可任意启动和停止的电子秒表的设计说明

1、青岛农业大学理学与信息科学学院微机接口课程设计报告设计题目可任意启动/停止的电子秒表的设计学生专业班级学生（学号）设计小组其他同学（学号）指导教师完成时间实习（设计）地点2011年4月24日可任意启动/停止的电子秒表的设计一、课程设计目的和任务散机原理与接口技术%一门实践性很强的电子信息工程专业的技术基础课程。因此，微机接口课程设计是一项实践性很强的实训环节，结合运用所学的汇编语言及8086微处理芯片设计一个电子秒表，通过实践能够加深对汇编语言的理解以及对8086微处理器、8253可编程定时器、8259A可编程中断控制器、8255A可编程并行I/O接口芯片等的基本功能的认识。从而在设计过程中，

2、提高学生的实践编程能力和硬件设计能力。也可以进一步巩固和融会贯通所学的汇编语言，并且可以培养学生查找资料的能力和自己分析问题解决问题的能力。本实验利用8253可编程定时器等芯片的定时和记数的原理，结合实验箱上的集成电路芯片8086、LEEM码管以及实验箱上的按键来设计秒表。将软、硬件有机地结合起来，要现计时单位为1/100秒，利用功能键进行启/停控制，上电后计时器清0,当第一次按下KEY伯/停键时开始计数，按一下KEY2s清零，重新开始计时，在系统能够正确地进行计时，使6位LEtM码管能够正确地显示时间。二、分析与设计1 .设计任务分析：可任意启动/停止的电子秒表的实现用按键中断来控制整个程序

3、，当按一下KEY伯动电子秒表，再按一下暂停，按一下KEY28清零，用六个七段数码管显示时间。整个程序涉及到8255、825邵口8259三个芯片。给8253白CLK提供一个频率为10KHz勺时钟信号，8253的OUT0!接8259的IRQ7,8253白GATE2接正5伏电压，采用计数器0每隔0.01秒产生一次中断并且计数，写入以偏移地址4000HFF始的6个存单元，然后利用8255将存单元的数据输出到七段数码管。由于按键中断优先于8259白7号中断，所以程序只有在按一下KEY"启动电子秒表，再按一下暂停，按一下KEY28清零，如果超出了60分，整个程序自动重新开始。2 .设计方案论证：

4、根据课程设计的要求和我们所要增加的功能写好程序流程图，在程序流程图的基础上，结合芯片的功能写出相应的程序。然后再进行程序调试和相应的修改，以达到能够实现所要现的功能的目的。在微机原理定汇编调试软件上编辑源程序，并进行汇编，在汇编成功无误后，选择端口进行调试，然后装入程序，至此，本次设计的软件工作准备完毕。再根据硬件原理设计图完成各芯片之间的连接，打开实验箱电源开关总体进行调试。在整个实验过程中，在8253可编程定时器CLKS输出管脚处接上一个计数的频率为10KHZ的时钟信号，由8253定时/计数器产生0.01秒的中断并进行计数，可编程并行I/O接口芯片8255A等偏移地址写入存单元，进中断更新

5、数据，然后将存数据送给LE嗷码管显示。定时器中断就是定义初值，然后开中断，剩下的就在中断里写了。保存数据段后，取中断程序入口地址，定义可编程中断控制器8259中断7中断矢量，读8259中断屏蔽字，开8259中断7,六位数码管用动态显示，挨个点亮，六个I/O控制位，十二个I/O控制段码，将8259的定时器设置在0.01秒进入一次中断，交替输出高低电平（形成时钟频率），在计数器输出使用组合逻辑电路连接LEDT的各个控制输入端。3 .硬件设计:（1） 8086（16位微处理器）8086CPU的工作电源为单一5V,它的外部数据总线为16位，地址线为20根，故寻址的地址空间为1MB8086具有一个功能相

6、对完善的指令系统，能对各种类型的数据进行处理。它可以在两种不同的模式下工作，即最大工作模式和最小工作模式。所谓最小模式，就是微型计算机系统中只有8086或8088一个微处理器，在这个系统，所有的总线控制信号直接由CPU供。最大模式就是微型计算机系统中包含有两个或多个微处理器，其中一个主处理器是8086或8088微处理器，其他处理器称为协处理器，它们协助主处理器工作。（2） 8253（可编程定时器/计数器）首先此设计中选用工作方式2,用输出指令向控制寄存器写入一个控制字，用输出指令向选中的计数器端口地址写入一个计数初值，然后，定时/计数器按控制字要求计数。计数从“计数初始值”开始，每当CLK信号

