1、 合肥工業大學 微機原理與接口技術課程設計報告課題名稱：數據采集儀的日歷時鐘接口電路的設計 學生班級： 姓名學號： 指導教師： 完成時間： 成績評定： 摘 要：本設計是以8086cpu為控制核心，本設計以微機原理與接口技術為基礎,以8086cpu為核心,利用inter 8253可編程定時/計數器,通過引入時鐘發生器產生標準時鐘進行精準定時，經定時器產生中斷源,采用可編程中斷控制器8259a進行中斷擴展，用可屏蔽中斷方式進行時間的采集，以可編程并行i/o接口芯片8255a擴展接口，驅動數碼管進行時間顯示。關鍵詞： 8086cpu、8253、定時、中斷8259a、8255a、數碼管正 文：近年來隨

2、著科技的飛速發展，微機原理的應用正在不斷深入，計算機系統由計算機硬件和軟件兩部分組成。硬件包括中央處理機、存儲器和外部設備。中央處理機是計算機的核心部部件，由運算器的控制器兩部分組成，主要功能是解釋指令、控制指令執行、控制和管理機器運行狀態，以及實時處理中央處理機內部和外部出現和各種應急事件；存儲器分為主存儲器和輔助存儲器，主存儲器的主要功能是存儲信息和與中央處理機直接交換信息；輔助存儲器包括磁盤機、磁帶機和光盤機等，通常只與主存儲器交換信息；外部設備包括輸入和輸出設備、轉換設備、終端設備等，如鍵盤、打印機、繪圖儀和鼠標器等。軟件通常分為兩大類：系統軟件和應用軟件。系統軟件最靠近硬件層，是計算

3、機的基礎軟件，如操作系統、高級語言處理程序等。系統軟件是計算機廠家預先設計好的。操作系統主要用于組織管理計算機系統的所有便件和軟件資源，使之協調一致、高效地運行；高級語言處理程序包括編譯程序和解釋程序等。編譯程序能將高級語言編寫的源程序翻譯成計算機執行的目標程序，解釋程序是邊解釋邊執行源程序。應用軟件處于計算機系統的最外層，是按照某種特定的應用而編寫的軟件。本設計是根據利用數據采集儀來顯示日歷，它用到8253可編程定時/計數器產生時鐘脈沖，根據時鐘脈沖的邊沿觸發來使8259可編程中斷控制器產生中斷，再以可編程并行i/o接口芯片8255a擴展接口，驅動數碼管進行時間顯示，進而在數據采集儀上進行顯

4、示。本設計的基本要求：根據題目要求編寫實驗源程序；再根據所編寫的程序連接硬件電路圖，本設計要達到的目的：1、軟件程序能夠無錯誤的運行；2、硬件電路有顯示，能夠自動產生年、月、日、時、分、秒等時間信息；3、具有功工作穩定可靠、外圍接口簡單。一、總體設計思路本設計以微機原理與接口技術為基礎,以8086cpu為核心,利用inter 8253可編程定時/計數器,通過引入時鐘發生器產生標準時鐘進行精準定時；經定時器產生中斷源,采用可編程中斷控制器8259a進行中斷擴展，用可屏蔽中斷方式進行時間的采集；以可編程并行i/o接口芯片8255a擴展接口，驅動數碼管進行時間顯示，共分為四個主要模塊，8086中央處

5、理器，8253時間定時器，8259中斷發生器，8255數碼管顯示器。各模塊之間關系如下圖所示：鍵盤輸入，時鐘初始化主控制器80868253定時8259中斷數碼管顯示8255初始化個人pc 圖1.1 系統整體結構主程序流程圖如下：開始系統初始化時鐘定時秒+1執行數碼管顯示圖1.2主程序流程圖（備注：詳細流程圖見附錄二。）二、設計方案論證1.本課程設計在驅動數碼管顯示的過程中，我們選擇了兩種方案。方案一：用8255的pa口 和pb口接數碼管的字碼端和位碼端驅動其顯示時間，通過對它進行編程,芯片可工作于不同的工作方式下。8255a芯片有三種工作方式,在本課程設計中,通過控制字,使其工作在方式0下，通

6、過pa口給數碼管送字碼，讓其顯示世世紀、年、月、日、時、分、秒，同時通過pb口給數碼管送位碼，并不斷的掃描8個數碼管的片選段，讓其顯示連續的時間，但是本課題要求實現的功能中需要顯示世紀，年、月、日，時、分、秒。同時需要鍵盤設置時間初值，而8255的端口有限，同時在鍵盤的掃描過程中，要有防抖的功能，這就大大加大的軟件編程的難度，可實現性差。方案二：8279a芯片是一種通用的可編程序的鍵盤/顯示接口器件，單個芯片就能完成鍵盤輸入和led顯示控制兩種功能。可與任何8位機接口。8279a芯片包括鍵盤輸入和顯示輸出兩個部分。若采用8279作為鍵盤/顯示器接口，則可以實現對鍵盤、顯示器自動掃描，8279主

