电子钟王天宇 PB12210258李韧 PB12210238杨征元 PB12210247.docx

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电子钟王天宇PB12210258李韧PB12210238杨征元PB12210247

微机原理与系统综合实验

实验题目：

电子钟

小组成员：

李韧杨征元王天宇

PB12210238PB12210247PB12210258

院系：

信息科学技术学院

时间：

2014年夏季学期

综合实验电子钟

王天宇PB12210258，李韧PB12210238，杨征元PB12210247

一．实验目的

1.熟练掌握8254定时和计数的应用，了解各方式的波形特征，熟悉8254的编程。

2.掌握8255的工作方式及其应用，了解数码显示的基本原理，熟悉8255的编程。

3.熟练掌握中断向量的设置程序的编写，掌握8259中断控制器的工作原理。

4.能够利用各个芯片的特性，掌握各芯片连接方法，开发思维，自主设计，完成实际应用。

二．实验设备

IA-32架构的微机系统及应用教学平台一套。

三．实验基本原理

1.8254

计数初值公式为：

n=fCLKi÷fOUTi

其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。

图3-3-1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。

8254的工作方式如下述：

（1）方式0：

计数到0结束输出正跃变信号方式。

（2）方式1：

硬件可重触发单稳方式。

（3）方式2：

频率发生器方式。

（4）方式3：

方波发生器。

（5）方式4：

软件触发选通方式。

（6）方式5：

硬件触发选通方式。

图3-3-18254的内部接口和引脚

8254的控制字有两个：

一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。

这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。

控制字格式如表3-3-1所示。

表3-3-18254的方式控制字格式

2.

8255

并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。

CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位或32位等。

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--双向选通工作方式。

8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图3-1-1所示。

图3-1-18255控制字格式

3.8259

8259的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。

8259的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。

ICW1-ICW4各命令字格式如图2-1-2所示，OCW1-OCW3各命令字格式如图2-1-3所示，其中OCW1用于设置中断屏蔽操作字，OCW2用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259内部寄存器的读出命令。

图2-1-2（a）ICW1格式

图2-1-2（b）ICW2格式

图2-1-2（c）ICW3格式

图2-1-2（d）ICW4格式

图2-1-3OCW命令字格式

在硬件系统中，8259仅占用两个外设接口地址，在片选有效的情况下，利用A0来寻址不同的寄存器和命令字。

对寄存器和命令的访问控制如表2-1-1所示。

表2-1-18259寄存器及命令的访问控制

四.实验内容

利用8254,8255,8259制作电子钟要求在数码管上显示时分秒。

（1）.接线

8254：

CLK0接18.342KHZ时钟，GATE0接+5V，OUT0接8259的IR1

8255：

PB0~PB6接数码管引脚，PA5~PA0接X1~X6。

（2）.实验设计过程

8254产生1s脉冲充当中断信号，8259产生中断，8255控制刷新数码管，计数函数以及显示函数。

其中显示函数死循环实现，计数函数在中断服务程序内操作。

8254：

使用提供的时钟源经方式3分频产生1Hz的方波时钟脉冲，分频参数为4500。

8259：

接收8253产生的中断，给CPU提供中断，使程序进入中断调用，中断一秒一次。

8255：

通过A口选通使数码管轮流显示，通过B口控制数码管引脚电平，产生相应的数字。

中断服务程序：

计时值由空间TIME存放，定义有六个DB数据域，初值均为0，低位到高位依次分别代表秒：

分钟：

小时。

中断服务程序内首先对其中最低位自增，并逐位判断是否需要进位。

由于中断服务程序每一秒触发一次，便可实现电子钟功能。

时间显示程序：

显示通过刷新数码管实现。

即以刷新显示一遍（6个数）为

一周期。

先显示最低位：

由TIME最低位数值换码得到相

应信号，由8255B口方式0输出，8255A口方式0输出

对应选通信号（0FEH）。

之后显示次低位，选通信号移位

（通过ROL），在第五个数码管上显示次低位。

直至一个

周期全部显示完。

显示后引入较小的延迟，增加显示稳

定性（因为输出新的时间与选通信号始终有一个很小的

延迟，故将正确的显示加延迟可提升那部分占空比，使

显示更稳定），但仍使刷新率高到人眼无法分辨以实现刷

新显示。

完成一个周期后，循环重新初始化，继续进行

显示。

显示过程中收到中断信号就终止显示，转入中断

（计数）处理。

（3）.程序代码

IRQ_IVADDEQU01C8H;IRQ10对应的中断矢量地址

IRQ_OCW1EQU0A1H;IRQ10对应PC机内部8259的OCW1地址

IRQ_OCW2EQU0A0H;IRQ10对应PC机内部8259的OCW2地址

IRQ_IMEQU0FBH;IRQ10对应的中断屏蔽字

CS2EQU3040H;片选CS2对应的端口始地址

MY8254_COUNT0EQUCS2+00H;8254计数器0端口地址

MY8254_MODEEQUCS2+03H;8254控制寄存器端口地址

CS0EQU3000H

MY8255_AEQUCS0+00H

MY8255_BEQUCS0+01H

MY8255_CEQUCS0+02H

MY8255_MODEEQUCS0+03H

DATASEGMENT

IMRRDB（?

