微机8253秒表课程设计报告.docx

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微机8253秒表课程设计报告

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微机8253秒表课程设计报告（总24页）

秒表程序设计

摘要：

本课程设计旨在设计一个秒表计时并储存计时的程序，可控制秒表的计时开始及结束，实现秒表的准确计时，存储计时数据，翻阅计时数据，清除计时数据等功能。

本程序是基于8086微机系统设计，在MasmforWindows软件下采用汇编语言编写，通过选择8253定时器0，工作方式3，输出周期为10ms的方波，产生稳定延时，调用各种中断完成程序各逻辑模块设计，通过键盘扫描得到输入的值，执行对应功能。

每10ms计时一次，每60秒一次循环，存储数据设定为最多20组，可随时存入数据，操作自由度极高，经测试，60秒计时误差不超过%，可实现准确计时及存储功能。

关键字：

秒表、显示计时、存储计时、汇编

1设计任务分析与方案选择

本设计需实现秒表稳定计时，并显示，需要存储计时数据时可立即将当前计时数据存入缓冲区，暂停计时时立即结束并可复位或者继续计数或者查看存储数据，在查看数据时可前后翻阅存储数据，并可清除，当退出查看数据后可使秒表继续计数或复位。

1.1方案选择

1.1.1系统硬件设计选择

本设计采用8253定时器0，工作方式3获得周期为10ms的稳定计时单位，使用8086CPU进行译码,当定时到1s的时候产生一个中断信号，在中断服务程序进行秒的计数，并送入相应的存储单元，8259芯片提供中断，并用8255的A口接七段数码管的段选信号，B口接七段数码管的位选信号。

1.1.2系统软件设计选择

在代码实现上，对于按键的输入上可以直接读取或是先扫描键盘再读取，本设计只存在各逻辑功能之间的转换，因此选择先扫描键盘再读取的方法，可提高代码的容错率及可操作性；使用宏定义及光标定位的方法，并配合各种中断设计界面图形及字体颜色，宏定义可以减少代码的重复度，且便于修改功能，可任意调用，通过定位光标可确定输出位置，可实现同一位置的动态输出；对于时间的扫描，可以选择直接读取系统当前的时间或是读取系统时钟的计时单位，前者的读取直接是BCD码非常便于输出显示，后者需要不停的读取计时单位读取次数非常多，而且结果不是BCD码，需要做判断转换输出，此设计采用读取系统时钟的计时单位，虽然需要不停的读取计时单位读取次数非常多，而且结果不是BCD码，需要做判断转换输出，但是经过与实际情况比较，后者的计时更为准确，区分度更大。

2详细设计

理论分析与计算

此设计需要实现单位为1秒的秒表稳定计时，8253定时器0工作方式3，外部提供一个时钟作为CLK信号，频率f=，为得到周期为10ms的方波，应对8253定时器设置计数初值为×10×10^-3=11932。

因此，8259A每隔10ms向CPU申请一次中断。

可用10作为基本计时单位，此设计的毫秒每一个计时单位改变一次，要达到1秒的计时，需要的计时单位为：

1000ms/10=100，则计数满足100个计时单位时，即毫秒计时到100时，秒位加1，完成1秒稳定计时。

算法设计

本设计的算法包括键盘检测及读取、秒表计时及输出，数据存储、数据操作、界面及提示词设计。

键盘检测及读取

使用21H中断的0BH中断检测是否有键盘按下，如果没有键盘按下则继续检测，如果有键盘按下使用21H中断的08H中断判断是否为所设定的值，如果不是，继续检测输入，如果是便按逻辑进行。

秒表计时及输出

使用8253定时器0，工作方式3获得的周期为,10ms的方波作为计时单位，调用1CH中断，读取1CH原中断向量，并设置中断向量，取计时处理程序偏移地址及段地址，计时处理程序中毫秒加一直到100ms，秒位便加一，毫秒清零，继续计时。

定位光标，在光标位置输出计时，显示格式为00:

00:

00，计时显示采用高位低位分开显示，将计时数值除以10，得到商和余数，商作为高位，余数作为低位，当计时单位满1后，毫秒位加1毫秒，毫秒计时到100，秒位加1并动态显示。

数据存储

在数据段中定义一个大小为40字的全为0的缓冲区用于存储计时数值，在代码段中合适位置取缓冲区的偏移地址给寄存器，存储方式采用高位低位分开存储的方式，将秒数值除以10，商存前一个字节，余数存后一个字节，存完高位后寄存器指向下一个字节存低位，低位存完之后寄存器再指向下一字节，用于存储毫秒计时的高位。

