精编完整版微型计算机基于8086cup数字时钟毕业论文任务书.docx
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精编完整版微型计算机基于8086cup数字时钟毕业论文任务书
课程设计任务书
专业
自动化
班级
姓名
设计起止日期
2013.12.16~2013.12.20
设计题目:
基于8086CPU的数字时钟的设计
设计任务(主要技术参数):
1、利用实验系统上提供的8253和LED数码显示等电路,设计一个电子时钟;
2、格式如下:
6个数码由左向右分别显示为:
时、分、秒。
指导教师评语:
成绩:
签字:
年月日
课程设计说明书NO.1
1引言
随着在现代技术进步,电子产品越来越多的在生活中出现,服务于人们的生活,从简单的电子手表,到人人必备的手机,我们都可以看到电子时钟的身影。
本系统就是基于8086系统,配合8255和8253芯片开发的一个数字电子时钟,有显示时分秒的功能。
2设计方案论证
2.1一秒定时方案的选择
运用8253产生周期为2秒的方波,通过8255芯片的A、B、C口读取电平高低,判断电平变化,进而判断1秒延时是否已经到达,这种方法可以写成子程序,执行返回就近似于1秒延时。
2.2时钟时分秒的处理方式选择
时钟的时分秒的处理方法实际上时数学逻辑问题。
在编辑过程中我想到两种解决方案。
方案一:
将时分秒当做三个数据进行处理,设置三个数据空间,作为是分秒的数据缓存区,再将缓存区的内容转换成显示数据。
每次延时之后判断“秒”是否应该向“分”进位,“分”是否应该向“时”进位,“时”是否已经超过24.这个过程理论上可以实现,但是逻辑判断较为繁琐。
方案二;将时分秒分成六位,放在显示数据缓存区里,每次一秒延时之后判断是否向高位进一,若还不进一,则跳回最低位,再次进行一秒延时;由于秒和分都是60进制,处理方法一样,而“时”是24进制,应该进行额外处理。
2.3八段数码管动态显示
对于8279八段数码管的显示需要入码位和段码,因此采用74LS373作为位码输出端口,8255的A、B、C口作为段码输出口。
通过CPU输出数据进行位码选择,经74LS373
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课程设计说明书NO.2
输出到位码输入口;设置到六位数据缓存区,经过换码可以取得相应的段码输出到段码
输入口,并简单延时,就可以显示了。
2.4系统原理
通过并行接口芯片8255和8086计算机的硬件相连,以及通过8253一秒延时的方法,来实现适中的计时功能。
8086工作在最小模式,5255芯片片选端接到CPU的片选段CS0,A口组委输出口,B口作为输入口,B口的第一位用于检测电平;8253片选端接到CPU的片选段CS2,用于锁存位码。
一秒计时和功能有软件控制进行。
3系统硬件设计
3.18086简介
Intel8086是16位的微处理器(其内部总线为16位,外部总线为8位,故称为准16位微处理器),它采用HMOS工艺40条引脚封装。
8086工作时使用5V电源,时钟频率5MHz(8086-1为10MHz,8086-2为8MHz)它有20根地址线,故可寻址的内存空间为1MB【2】。
(1)8086的主要特性
(a)8086CPU数据总线为16位,8088CUP数据总线为8位。
(b)地址总线都是20位,低16位用于数据总线复用,可直接寻址为1MB的存储空间。
(c)有16位的端口地址,可以寻址64KB的IO端口。
(d)有99条基本指令,指令功能强大。
(e)有9种基本寻址方式。
(f)可以处理内部和外部中断,外部中断源多达256个。
(g)兼容性好,8086、8085在源程序一级兼容。
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课程设计说明书NO.3
(i)支持单处理器或多处理器系统工作。
(2)8086CPU寄存器结构
8086CPU中有14个16位的寄存器,其中有4个16位的通用寄存器,2个16位指针寄存器,2个16位变址寄存器,1个16位指令指针及1个16位标志寄存器【8】。
通用寄存器包括累加器AX,基址寄存器BX,计数寄存器CX,数据寄存器DX四个寄存器,位于CPU的EU中,每个数据寄存器可存放16位操作数,也可拆成两个8位寄存器,用来存放8位操作数。
指针和变址寄存器包括:
堆栈指针SP、基址指针BP、源变址寄存器SI、和目的变址寄存器DI四个16位寄存器,可以来存放数据和地址。
段寄存器包括:
代码段寄存器CS,数据段寄存器DS,附加段寄存器ES,堆栈段寄存器SS【4】。
3.28255简介
8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行IO接口芯片,它具有A、B、C三个并行接口,并行接口是以数据的字节为单位与IO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、32位
等。
用+5V单电源供电,能在以下三种方式下工作:
方式0--基本输入出方式、方式1--选通输入出方式、方式2--双向选通工作方式【3】。
8255的内部结构及引脚图如图2所
示。
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课程设计说明书NO.4
图48255内部结构及引脚
图28255内部结构及引脚图
具体的各引脚功能如下【3】:
D0~D7为双向数据信号线,用来传送数据和控制字。
RD为读信号线,与其它信号线一起实现对8255接口的读操作通常接系统总线的IOR信号。
WR为写信号线,与其它信号一起实现对8255的写操作,通常接系统总线的IOW。
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课程设计说明书NO.5
CS为片选信号线,当它为低电平(有效)时,才能选中该8255芯片,也才能对8255进行操作【6】。
A0,A1为口地址选择信号线。
8255内部有3个口;A口,B口,C口,还有一个控
制寄存器,它们可由程序寻址。
A0,A1上的不同编码可分别寻址上述3个口和一个控制寄存器,具体规定如表1所示。