7、要是管理鍵盤輸入和顯示器輸出的。8279可編程鍵盤顯示器接口芯片具有動態顯示驅動電路簡單、不占用cpu 的時間、可自動進行鍵盤掃描、與計算機接口方便、編程容易、系統靈活等特點所以用8279來驅動顯示更容易實現。基于上述論證，本次設計采用方案二。2.在本次課題的審題中，我們用了兩種方案。方案一：原先我們的思路是把數據采集儀的系統時間提取出來放在顯示模塊上顯示，如果按這樣的思路，我們在制作的過程中只需用到8255這塊芯片用來驅動數碼管顯示就行，可是我們在實際的制作過程中遇到了無法解決的困難：在利用dos系統功能調用（功能號位2ah、2ch）的時候出現了麻煩，在軟件調試的時候采用單步調試，當調試的2

8、a號去系統時間時，pc機自動重啟，重新試了幾次，結果一樣，后來經推測，可能是星研環境不支持該功能號調用。方案二：題目要求：能夠自動產生世紀、年、月、日、時、分、秒等時間信息，具有功耗低、精度高、工作穩定可靠、外圍接口簡單等優點。我們著眼于產生時間的功能上，再次把該題定位于電子鐘類型的時鐘發生器。重新確定思路，選定器件，經過兩個星期的團結合作，基本完成任務。在本次課題的審定上，我們選擇了方案二。三、軟件設計思路在數據采集儀的日歷時鐘的設計過程中,我們需要用到的電子芯片主要有8255和8253、8259。他們的工作原理和功能如下所述。 (一)8253芯片 intel8253芯片是一種可編程定時器/

9、計數器,它可以利用硬件電路和中斷方法控制定時,定時時間和范圍完全由軟件來確定和改變。在8253芯片內部具有3個獨立的16位計數器通道,通過對它進行編程,最高計數頻率能達到2mhz。8253還適用于許多其它的場合,如用作可編程方法頻率產生器、分頻率、程控單脈沖發生器等。在本課程設計中,8253芯片的通道0工作在方式2下,外接1m的時鐘頻率 ,同時與通道1級聯，實現兩節分頻，通過軟件編程使通道1工作在方式3下,產生周期為1s的方波，觸發8259的可屏蔽中斷ir0，進行時鐘秒的+1。 8253初始化編程如下：mov dx,com_addr ;8253的控制端口mov al,00110101b ;計數

10、器t0設置在模式2狀態,bcd碼計數out dx,almov dx,t0_addrmov al,00hout dx,al ;clk0/1000mov al,10hout dx,almov dx,com_addr ;計數器t1為模式3狀態，輸出方波,bcd碼計數mov al,01110111bout dx,almov dx,t1_addrmov al,00hout dx,almov al,20hout dx,al(二)8255a芯片 8255a是一種通用的可編程并行i/o接口芯片,它是為intel系列微處理器設計的配套電路,也可用于其它微處理器系統連接。通過8255a芯片,cpu可直接同外設相連

11、接,其負責cpu和外設之間數據傳送。通過對它進行編程,芯片可工作于不同的工作方式下。8255a芯片有三種工作方式,在本課程設計中,通過控制字,使其工作在方式0下，通過pa口給數碼管送字碼，讓其顯示世世紀、年、月、日、時、分、秒，同時通過pb口給數碼管送位碼，并不斷的掃描8個數碼管的片選段，在人眼的分辨率外，看到的是一個連續的顯示過程。8255a初始化編程如下：led_tab db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh ;共陰數碼管0-9的代碼值 mov dx,com_addmov al,10000000b ; pa pb pc為基本輸出方式out dx

12、,al轉化為可顯示的16進制數的子程序：tocharprocnearaddal,'0'cmpal,'9'jbetochar1addal,07htochar1:rettocharendp(三)8259a芯片8259a是專門為了對8085a和8086/8088進行中斷控制而設計的芯片，它是可以用程序控制的中斷控制器。單個的8259a能管理8級向量優先級中斷。在不增加其他電路的情況下，最多可以級聯成64級的向量優先級中斷系統。8259a有多種工作方式，能用于各種系統。各種工作方式的設定是在初始化時通過軟件進行的。 在總線控制器的控制下,8259a芯片可以處于編程狀態和