数据操作

定义光标，取缓冲区的偏移地址给寄存器，在合适位置从第一次存储的数据开始显示，此时寄存器指向第一个字节，调用21H的0BH检测键盘输入，如有键盘输入，调用21H的08H检测键入值，当接收操作为查看下一个存储数据时，寄存器加2，指向下一组数据的高位，并调用21H的09H中断显示当前数值，寄存器加一，调用21H的09H中断显示当前所指数据；当接收操作为查看上一个存储数据时，寄存器减二，指向上一组数据的高位，并调用21H的09H中断显示当前数值，寄存器加一，调用21H的09H中断显示当前所指数据；当接收操作为清除当前数据时，将0存入当前寄存器所指字节及下一字节，并调用21H的09H中断显示当前数值：

00:

00；当接收操作为返回计时时，判断键入，跳转到相应操作。

界面及提示词设计

在数据段定义提示语句字符串，使用10H的02H中断定位光标，在代码段中相应位置取代码段的偏移地址，使用21H的09H中断显示字符串，使用宏定义，拥有两个参数，一个是光标位置，所在行数和列数，调用10H的02H中断置光标，调用21H的09H显示字符，可实现在任意位置显示任意字符，用此宏定义绘制计时区及记忆区图形，搭配10H的06H中断可在任一区域进行显示，为使各区域鲜明区分，改变10H的06H中断中出口参数BH的值，设置各字符串为不同颜色，实现彩色输出，增强观赏性。

硬件电路设计

1．193MHZ

图1，硬件电路设计

在整个电子钟的设计中。

我们使用8253用于定时功能，由于8259的中断只能是电平与电缘触发，所以我们选择电缘触发。

由于我们选择一次写入计数初值后的能循环进行，所以我们选择工作方式0在每次的计数初值的N-1是产生一个脉冲。

在CLK0引脚接入的时钟周期，而将计数初值写为11932,继而在OUT0会在每1ms产生脉冲，在控制字的时候采用二进制计数，所以其控制字为00110110B，所以8253能产生准确的计时功能。

8255A芯片，将8255A的A,B口均工作在工作方式0的下，且为输出控制LED的位选与片选，而C口用于修改时间用，同样工作于方式0低四位输出。

所以其控制字为81H。

8259A芯片用于产生中断信号去自动修改秒针。

所以只需将8259的IR0产生中断，其他未屏蔽，单片8259，上升沿中断，要写ICW4，中断号为20H，工作在8086方式。

软件设计

在软件实现上，对于按键的输入上采用DOS系统功能，通过功能号0BH对应功能扫描键盘判断是否有按键被按下，如果有则通过功能号08H对应功能读取键盘缓冲区得到按键输入信息。

1S定时采用8253定时器0，工作方式3获得10ms稳定计时单位，设置1CH中断向量，程序进行时，不断读取1CH中断服务程序是否计数到1个计时单位。

计时储存采用高位低位分开存储到DW类型的缓冲区中方法，读取存储也采用高低位分别读取的方法。

界面设计采用定义宏定义的方法，参数包括光标定位位置及需要输出的字符串，调用INT10H的06H中断设置每个区域的显示及字符串的颜色。

软件代码流程图：

图2：

设计流程图

图2为设计流程图，程序运行时会等待输入，当输入为S，便开始计时，开始计时时可输入E或者R，输入R，存储当前计时；输入E，暂停计数，程序在此等待输入，当输入为C，继续计数；当输入为D，重新计数；当输入为W，查看存储区所存储数据，存储区显示第一次存储的数据，等待输入，当输入为N，查看下一组存储数据；当输入U，查看上一组存储数据；当输入D，清除当前组数据；当输入B，返回计时区，等待输入。

3系统调试与效果分析

运行效果图：

图3为程序开始界面，按下S开始计时

图3：

程序开始界面

图4为程序开始计时界面，按下R存储当前计时，按下E暂停计时

图4：

程序运行界面

图5为存储区显示界面，按下N，查询下一组存储数据，按下U查看上一组存储数据，按下D清除当前组数据，按下B返回计时区重新等待操作。

图5：

存储区显示界面

图6，为当前存储清零，按下U，显示上一组，按下N，显示下一组，按下B，返回计时。

图6：

清除当前存储区

4问题解决

计时精度

初版设计采用1AH的00H中断读取系统时钟进行直接计时判断，在程序开始的地方判断是否满足18个计时单位，满足则加1秒，此程序是在所有后面判断键盘输入、存储数据等操作之后才清零计时单位，重新计数判断，在循环设计中，由于每行指令的执行都会消耗一定的时间，这就造成了在执行其他代码时计时单位没有继续计数，使本来计时周期为1秒变为不止一秒，经测试，60秒计时产生误差超过25%，完全达不到秒表计时标准，未解决计时单位计数与代码执行的同步问题，为解决此问题采用了更改中断向量1CH的办法，使用8253定时器0，工作方式3，设置计数初值为11932，并在任意代码执行的同时读取计时单位计数数值，这就避免了其他代码执行时计数并不进行的问题，经测试，60秒计时产生误差不超过%，达到秒表计时标准。

