时该信号要求维持高电平值到4个时钟周期，若使初次加电，则高电平信号至少要保持50us，复位信号的到来，将立即结束CPU的当前操作，内部寄存器恢复到初始状态.当RESET信号从高电平回到低电平时，及
13、复位后进入重新启动时，变质型从内存FFFF0H处带式的指令，通常在FFFF0H存放一条无条件转移指令，转移到系统程序的实际入口处。这样只要系统被复位启动,就自动进入系统程序。10。CLK(输入）时钟信号，它为CPU和总线控制电路提供基准时钟,对时钟信号要求：13周期为高电平，23周期为低电平。8088的标准时钟频率为5MZ.11.电源和地VCC为电源引线，单一的为+5V电源。引脚为1和20为两条GND线,要求均要接地.12。IOM访问存储器或IO端口的控制信号。若IOM为高电平，则访问的是IO端口；若IOM为低电平，则访问的是存储器。13。WR写信号.当其有效时表示CPU正在对存储器或IO端口
14、进行写操作,具体对水进行写操作，有IOM信号决定。本信号在总线周期的T2，T3.TW状态有效。在DMA方式时，此线被浮置为高阻.4.2。2 8253芯片的内部结构及引脚 8253有3个独立的十六位计数器，计数频率范围为02hIHZ。它所有的计数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。 8253引脚图以及功能说明：图4-5 8253引脚图 由上图可知，8253一共有24条引脚，其中： D7 -DO双向数据线：WR(低电平有效）-写输入信号； RD(低电平有效)读愉入信号； CS（低电平有效）-片选输入信号
