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1、微机接口技术课程设计报告 设计题目： 秒表设计 _班级：电子0801姓名：计算机科学与技术 学院 电子信息科学与技术 专业 时间：2010-12-25前 言微机接口技术是计算机和电子类专业重要的专业基础课之一，它不仅要求有较好的理论基础，而且还要求有较强的实际动手能力。本课程设计的主要目的是通过课程设计的综合训练，培养学生实际分析问题、编程和动手能力，最终使学生系统掌握接口技术课程的内容，能把学到的知识应用到实际中去，学习解决实际生活和工作中的问题，提高实践能力，包括对计算机接口技术的理解和计算机应用系统的分析、设计能力。课程设计较课程实验复杂，课程设计涉及理论尝试更广，更接近实际应用，要求同
2、学们重视实际动手能力的训练，提前做好预习，学习查找、运用设计资料，完成工程设计所必备的基本训练。一、主要内容本次课程设计的题目为秒表设计。设计的具体要求为：1、利用8253A，用实验箱上的数码管模拟一个秒表，要求具有一般秒表的功能；2、能显示实时时间，时间值的变化可采用查询8253A的计数器值来进行计算；按“1”键时，进入秒表准备状态，再按“1”键开始秒表计时（计时单位为1/100秒），再按“1”键时停止秒表计时。秒表计时的时间在数码管上显示；3、按“2”键退出秒表计时状态，显示实时时间。二、资料收集本论文参考了2008年2月清华大学出版社由戴梅萼和史嘉权编写的第四版微机计算机技术及应用，以及
3、西安电子科技大学出版社出版的唐祎玲和毛月东于2003年8月编写的32位微机原理与接口技术实验教程。三、工作过程在老师的要求下全班进行了自行分组，我们组三名成员，在经过初期选择题目，确定思路后着手写的程序，期间遇到了一些问题，最后在老师的指导、同学的帮助以及自己组内成员的努力下克服了这些困难。由于笔者水平有限，设计报告中难免有错误和不足之处，敬请老师提出宝贵意见。 目 录一、系统概述11.1设计要求11.2系统流程论述及工作原理11.3系统可行性分析4二、单元电路设计与分析62.1硬件电路设计62.2器件选择与简介72.2.1可编程计数器/定时器芯片8254A72.2.2可编程并行通信接口芯片8
4、255A9三、软件编程与调试123.1技术问题123.2调试结果12四、结束语134.1改进分析134.2实验总结13附录14参考文献21一、系统概述1.1设计要求利用8253A，用实验箱上的数码管模拟一个秒表，要求具有一般秒表的功能；能显示实时时间，时间值的变化可采用查询8253A的计数器值来进行计算；按“1”键时，进入秒表准备状态，再按“2”键开始秒表计时（计时单位为1/100秒），再按“3”键时停止秒表计时。秒表计时的时间在数码管上显示；按“4”键退出秒表计时状态，显示实时时间（从0分0秒开始）。下图为各模块的组合框图：8254时间控制模块键盘模块 主 控 制 器 模 块并行通信模块-8
5、255LED显示模块电源模块图1.1 秒表各模块的组合框图1.2系统流程论述及工作原理 本系统主要利用对计数器/定时器多功能接口芯片8254装不同的初值，产生1/100秒信号和1秒信号，并送给可编程并行通信接口芯片8255作为加1信号，再通过按键和8255控制LED模块显示。工作流程图及子程序流程图如下所示：开始YNYNYN时钟计时，AA：秒，BB：分YNN调用显示1设置显示次数8254重装初值调用清屏显示次数=0 ？调用BREAK退出程序存储单元清零是否有“4”按下是否有“1”键按下按下调用显示1是否有“3”按下秒表计时，AA：1/100s，BB：秒8254初始化，装计数初值是否有“2”键按
6、下8255初始化图1.2总程序流程图显示1：获得TAB的偏移地址AA除10取余控制LED最低位亮调用显示2延时控制LED次低位亮调用显示2，显示商延时BB除10 取余控制LED次高位亮调用显示2延时控制LED最高位亮调用显示2，显示商延时返回图1.3显示模块BREAK：6号功能调用N返回键盘是否有键按下Y程序结束 图1.4退出程序流程图 图1.5延时子程序清屏：实现向8255_A输送00H，清除以前显示的数字，使其黑屏。从总流程图可以看出，当操作者按下“1”键时，秒表进入准备状态，等待“2”键的按下，当“2”键按下时，8254初始化，开始产生1/100秒信号，并将该信号送给8255的C口的PC
