可任意停止启动的电子时钟.doc

可
任
意
停
止
启
动
的
电
子
秒
表

目录

一、 课程设计要求 2
二、 课程设计目的 3
三、 设计思想 3
四、 所用芯片及其工作原理介绍 3
1. 8086 3
2. 8253 4
3. 8255A 4
4. 8259A 5
5. LED 5
五、 程序流程图 6
六、 原理图 8
七、 心得体会 9
八、 致谢 10
九、 参考文献 11
十、 附录 12

一、 课程设计要求
6位LED数码显示，计时单位为1/100秒。利用功能键进行启/停控制。其功能为：上电后计时器清0，当第一次（或奇数次）按下启/停键时开始计数。第2次（或偶数次）按下该键时停止计时，再一次按启/停键时清零后重新开始计时。

二、 课程设计目的
“微机原理与接口技术”是一门实践性很强的技术基础课程。微机原理及应用课程设计是一项实践性很强的实训环节，运用所学的汇编语言及8086微处理芯片设计一个电子秒表，通过实现它的的一些基本功能，能够熟练运用汇编语言的一些基本指令，通过实践能够加深对汇编语言的理解和对8086微处理器、253可编程定时器、8259A可编程中断控制器、8255A可编程并行I/O接口芯片的基本功能的认识。在设计过程中，提高学生的实践编程能力和硬件设计能力，增加编程的信心。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培养自己分析问题解决问题的能力，微机原理及应用课程设计的过程所体现的是一种工程设计的思维方法，要学会在生活实践中运用这种思维。

三、 设计思想
电子秒表要实现的功能：用按键中断来控制整个程序，按一下KEY1启动电子秒表，再按一下暂停，按一下KEY2键清零，用六个七段数码管显示时间。整个程序涉及到8255、8253和8259三个芯片。给8253的CLK0提供一个频率为10KHZ的时钟信号， 8253的OUT0连接8259的IRQ7，8253的GATE2连接正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4000H开始的6个内存单元，然后利用8255将内存单元的数据输出到七段数码管。由于按键中断优先于8259的7号中断，所以程序只有在按一下KEY1才启动电子秒表，再按一下暂停，按一下KEY2键清零，如果超出了60分，整个程序自动重新开始。

四、 所用芯片及其工作原理介绍
1. 8086
8086CPU是16位微处理器，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1MB。8086具有一个功能相对完善的指令系统，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提供。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。有多种工作方式，此设计中选用方式2。首先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信号出现一次，计数值减1，当计数值减为0时，从OUT端输出一个低电平（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），受到“门控信号”GATE的影响，一般，仅当GATE有效时，才减1.门控信号GATE如何影响计数操作，以及输出端OUT在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
微机系统的信息交换有两种方式：并行通信接口方式和串行通信接口方式。接口电路在CPU和I/O设备之间起着信号的变换和传输的作用。8255A可为86系列CPU与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，因此，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，使用教方便。
　 并行接口是在多根数据线上，以数据字节/字与I/O设备交换信息。
　　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发一个中断请求。CPU可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，接口会自动清除状态寄存器中的标志，且撤消对CPU的中断请求。
　　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“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CPU输出下一个数据。
4. 8259A
1. IR线上提出了中断请求的中断源，即出现请求，IRR中断请求寄存器（共有8位D7～D0）对应于连接在IR0～IR7线上的外设的中断请求，哪一根输入线有请求，哪一根输入线就置1。
2. 若OCW1（IMR中断屏蔽寄存器）未使该中断请求屏蔽（对应位为0时不屏蔽），该请求被送入PR（优先权分析器）比较。否则，不送入PR比较。
3. 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。如果新进入的请求优先级较低，则8259不向CPU提出请求。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CPU提出请求。
4. 如果CPU内部的标志寄存器中的IF（中断允许标志）为0，CPU不响应该请求。若IF=1，CPU在执行完当前指令后，从CPU的INTA引脚上向8259发出两个负脉冲。
5.第一个 INTA负脉冲到达8259时，8259完成以下三项工作：
　a.使IRR（中断请求寄存器）的锁存功能失效。这样一来，在IR7～IR0上的请求信号就不会被8259接收。直到第二个INTA负脉冲到达8259时，才又使IRR的锁存功能有效。
　b.使ISR（服务中寄存器）中的相应位置1。
　c.使IRR中的相应位清0。
6.第二个INTA负脉冲到达8259时，8259完成以下工作：
　a.将中断类型码（ICW2中的值）送到数据总线上，CPU将其保存在“内部暂存器”中。
　b.如果ICW4（它设定级中断联方式之特定完全嵌套方式，将在8259的工作方式中详述ICW4）中设置了中断自动结束方式，则将ISR的相应位清0。
5. LED
LED为发光二极管构成的显示器件，亦称数码管。由7个字符段和一个小数点段组成，每段对应一个发光二极管，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COM接地，将八个字符段端a、b、c、d、e、f、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的哪个字符段送入一个高电平时，该段就被点亮，从而可从这7个字符段中被点亮的构成相应的字符显示出来。同理，COM阳极即将COM端接Vcc，其显示原理与COM阴极的基本相同，但I/O口送入低电平是相应的段才被点亮。

五、 程序流程图
开始
初始化
KEY1是否按下
赋值子程序
开中断
DELAY子函数
KEY2是否按下
显示子函数
结束
N
Y
KEY2按下偶数次或没按下
KEY1被按下奇数次