7、出现一次，计数值减1,当计数值减为0时，从OU琢输出一个低电平（具体形式与工作模式有关）。当CLK信号出现时，计数值是否减1（即是否计数），一般，仅当GATEt效时，才减1.门控信号GATES口何影响计数操作，以及输出端OUM各种情况下输出的信号形式与定时/计数器的工作模式有关。（3） 8255A（可编程并行I/O接口芯片）8255A可为86系列CPUt外部设备之间提供并行输入/输交READOLOCTWt.ADJADZadjAIM而AD5蓟gftAD6访RWTiADI*WilADUJWTRADL-IWl!TESTREWYA17/MMWAi#告&CLKmsftEHE«r14产1

8、J5任*10g对十5n417厂-jv为i<和U781»OUTl'DI<jATEDD2CWD3W次区825301m07GATE)CLKI.<RD10116q5AJI1u包K71?IQVv1a-Al1520出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式。在输入过程中，输入设备把数据送给接口，并且使状态线“输入准备好”有效。接口把数据存放在“输入缓冲寄存器”中，同时使“输入回答”线有效，作为对外设的响应。外设在收到这个回答信号后，就撤消数据和“输入准备好”信号。数据到达接口中后，接口会在“状态寄存器”中设置输入准备好标志，或者向CPU®一个

9、中断请求。CPUT用查询方式或中断方式从接口中读取数据。接口中的数据被读取后，接口会自动消除状态寄存器中的标志,且撤消对CPU勺中断请求。J4D4PAOBlPAID2FAJD3PAJD4PAJ口9PA5XPjSUS5PA7躲5A温AOPBiAlPTktRESETPE4USPH5PMPB73J3Jtl2311JO40产g2'i!5M19Q2。B21352242*雨1415IftI?131211to在输出过程中，每当输出寄存器可以接收数据，接口就会将状态寄存器中“输出准备好”状态置1或向CPU发一个中断请求，CPU可用查询或中断方式向接口输出数据。当CPU输出的数据到达接口后，接口会清除“

10、输出准备好”状态，把数据送往外设，并向外设发一个“数据输出准备好”信号。外设受到驱动后，便接收数据，并向接口电路发一个“输出回答”信号，接口收到该回答信号后，又将状态寄存器中“输出准备好”置位，以便CPU1出下一个数据（4） 8259A（可编程中断控制器）IR（外设中断请求线）线上提出了中断请求的中断源，IRR中断请求寄存器（共有8位D7D。对应于连接在IR0IR7线上的外设的中断请求，输入线有请求的置1。若OCW1IMR中断屏蔽寄存器）未使该中断请求屏蔽，该请求被送入PR（优先权分析器）比较。否则，不送入PR比较。PR把新进入的请求与ISR（服务中寄存器）中正在被处理的中断进行比较。如果新进

11、入的请求优先级较低，则8259不向CP叫出请求。如果新进入的请求优先级较高，则8259使INT引脚输出高电平，向CPL®出请求。（5） LED（数码管）7个字符段和一个小数点段组成，每段对应一个发LED为发光二极管构成的显示器件，由光二极管，当发光二极管点亮时，相应的字符段点亮。LED有共阴极和共阳极两种供应状态。共阴极显示时，将LED显示的COMt地，将八个字符段端a、b、c、d、ef、g、dp依次与一个8位I/O口的最低到最高位连接，当I/O给LED的字符段送入一个高电平时，该段就被点亮，从而从这7个被点亮的字符段中构成相应的字符显示出来。同理，CO娜日极即将COM端接Vcc,其

12、显示原理与CO涮极的基本相同，但I/O口送入低电平是相应的段才被点亮。硬件设计原理图如下：4.程序流程图和源代码清单:（1）程序流程图:（开始；填偏移量矢量朗IfECSM000H(2)源代码清单：主程序：PUSHDSMOVAX,0000HMOVDS,AXMOVAX,OFFSETIRQ7ADDAX,2000HMOVSI,003CMOVWSI,AXMOVAX,0000HMOCSI,003EHMOVWSI,AXPOPDSINAL,21HANDAL,7FH;弹栈;读8259中断屏蔽字;开8259中断7OUT21H,ALMOVAL,39H;8253的计数器0为方式2,采用BCDK计数，先写低8位，后写高