7、0位，8255不断对PC0位进行检测，检测到上升沿时，8255计数器0加1，同时8255检测键盘是否有“3”键按下，若有键按下，8255A口就将秒表计时的数据送给LED显示，以此来实现秒表的计时及显示功能。显示完后，等待“4”键的按下进入后面的程序，当“4”键按下时,8254重装初值，产生1秒信号，8255不断对PC0位进行检测，检测的方式，是检测上升沿，当检测到上升沿时，8255计数器0（已清0）加1，同时将时间送给LED显示。这样完成了时钟的功能。1.3系统可行性分析本实验的操作都在实验箱上完成，在实验箱完好的前提下，各芯片都能正常工作。根据设计要求，本系统设计为以下几个基本模块，即：主控
8、制器模块，电源模块，LED显示模块，键盘模块，信号产生模块和计时器模块。其中各模块的主要功能和相互之间的关系如下：（1）控制器模块是电子交警的核心，它连接其它各个模块，完成计算、控制、存储、接口等功能。（2）电源模块是独立的直流电源系统，为整个系统供电。（3）LED显示模块完成显示功能，由8255的A口将数据送给其显示。（4）信号产生模块 利用8254，根据宋的初值不同，产生1/100秒信号和1秒信号。（5）计时器模块 利用8255，通过对PC0位的检测产生秒表计时和时钟的功能。以上功能的各个模块相互连接，相互配合，完成秒表计时和时钟的功能。是一个结构清晰，思路分明，模块化设计完整的秒表设计方
9、案。二、单元电路设计与分析2.1硬件电路设计Y1dpaX1X2X3X4Y2XA0XIOWXIORIOY2XA1XD0D7 PB7 8255D0 PB0A1 A0 PA0 WRRD CS PA7 PC7 PC0XD7仿真总线接口键盘LEDLEDLEDLED10kHzXA0XIOWXIORIOY2XA1XD7D0 8254D7A1 OUT0A0 CLK0WRRD GATE0CSXD0PC0仿真总线接口+5V图2.1硬件电路设计图2.2器件选择与简介2.2.1可编程计数器/定时器芯片8254A1. 8254A变成结构和外部信号图2.2 8254编程结构CLK0DB通道0GATE0D7D0OUT0A2
10、A1A1CLK1A0通道1GATE1IOW#OUT1WR#CLK2GATE2OUT2IOR#RD#通道2片选信号CS#图2.3 8254外部信号2. 编程命令和工作模式编程原则：（1）设置初值钱必须先写控制字；（2） 初值设置要符合控制字中的格式规定；（3）要读取计数器的当前值和状态字，必须用控制字先锁定，才能读取。编程命令有两类：（1）读出命令；读计数器计数值；读状态寄存器值（只对8254）；（2）写入命令；模式设置控制字命令；读出控制字(锁存命令)；设置计数初始值。工作模式（六种）(1) 模式0计数结束产生中断性质：写入控制字，OUT端为低电平，计数初值装入该计数器后，等待到GATE输入高
11、电平时，计数器开始递减计数。在整个计数过程中，OUT保持低电平，当计数器减为0时，OUT输出高电平，并且一直保持高电平，除非写入新的计数值。(2) 模式1 可编程的单稳态触发器性质：写入控制字，OUT端为高电平，计数初值装入该计数器后，在GATE信号的上升沿后的下一个CLK脉冲的下降沿开始计数，OUT变为低电平。在整个计数过程中，OUT保持低电平，当计数器减为0时，OUT变为高电平，输出一个单脉冲，若GATE信号再由低变高，可再产生一个单脉冲，相当一个单稳态。(3) 模式2分频器性质： 写入控制字，OUT端为高电平，计数初值写入计数器后，等待到触发信号时，计数器开始递减计数。减到1，OUT端变
12、成低电平，经过一个时钟脉冲OUT端又变为高电平，然后开始一个新的计数过程，重复进行。(4) 模式3方波发生器性质：CPU写入控制字后OUT变高，写完计数初值并受触发后，开始减1计数，输出保持高电平。当计到一半计数值时，输出变低，直到计数到0，输出又变为高，重新开始计数。(5) 模式4软件触发的选通信号发生器性质：写入控制字，OUT端为高电平，写入计数初值，GATE为高电平，开始计数，计数器计到0时，OUT变为低电平，经过一个CLK脉冲周期，OUT又变高，计数器停止计数，只有写入新计数值才能开始新的计数。(6) 模式5硬件触发的选通信号发生器性质：写入控制字，OUT变高，写入计数初值后，由GATE信号的上升沿触发开始计数。计到0后，OUT变为低电平。经一个CLK周期后，OUT又变为高电平，并停止计数，等下次GATE触发才能再计数。2.2.2 可编程并行接口芯片8255A1.8255A内部结构和引脚信号图2.4 8255内部结构图2.5 8255A引脚信号2. 8255A的控制字控制字分为两类：（1）各端口的方式选择控制字；图2.6 8255A的方式选择控制字（2）C端口按位置1/置0控制字。