表18255的寻址方式
A1
A0
选择
0
0
A口
0
1
B口
1
0
C口
1
1
控制寄存器
通常A0,A1分别接系统总线A0和A1,它们与CS一起来决定8255的接口地址。
RESET为复位输入信号。
此端上的高电平可使8255复位。
复位后,8255的A口,B口,C口均被定为输入状态【9】。
PA0~PA7为A口的8条输入输出信号线。
PB0~PB7为B口的8条输入输出信号线。
PC0~PC7,8条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线,也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线【7】。
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课程设计说明书NO.6
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所示【4】。
图
图3置位复位控制字格式
8255的寻址:
8255占外设编址的4个地址,即A口,B口,C口和控制寄存器各占一个外设接口地址。
对同一个地址分别可以进行读写操作。
例如,读A口可将A口的数据读出;写A口可将CPU的数据写入A口并输出【8】。
如表2为方式0下系统的输入输出组合,其中分为A,B组,A组分为A口和C口,B组分为B口和C口【1】。
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表2方式0下,8255的16种输入输出组合
A组
B组
A口(PA0---PA7)
C口(PC4---PC7)
B口(PB0---PB7)
C口(PC0---PC3)
入
入
入
入
入
入
入
出
入
入
出
入
入
入
出
出
入
出
入
入
入
出
入
出
入
出
出
入
入
出
出
出
出
入
入
入
出
入
入
出
出
入
出
入
出
入
出
出
出
出
入
入
出
出
入
出
出
出
出
入
出
出
出
出
3.3七段LED显示器及其接口
七段LED显示器:
由七个发光段构成,每段均为1个LED二极管。
通过控制不同段的点亮和熄灭,显示出16进制数字或字符【10】。
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七段LED显示器有共阳极和共阴极两种结构,如图5所示的七段LED实际上包含8个LED(7段字形加上小数点DP)。
1位LED显示器有1根位选线和8根段选线,段选线控制字符的选择,位选线控制显示位的亮和暗。
LED数码管采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成,其内部结构为一个PN结,具有单向导电性。
从图5可以看出,要是数码管显示数字,有两个条件:
(a)是要在VT端(38脚)加正电源;
(b)要使(a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。
这样才能显示的。
将七个发光管进行组合,排列成数字图形8,再根据需要控制七个管的亮与灭,即可显示出定义数字【10】。
LED技术参数说明:
发光二极管的压降一般为1.5-2.0V,即工作电压要求不高,而且构造简单,其工作电流一般取10-20mA为宜【4】。
图4七段LED显示器
3.4连线设计
以下为间断,其中8255片选端接到CS0,PA口接到数码管的数码输出端口LED-A至LED-G,B口第一位作为电平检测功能线:
8253接到CS1,GATE0和GATE1接到+5V电
平,8253C1K0接到375KHZ的CLK4,out0接clk1,out1接到PC2;74LS373的片选端接
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到CS2,D0至D5接到八段数显管的位码输入端LED1至LED6。
以下为电路图:
图1电路图
4软件编程实现
4.1芯片初始化:
Starrt:
Movdx,04b6h;8253初始化用以输出周期为两秒的方波
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Outdx,a1
Movax,37500
Movdx,04b0h
Outdx,a1
Mova1,ah
Outdx,a1
Movdx,o4b6h;定时器1输出0.5HZ的方波,从而产生一秒的定时
Outdx,a1
Movdx,04b2h
Mova1,20
Outdx,a1
4.2时分秒的处理:
M:
leasi,shuju
CallDECT;秒的个位处理
Mova1,[si]
Inca1
Mov[si],a1;秒的个位加一
Cmpa1,0ah
Jnzm;秒的十位处理
Mova1,0
Mov[si],a1
Incsi
Mova1,[si]
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Inca1
Mov[si],a1
Cmpa1,06h
JnzM
Mova1,0
Mov[si],a1;时的处理
Mova1,0
Mov[si],a1
Incsi
Mova1,[si]
Inca1
Mov[si],a1
Cmpai,04h
JnzhourC
Incsi
Mova1,[si]
Cmpa1,02h
JnzhourC
Mova1,0
Mov[si],a1
Decsi
Mov[si],a1
JmpM
hourC:
Cmpa1,0ah
K1:
jnzM;时的十位处理
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Mova1,0
Mov[si],a1
Incsi
Mova1,[si]
Inca1
Mov[si],a1
Cmpa1,03h
JnzK1
4.3一秒延时子程序
检测电平变化,判断是否秒加一
DECT:
pushsi;堆栈保护进行地址保护
DECTread:
callDISP;调用显
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