六、 原理图

七、 心得体会
八、 致谢
九、 参考文献
[1] 姚君遗《汇编语言程序设计》，南京大学出版社，1995
[2] 黄道君《微型计算机原理及应用》，高等教育出版社，2001
[3] 徐建民《汇编语言程序设计》，电子工业出版社，2002
[4] 周明德《微型计算机系统原理及应用》（第四版）， 北京：清华大学出版社，2002，
[5] 李芷主编《微机原理与接口技术》，北京：电子工业大学出版社，2002
[6] 钱晓捷《汇编语言程序设计》，电子工业出版社，2003
[7] 黄冰，覃伟年，黄知超编著 《微机原理及应用》，重庆：重庆大学出版社，2003
[8] 王成端《汇编语言程序设计》， 高等教育出版社，2003
[9] 彭楚武 《微机原理与接口技术》，湖南大学出版社，2004
[10] 许曰滨《汇编语言程序设计》，人民邮电出版社，2005

十、 附录
主程序：
PUSH DS 　　　 ；保存数据段 　
MOV AX,0000H 　
MOV DS,AX ；数据段清零
MOV AX,OFFSET IRQ7 　 ；取中断程序入口地址
ADD AX,2000H 　　　 ；加装时IP＝2000地址　
MOV SI,003C 　　 　；填8259中断7中断矢量
MOV W[SI],AX 　　　 ；填偏移量矢量　
MOV AX,0000H 　　 ；段地址CS＝0000H
MOC SI,003EH
MOV W[SI],AX 　　　 ；填段地址矢量
POP DS 　　 　；弹栈　
IN AL,21H 　　 　；读8259中断屏蔽字
AND AL,7F H 　　 　；开8259中断7
OUT 21H,AL

MOV AL,39H ;8253的计数器0为方式2，采用BCD码计数，先写低8位，后写高8位。方式控制字为00110101
OUT 43H,AL ;写入方式控制字到控制字寄存器
MOV AL,00H ；计数初值低8位
OUT 42H，AL ；写入计数初值低8位到通道0
MOV AL,10H ；计数初值高8位
OUT 42H，AL ；写入计数初值高8位到通道0

　MOV AL,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1000 0001　　
OUT 63H,AL 　　　　；写方式控制字
CALL FIRST ；调用first子程序，赋计数初值
BEGI: HLT ; 延时等待
STI ；开中断
MOV AH,01H
INT 16H 　；检测是否按了键
JZ BEJI
MOV AH,00H ；读键值
INT 16H
CMP AL,0DH 　；是否按了KEY2
JNZ A1 　
MOV SI,4000H 　
NOT [SI+04H] 　 ；偏移地址为4004H的内存单元内容取反
JMP BEGI
A1:CMP AL,1BH　 ；是否按了KEY1键
JNZ A2
CALL FIRST ；重新赋初值，相当于清零
A2: JMP BEGI

中断程序：
IRQ7：CAKK DIS ；调用DISP子程序，用来在数码管显示数据
MOV SI 4000H
CMP [SI+04H],00H 　 　；判断是否按了第2次回车键
JE A4
CALL ADDN 　 ；调用ADDN子程序，用来计数
A4:MOV AL,20H
OUT 20H,AL
CLI 　 ；关中断
IRET 　；返回

ADDN程序：
ADDN:MOV SI,4000H
ADD [SI+05H],01H ；百分之一秒加1
CMP [SI+05H],0AH 　 ；判断是否大于10
JZ A5
JMP A11
A5:MOV [SI+05H],00H
ADD [SI+04H],01H ；十分之一秒加1
CMP [SI+04H],0AH 　 　；判断是否大于10
JZ A6
JMP A11
A6:MOV [SI+04H],00H
ADD [SI+03H],01H　　 ；秒位加1
CMP [SI+03H],0AH ；判断是否大于10　
JZ A7
JMP A11
A7:MOV [SI+03H],00H
ADD [SI],01H 　 　；十秒位加1
A8:MOV [SI+02H],00H
ADD [SI+01H],01H　　 ；分位加1
CMP [SI+01H],0AH ；判断是否大于10　
JZ A7
JMP A9
A9:MOV [SI+01H],00H
ADD [SI],01H 　 　；十分位加1

CMP [SI],06H 　；判断是否大于6
JZ A8
JMP A9
A10:MOV [SI],00 　；大于60：00重新开始
A11: RET

赋初值程序：
FIRST:MOV SI,4000H
MOV AL,00H
MOV[SI],AL
MOV [SI+01H],AL
MOV [SI+02H],AL
MOV [SI+03H],AL
MOV[SI+04H],AL
RET

显示程序：
DSP: PUSH AX 　　；保存AX
MOV SI,4000H ；指向数据缓冲区
MOV DL,F7H ；1111 0111 指向数码管
MOV AL,DL ;AL=1111 0111
AGAIN:OUT 60H,AL　 ；写端口A
MOV AL,[SI]
MOV BX,4100H ；指向数码缓冲区 BX=0100 0001 0000 0000
AND AX,00FFH ； BX=0000 0000 al
ADD BX,AX ；得到显示代码 BX=0100 0001 al
MOV AL,[BX]
OUT 61H,AL ；写端口B
CALL DELAY ：调用延时程序DELAY
INC SI
MOV AL,DL
TEST AL,01H
JZ OUT
ROR AL,1 ；指向下一个数码管
MOV DL,AL
JMP AGAIN
OUT:　 POP AX ；弹出AX
RET

LEDMAP: ；数码管显示代码：
DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB 6DH,7DH.07H,7FH,6FH

DELAY: PUSH CX ;延时程序
PUSH AX
MOV CX,0010H
T1:MOV AX, 0010H
T2 :DEC AX
JNZ T2
LOOP T1
POP AX
POP CX

RET

12