各逻辑之间的相互跳转

在对键入值进行判断后会有各逻辑之间的跳转，使用JZ,JNZ等条件转移指令时会出现错误，导致程序跳转到非理想位置，由于这个设计主要是各逻辑之间的跳转，因此我将各逻辑转移绘制成流程图，并标明所需的跳转转移指令，解决各逻辑之间错误转移的问题。

使用条件转移指令跳转时可能会发生跳转指令错误，是因为这些跳转指令的跳转范围是有限的，当跳转范围在128B之内时才能使用这些指令，超过了需要使用长跳转指令。

对数据的存储

数据存储的缓冲区的类型为DW，有两个字节，在存储时采用的是高低位分开存储的方式，存储低位时使用的是MOV[DI+1],DL，这个指令可实现将DL中的值存入DI+1这个字节，存下一组数据时只INCDI了一次，造成存储错误，后来经查阅资料发现即便执行了MOV[DI+1],DL，DI实际指向的单位仍然是高位字节，因此在程序结束后应INCDI四次才能指向下一组数据的高位。

参考文献

[1]黄玉清，刘双虎，杨胜波，微机原理与接口技术，2015,8

（2）：

170-187.

附件清单

程序：

;----设置图形显示宏定义-----

DISMACROLOCAT,CODE

PUSHDX

PUSHBX

PUSHAX

MOVDX,LOCAT;设置光标位置

MOVBH,00

MOVAH,02H

INT10H

MOVDL,CODE;输出字符串

MOVAH,02H

INT21H

POPAX

POPBX

POPDX

ENDM

DATASEGMENT

MSDB0

SECDB0

MSECDB0

MINDB0

FLAGDB0

SFLAGDB0

INIEDW0

INIBDW0

MIDB'00:

$'

MEMDW40DUP（'0'）

SPACEDB'$'

NULINEDB3DUP（0）,'$'

WSTRDB"00:

00:

00",'$'

TITDB'********CurriculumDesign********$'

OPERATIONDB'Operation:

$'

PROMPT1DB'zone:

Input"S"Start,"R"Remember,"C"Continue,"D"diaplasis,"E"Exit$'

PROMPT2DB'zone:

Input"N"Next,"U"Up,"D"Delete,"B"Back$'

TIP1DB'OperatingTimeZone$'

TIP2DB'OperatingMemoryZone$'

NAMDB'---ByCaiLiqiang$'

DATAENDS

STACKSEGMENT

STADB256DUP（0）

TOPEQU$-STA

STACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MAINPROCFAR

;;;;;;;;;;;;

XORAX,AX

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVAX,STACK

MOVSS,AX

MOVAX,TOP

MOVSP,AX

MOVDI,OFFSETMEM

CALLCLRTIP;标题初始化函数

;-----标题-----

MOVDH,00H

MOVDL,15H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETTIT

MOVAH,09H

INT21H

CALLCLROPR;提示初始化

;-----操作-----

MOVDH,02H

MOVDL,00H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETOPERATION

MOVAH,09H

INT21H

;-----操作区提示-----

MOVDH,03H

MOVDL,00H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETPROMPT1

MOVAH,09H

INT21H

MOVDH,04H

MOVDL,00H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETPROMPT2

MOVAH,09H

INT21H

;-----计时区-----

CALLCLRTIM;计时区初始化

MOVDH,06H

MOVDL,05H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETTIP1

MOVAH,09H

INT21H

;-----计时图形----

DIS070EH,'*'

DIS070FH,'*'

DIS0710H,'*'

DIS0711H,'*'

DIS0814H,'*'

DIS0916H,'*'

DIS0A18H,'*'

DIS0B1AH,'*'

DIS0D1BH,'*'

DIS0E1BH,'*'

DIS101AH,'*'

DIS1118H,'*'

DIS1216H,'*'

DIS1314H,'*'

DIS1411H,'*'

DIS1410H,'*'

DIS140FH,'*'

DIS140EH,'*'

DIS130BH,'*'

DIS1209H,'*'

DIS1107H,'*'

DIS1005H,'*'

DIS0E04H,'*'

DIS0D04H,'*'

DIS0B05H,'*'

DIS0A07H,'*'

DIS0909H,'*'

DIS080BH,'*'

;-----记忆区-----

CALLCLRMEM

MOVDH,06H

MOVDL,2DH

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETTIP1

MOVAH,09H

INT21H

;-----记忆区图形-----

DIS072EH,'*'