13、8位。方式控制字为00110101OUT43H,AL;写入方式控制字到控制字寄存器MOVAL,00H;计数初值低8位OUT42HAL;写入计数初值低8位到通道0MOVAL,10H;计数初值高8位OUT42HAL;写入计数初值高8位到通道0MOVAL,81H;8255的A口位方式0输出，B口为方式0输出，C口下部输入10000001OUT63H,AL;写方式控制字CALLFIRST;调用first子程序，赋计数初值BEGI:HLT;延时等待STI;开中断MOVAH,01HINT16H;检测是否按了键JZBEJIMOVAH,00H;读键值INT16HCMPAL,0DH;是否按了KEY2JNZA1M

14、OVSI,4000HNOTSI+04H;偏移地址为4004H的存单元容取反JMPBEGIA1:CMPAL,1BH;是否按了KEY1键JNZA2CALLFIRST;重新赋初值，相当于清零A2:JMPBEGI中断程序：IRQ7:CAKKDIS;调用DISP子程序，用来在数码管显示数据MOVSI4000H;判断是否按了第2次回车键;调用ADDNF程序，用来计数CMPSI+04H,00HJEA4CALLADDNA4:MOVAL,20HOUT20H,ALCLIIRETADDW序：ADDN:MOVSI,4000HADDSI+05H,01HCMPSI+05H,0AHJZA5JMPA11A5:MOVSI+05

15、H,00HADDSI+04H,01HCMPSI+04H,0AHJZA6JMPA11A6:MOVSI+04H,00HADDSI+03H,01HCMPSI+03H,0AHJZA7JMPA11A7:MOVSI+03H,00HADDSI,01HA8:MOVSI+02H,00HADDSI+01H,01HCMPSI+01H,0AHJZA7JMPA9A9:MOVSI+01H,00HADDSI,01HCMPSI,06HJZA8JMPA9A10:MOVSI,00A11:RET显小程序：DSP:PUSHAXMOVSI,4000H1;判断是否大于101;判断是否大于101;判断是否大于1011;判断是否大于101;

16、判断是否大于6;大于60:00重新开始;保存AX;指向数据缓冲区MOVDL,F7H;11110111指向数码管MOVAL,DL;AL=11110111AGAIN:OUT60H,ALMOVAL,SIMOVBX,4100H；指向数码缓冲区BX=0100000100000000ANDAX,00FFHBX=00000000alADDBX,AX;得到显示代码BX=01000001alMOVAL,BXOUT61H,ALCALLDELAYB:调用延时程序DELAYINCSIMOVAL,DLTESTAL,01HJZOUTRORAL,1;指向下一个数码管MOVDL,ALJMPAGAINOUT:POPAXAXRE

17、TLEDMAP:;数码管显示代码:DB3FH,06H,5BH,4FH,66HDB6DH,7DH.07H,7FH,6FHDELAY:PUSHCX;延时程序PUSHAXMOVCX,0010HT1:MOVAX,0010HT2:DECAXJNZT2LOOPT1POPAXPOPCXRET三、系统实施1 .我们小组刚开始由于程序本身的一些问题和对微机原理知识的掌握不够全面，导致无法对程序的有效汇编，如将程序多次汇编均显示“Outofmemory,后来在其他组同学的帮助下，我们将源代码重新组合修改后成功运行，其中，曾多次出现代码段等未定义的错误警示，如后来通过逐步分解测试的方法进行了解决。2 .在基本确定了

18、程序的框架和初步写出了源程序代码的情况下，我们按如上方式连线进行了硬件调试，最终当按下“KEY了键，开始计数，1数码管显示从0000.00开始不能准确按每微秒自动加0.01,只能无准确规律变化；再按下“KEYf键，系统暂停计数，数码管显示当时的数值；按“KEY2键，系统复位清零，数码管可再次显示0000.00;但是当再次按下任何键，系统不能重新启动，必须重新装入程序。3 .本次实验通过微型计算机的定时和计数原理，设计了简单的计时器系统，拥有正确的开始计时、暂停、清零的功能，并同时可以用数码管显示，但不够准确实现增加功能，在后续的设计工作中需进一步改正。四、总结与体会首先，要认真阅读老师下发的微机接口课程设计任务书，仔细审题，看懂题目的要求，根据小组成员的兴趣爱好和能力，选择适当的课题，不益太简单或者太难，能够做到既能把课题完成又能锻炼自己的能力。本次设计我们经过小组讨论，最终选择了“可任意启动/停止的电子秒表的设计”这一课题，难易适中，并能够充分运用到上学期我们所学的微型计算机原理与接口技术的相关容。然后，我们根据课题要求和实验室硬件条件，选择了适合的方案，确定所需要的元器件及工具，复习相关的知识，查询相关的资料。在此过程中，我们加深了本次课程设计所涉及的微机原理的定时/计数和中断的容的学习，掌握了8086微处理器、8253可编程定时/计数器、82