电子时钟微机原理.doc
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1、目 录一、需求分析2二、开发环境及设备22.1、设计环境22.2、设计所用设备2三、设计思想与原理23.1、设计思想23.2、设计原理33.2.1、内容33.2.2、要求33.2.3、设计环境43.2.4、设计所用设备4四、设计所用芯片结构44.1、8259A芯片的内部结构及引脚44.2、8255芯片的内部结构及引脚54.4、8253芯片的内部结构及引脚6五、具体模块设计85.1、概述85.2、主程序模块95.3、小键盘模块95.4、显示模块105.5、定时模块10六、程序流程图12七、心得体会14参考书目14一、需求分析 电子时钟在我们日常生活中有着及其广泛的应用,无论在人们的工作,学习还是
2、生活中,电子时钟都发挥这不可或缺的作用。在很多场所都可以看到电子时钟的身影。为了实现电子时钟时间设置,时间显示,以及能够正确无误的运行,本文采用用硬件软件相结合的方式来完成此次电子时钟设计。我们为电子时钟设计三个功能:时间的设置和时间的显示以及闹钟功能的设定与报警。时间的设置是通过汇编程序来完成的,我们可以根据不同的需求设置不同的时间,并通过显示器进行显示。掌握8255、8259、8253芯片使用方法和编程方法,通过本次课程设计,学以致用,进一步理解所学的相关芯片的原理、内部结构、使用方法等,学会相关芯片实际应用及编程,系统中采用8088微处理器完成了电子钟的小系统的独立设计。同时并了解综合问
3、题的程序设计掌握实时处理程序的编制和调试方法,掌握一般的设计步骤和流程,使我们以后搞设计时逻辑更加清晰。二、开发环境及设备2.1、设计环境PC机一台、windows 98系统、实验箱、导线若干。2.2、设计所用设备8253定时器:用于产生秒脉冲,其输出信号可作为中断请示信号送IRQ2。8255并口:用做接口芯片,和小键盘相连。8259中断控制器:用于产生中断。LED:六个LED用于显示时:分:秒值。小键盘:用于控制设置。三、设计思想与原理3.1、设计思想本系统设计的电子时钟以8088微处理器作为CPU,用8253做定时计数器产生时钟频率,8255做可编程并行接口显示时钟和键盘电路,8259做中
4、断控制器产生中断。在此系统中,8253的功能是定时,接入8253的CLK信号为周期性时钟信号。8253采用计数器0,工作于方式2,使8253的OUT0端输出周期性的负脉冲信号。即每隔20ms,8253的OUT0端就会输出一个负脉冲的信号,此信号接8259的IR2,当中断到50次数后,CPU即处理,使液晶显示器上的时间发生变化。其中8259只需初始化ICW1,其功能是向8259表明IRx输入是电瓶触发方式还是上升沿触发方式,是单片8259还是多片8259。8259接收到信号后,产生中断信号送CPU处理。3.2、设计原理利用实验台上提供的定时器8253和扩展板上提供的8259以及键盘和数码显示电路
5、,设计一个电子时钟,由8253中断定时,小键盘控制电子时钟的启停及初始值的预置。电子时钟的显示格式HH:MM:SS由左到右分别为时、分、秒,最大记时59:59:59超过这个时间时分秒位都清零从00:00:00重新开始。基本工作原理:每百分之一秒对百分之一秒寄存器的内容加一,并依次对秒、分、小时寄存器的内容加一,六个数码管动态显示时、分、秒的当前值。3.2.1、内容利用实验台上提供的定时器8253和扩展板上提供的8259以及键盘和数码显示电路,设计一个电子时钟,由8253中断定时,小键盘控制电子时钟的启停及初始值的预置。电子时钟的显示格式HH:MM:SS由左到右分别为时、分、秒,最大记时59:5
6、9:59超过这个时间时分秒位都清零从00:00:00重新开始。3.2.2、要求本实验要求设计一个定时显示装置,用六个数码管显示时间,用小键盘控制计时,设置和显示时间。系统一运行就从00点00分00秒开始计时,并在数码管上显示时、分、秒当前值,而且,可以用键盘设置当前时间。基本工作原理:每百分之一秒对百分之一秒寄存器的内容加一,并依次对秒、分、小时寄存器的内容加一;六个数码管动态显示时、分、秒的当前值。C键:置初值,显示00:00:00G键:显示动态变化(启动表);D键:显示静态不变(表停止);E键:终止程序,返回DOS;P键:设置时:分:秒的值3.2.3、设计环境PC机一台、windows 9
7、8系统、实验箱,导线若干。3.2.4、设计所用设备8253定时器:用于产生秒脉冲,其输出信号可作为中断请示信号送IRQ2。8255并口:用做接口芯片,和小键盘相连。8259中断控制器:用于产生中断。LED:六个LED用于显示时:分:秒值。小键盘:用于控制设置。四、设计所用芯片结构4.1、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,
8、8259芯片工作于单片方式。8259引脚图如图4.1,各引脚功能如下。D7D0八条双向数据线;图4.1 8259A引脚图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
9、响应时为止)或者是高电平。8259中断矢量地址与中断信号之间的关系如表4.1所示:表4.1 8259A中断矢量表中断序号01234567功能调用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH矢量地址20H23H24H27H28H2BH2CH2FH30H33H34H37H38H3BH3CH3FH说明时钟键盘可用可用串行口可用可用可用4.2、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: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82
10、55引脚图如图4.2示,各引脚功能如下。D7D0与CPU侧连接的八条双向数据线;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复位输入信号图4.2 8255引脚图4.3、8255端口地址表4.2 8255端口地址表信号线寄存器编址IOY3A口60HB口61HC口62H控制寄存器63H4.4、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
11、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。图4.3 8253引脚图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(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引脚图如图4.3示,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
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