）

DTABLEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,

7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

TIMEDB0,0,0,0,0,0；时间数值存到TIME，由低到高依次是

秒个位、秒十位、分个位、分十位、小时的个位，小时的十位

PICKDB0FEH

DATAENDS

STACK1SEGMENTSTACK

DW256DUP（?

）

STACK1ENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVDX,MY8255_MODE；初始化8255

MOVAL,00000000B

OUTDX,AL

MOVDX,MY8254_MODE；初始化8254

MOVAL,00110111B

OUTDX,AL

MOVDX,MY8254_COUNT0

MOVAL,00H

OUTDX,AL

MOVAL,45H；设置1s中断

OUTDX,AL

CLI

MOVAL,72H；设置中断向量

MOVAH,35H

INT21H

PUSHES

PUSHBX

PUSHDS

MOVDX,OFFSETCHIHAYA

MOVAX,SEGCHIHAYA

MOVDS,AX

MOVAL,72H

MOVAH,25H

INT21H

POPDS

INAL,IRQ_OCW1

MOVDX,IRQ_OCW1

MOVIMRR,AL

ANDAL,0FBH

OUTDX,AL

STI；打开中断，之后触发端有脉冲即可进入服务程序，无中断则不断刷新数码管以显示时间

SHOWPP:

MOVDX,MY8255_A；数码管显示程序

MOVAL,0FEH

MOVPICK,AL；PICK用于存储AL的数值，以循环显示

OUTDX,AL

MOVDI,OFFSETTIME

MOVCX,6

SHOWP:

MOVAL,[DI]

MOVBX,OFFSETDTABLE

XLAT

MOVDX,MY8255_B

OUTDX,AL

CALLDELAY

INCDI

MOVDX,MY8255_A

MOVAL,PICK

ROLAL,1；循环移位,依次选通

OUTDX,AL

MOVPICK,AL

LOOPSHOWP

JMPSHOWPP

QUIT:

CLI

POPDX

POPDS

MOVAL,72H

MOVAH,25H

INT21H

MOVDX,IRQ_OCW1

MOVAL,IMRR

OUTDX,AL

STI

MOVAX,4C00H

INT21H

CHIHAYAPROCNEAR；时间计数及处理中断程序，中断一次秒数加一，然后判断是否需要进位。

需要，则进位，然后判断高位是否需要进位，依次进行下去；不需要则退出中断。

PUSHAX

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVDI,OFFSETTIME

MOVAL,[DI]

INCAL

CMPAL,10

JNZNEXT

MOVAL,0

MOV[DI],AL

INCDI

MOVAL,[DI]

INCAL

CMPAL,6

JNZNEXT

MOVAL,0H

MOV[DI],AL

INCDI

MOVAL,[DI]

INCAL

CMPAL,10

JNZNEXT

MOVAL,0H

MOV[DI],AL

INCDI

MOVAL,[DI]

INCAL

CMPAL,6

JNZNEXT

MOVAL,0H

MOV[DI],AL

INCDI

MOVAL,[DI]

INCAL

CMPAL,10

JNZNEXT

MOVAL,0H

MOV[DI],AL

JMPQUIT1

NEXT:

MOV[DI],AL

QUIT1:

MOVDI,OFFSETTIME；判断是不是24点，若是则“小时”清零

MOVAL,[DI+4]

CMPAL,4

JNZQUIT2

MOVAL,[DI+5]

CMPAL,2

JNZQUIT2

MOVAL,0

MOV[DI+5],AL

MOV[DI+4],AL

QUIT2：

MOVDX,IRQ_OCW2；向PC机内部8259发送中断结束命令

MOVAL,20H

OUTDX,AL

MOVAL,20H

OUT20H,AL

POPAX

STI

IRET

CHIHAYAENDP

DELAYPROCNEAR；延时，调整数码管显示频率，使数字显示清晰而无其他混杂

PUSHCX

MOVCX,0FFFH

D1:

MOVAX,00FFH

D2:

DECAX

JNZD2

LOOPD1

POPCX

RET

DELAYENDP

CODEENDS

ENDSTART

（4）.实验结果

时钟格式——X1X2:

X3X4:

X5X6（时:

分:

秒）

X6不断加一计数，计到10，则X5加一，X6清零；X5计到6，则X4加一，X5清零；X4计到10，则X3加一，X4清零；X3计到6，则X2加一，X3清零；X2计到10，则X1加一，X2清零。

下为实验室的实物照：

五.实验总结

本实验综合性较强，综合应用了8255,8259,8254三个芯片，很好地锻炼了综合能力，将平常所学的分立的知识有机的结合了起来。

实验过程中也遇到了一些问题，比如延时不够理想，出现了字形不清晰等，通过对程序进行了多次调试和修改，最终理想地得到了符合要求的最终结果。

多次实验下来，我们都感觉到了实际应用和理论学习确实有一定的差距，也在实验过程中不断强化了课本上的知识，受益匪浅。