DIS0731H,'*'

DIS0733H,'*'

DIS0735H,'*'

DIS0737H,'*'

DIS0739H,'*'

DIS073BH,'*'

DIS073EH,'*'

DIS093EH,'*'

DIS0B3EH,'*'

DIS0D3EH,'*'

DIS0F3EH,'*'

DIS113EH,'*'

DIS133EH,'*'

DIS143EH,'*'

DIS143BH,'*'

DIS1439H,'*'

DIS1437H,'*'

DIS1435H,'*'

DIS1433H,'*'

DIS1431H,'*'

DIS142EH,'*'

DIS132EH,'*'

DIS112EH,'*'

DIS0F2EH,'*'

DIS0D2EH,'*'

DIS0B2EH,'*'

DIS092EH,'*'

DIS072EH,'*'

;-----名字-----

CALLCLRNAME

MOVDH,16H

MOVDL,3EH

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

MOVDX,OFFSETNAM

MOVAH,09H

INT21H

CALLLIGHT

CALLSHOWALL;计时

MAINENDP

;;;;;;;;;;;;;子程序;;;;;;;;;;;;

;-----显示存储数据程序-----

WATCHPROC

MOVDI,OFFSETMEM;把MEM的偏移地址送DI

MOVDL,[DI];输出第一个保存数据

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

ADDDL,48

MOVDL,[DI+1];输出第一个保存数据

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,':

'

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,[DI+2];输出第一个保存数据

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

ADDDL,48

MOVDL,[DI+3];输出第一个保存数据

MOVAH,02H

INT21H

X:

MOVAH,0BH;利用INT21H/0BH功能号，检测是否有键盘按下

INT21H

CMPAL,00H

JZX;没有键入，转X

MOVAH,08H;有键入，调用INT21H/08H,检测键入值

INT21H

JMPX5

X0:

CMPAL,'n';'n'判断是否查看下一个数据

JZX1;是，执行X1,查看下一个数据

JMPX2;否，执行X2

X1:

;查看第一个数据

INCDI

INCDI

INCDI

INCDI

CALLDISMEM

MOVDL,[DI]

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,[DI+1]

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,':

'

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,[DI+2];输出第一个保存数据

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

ADDDL,48

MOVDL,[DI+3];输出第一个保存数据

MOVAH,02H

INT21H

MOVAH,08H;有键入，调用INT21H/08H,检测键入值

INT21H

CMPAL,'d';'d'判断是否清除

JZX4;清除

JMPX5;不清除继续检测

X2:

CMPAL,'u';'u'检测是否查看上一个数据

JZX3;是，查看上一个数据

JMPX5;否，继续检测

X3:

;查看上一个数据

DECDI

DECDI

DECDI

DECDI

CALLDISMEM

MOVDL,[DI]

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,[DI+1]

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,':

'

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,[DI+2];输出第一个保存数据

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

ADDDL,48

MOVDL,[DI+3];输出第一个保存数据

MOVAH,02H

INT21H

MOVAH,08H;有键入，调用INT21H/08H,检测键入值

INT21H

CMPAL,'d';'d'否清除

JZX4

JMPX5

X4:

CALLDISMEM

MOVDL,00H;清除当前数据，00

MOV[DI],DL

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

MOV[DI+1],DL

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,':

'

MOVAH,02H

INT21H

MOVDL,00H;清除当前数据，00

MOV[DI+2],DL

ADDDL,48

MOVAH,02H

INT21H

MOV[DI+3],DL

MOVAH,02H

INT21H

MOVAH,08H;有键入，调用INT21H/08H,检测键入值

INT21H

X5:

CMPAL,'b';'b'判断是否返回主程序

JNZX0;否，继续检测

PUSHAX

PUSHBX

PUSHDX

MOVDH,0EH

MOVDL,34H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

POPDX

POPBX

POPAX

MOVDX,OFFSETSPACE

MOVAH,09H

INT21H

RET;返回

WATCHENDP

;-----计时显示光标定位程序------

LIGHTPROCNEAR

PUSHAX

PUSHBX

PUSHDX

MOVDH,0DH

MOVDL,0DH

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

POPDX

POPBX

POPAX

RET

LIGHTENDP

;-----显示存储光标定位程序

DISMEMPROC

PUSHAX

PUSHBX

PUSHDX

MOVDH,0EH

MOVDL,35H

MOVBH,00H

MOVAH,02H

INT10H

POPDX

POPBX

POPAX

RET

DISMEMENDP

;-----标题初始化程序-----

CLRTIPPROC

MOVAL,1

MOVCX,0000H

MOVDX,0050H

MOVBH,0CH

MOVAH,06H

INT10H

RET

CLRTIPENDP