13、操作狀態.編程狀態是cpu使用in或out指令對8259a芯片進行初始化編程的狀態循環等待中斷。 8259初始化編程：init8259procnearmovdx,io8259_0mov al,13hout dx,almovdx,io8259_1mov al,80hout dx,almoval,09houtdx,almov al,fe ;屏蔽寄存器outdx,alretinit8259endp中斷服務程序：int_0:pushdxpushaxcallclearintjcint_0_0movdx,rd_io8259inal,dxinal,dx;判斷由哪個中斷源引起的中斷moval,countera

14、ddal,1daamovcounter,almovredisplayflag,1int_0_0:movdx,io8259_0moval,20houtdx,alpopaxpopdxiret ;中斷結束四、硬件設計思路本次課程設計硬件全部由星研實驗板star-es598pci提供。為確保連線正確，必須熟悉實驗板上各個模塊的線路連接，地址總線、數據總線及片選端等的線路結構；同時要對自己設計的電路有清晰的認識，腦海中有個整體的來龍去脈，這樣在布線時才可做到游刃有余。具體各模塊連線如下所示：1、8253連線說明：c5區：cs、a0、a1a3區：cs5、a0、a1c5區：clk0b2區：2mc5區：out

15、0c5區：clk1c5區：out1b3區：ir0c5區：gate0、gate1c1區的vcc2、8259連線說明：b3區：cs、a0a3區：cs1、a0b3區：int、intaes8688：intr、intab3區：ir0c5區：out1e5區：cs、a0a3區：cs5、a0e5區：clkb2區：2me5區：a、b、c、dg5區：a、b、c、d3、8279連線說明：e5區：cs、a0a3區：cs5、a0e5區：clkb2區：2me5區：a、b、c、dg5區：a、b、c、d（備注：詳細硬件電路圖見附錄一）五、功能模塊分析 該模塊設計思路是將世紀年月日時分秒分別保存至變量：century, yea

16、r,month,day,hour, minute,second中,每個數字對應與一個字節,通過8253定時我們在8255的porta0口檢測到低電平時調用incscd子程序,子程序中我們將更新century,year,month,day,hour,minute,second內的值,使秒加1,然后調用displaytime將century,year,month,day,hour,minute,second內的數據轉化為十六進制并顯示到數碼管上。六、課程設計總結本次課程設計在制作過程中，我們從審題到確定思路、組員分工，再到設計進程安排、查找資料，最后到著手軟硬件調試。我們組員都配合的也比較不錯，并

17、在規定時間內按質、按量完成任務。但是這之間我們也遇到許多的困難，但是經過努力都一一解決。通過這次課程設計，加強了我們的動手、思考和分析解決問題的能力。在整個設計過程中，我們按照老師給出的總體方案設計了一套電路原理和電路連接圖。通過查閱各方面資料我們編寫了程序代碼，并通過了調試，最終證實了該系統方案確實可行。在設計過程中，了解了很多元器件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時也在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設計使我懂得了理論與實際相

18、結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能夠真正掌握理論知識，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力以及團隊合作精神。在此我們真誠的感謝王敬生老師對本組的悉心指導，在王老師的幫助下，我們克服了重重困難，并最終取得理想的成果。參考文獻：1微型計算機原理及接口技術吳秀清、周荷琴著中國科技大學出版社2 微型計算機原理及接口技術實驗指導書王敬生、劉偉著合肥學院316-32位微型計算機技術及應用清華大學出版社 戴梅萼 史嘉權 編著4匯編語言程序設計南京大學出版社 姚君遺編著5匯編語言程序設計教程清華大學出版社 楊記文編附錄：附錄一：硬件電路圖附錄二：軟件流程圖

19、8086初始化8255初始化中斷服務程序：秒+1產生中斷y8259初始化n時間顯示8253初始化定時1秒附錄三：部分源程序：* .modeltinypcibar1equ14h;pci9052 i/o基地址（用于訪問局部配置寄存器）pcibar3equ1ch;8位i/o空間基地址(它就是實驗儀的基地址,也為dma & 32 bit ram板卡上的8237提供基地址)pciiprequ3ch;irq號intcsrequ4ch;pci9052 intcsr地址mask_int_9052 equ24hvendor_idequ10ebh;廠商id號device_idequ8376;設備id號.stack 100.data io8259_0dw00f0hio8259_1dw00f1hrd_io8259dw0000hio_bit8_baseaddress dw?pci_io_baseaddress0 dw?pci_irq_numberdb?int_maskdb?int_vectordb?int_csdw?;保護原中斷入口地址int_ipdw?msg0db'bios不支持訪問pci $'msg1db'找