数字电子钟8255 8253 8259

Hefei University微机原理与接口技术课程设计学科专业：自动化(3)班课程题目：数字电子钟完成时间：2011-1-12自动化专业微机原理课程设计任务书引言 (3)1.设计目的 (1)2.设计要求 (1)3.总体设计： (1)4.硬件设计： (2)4.1、8259A芯片的内部结构及引脚 (2)4.2、8255芯片的内部结构及引脚 (3)4.3、8253芯片的内部结构及引脚 (3)4.4.设计方案 (5)5.软件设计： (6)5.1原理框图 (6)5.2系统模块详细设计与调试 (6)5.3用定时器8253输出的脉冲 (7)5.4完整程序如下： (9)6.设计总结： (15)引言计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是体积大，随着人们的生活越来越离不开计算机。

微型处理器在这种情况下应运而生。

纵观各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及生活中使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开微型计算机。

微机即是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。

这次课程设计的题目是：数字电子钟的设计。

计时精确的电子钟在我们生活中能处处能见到。

钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

通过对一个学期的微机原理与接口技术的学习，我们可以利用我们所学过的知识来实现数字电子钟的工作过程。

我们选择LED显示， 8253定时功能、8255基本输入输出的功能、8259的中断功能来实现数字电子钟的设计。

其中附有电路原理图，电路接线图和源程序。

因水平有限，难免有疏落不足之处，敬请指导老师批评指正。

1.设计目的熟悉编程及调试程序的方法。

掌握8259中断控制器的工作原理和应用编程方法，练习编写中断程序的方法。

掌握8255的各种工作方式及其应用编程。

掌握8253定时/计数器的工作原理、工作方式及其应用编程。

数码管的显示编程方法。

2.设计要求设计一个接口与七段LED显示器，显示一个计时时钟，显示初值为0，LED显示器循环显示时、分的动态值，具有校时校分功能。

3.总体设计：利用8253可编程定时/计数器、8259中断控制器、8255可编程并行接口芯片和七段数码管设计一个电子钟的电路，并编制一程序使得该电子钟能正常运行。

电子钟除了能够完成正常的计时、显示功能外，还必须具备正常时、分、秒的数值显示功能、时间设定功能等。

绘制相应的硬件电路原理图并完成接线。

编制相应控制程序实现电子钟的计时、显示等功能。

控制程序设计规范，应有适当的注释，表达清楚。

钟的时分秒显示分别采用6个7段LED数码管实现。

利用8253做定时器，对其送入一个计数初值，然后将输出的脉冲送到的8259的IR0产生中断，在8259中断处理程序中，对时、分、秒进行计数，在等待中断的循环中，采用8255芯片，利用LED显示时间，将8255的两个输出端口A口与B 口实现其位选与段选。

在主程序中要分别对8253、8259、8255进行初始化编程，8253的计数器1可在方式3下工作。

时、分、秒分别对应6个存储单元，分别存放时、分、秒的个位和十位。

当中断来时，将秒的个位加1，判断是否到10，如到了则十位加1，个位清零；再判断十位是否到了6，如到了则十位清零，分的个位加1，同理对分、时作相应处理。

七段数码管显示作为子程序，将时、分、秒对应存储单元的内容分别取出并转换成相应的代码，利用缓冲区和延时子程序进行显示。

修改时间通过8255的C口低三位实现，当K1按下的时候将时间复位为初始时间00：00：00，当K2按下的一次将时位加1，当K3按下的一次将分位加1.4.硬件设计：4.1、8259A芯片的内部结构及引脚中断控制器8259A是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。

它将中断源优先排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集中于一片中。

因此无需附加任何电路，只需对8259A编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。

在MD微机系统中，8259芯片工作于单片方式。

8259引脚图如图3.3，各引脚功能如下。

D7~D0——八条双向数据线；WR（低电平有效）——写输入信号；RD（低电平有效）——读输入信号；CS（低电平有效）——片选输入信号；A0——地址信号；INT——中断请求信号；INTA（低电平有效）——中断响应信号；CAS0~CAS2——级联信号，形成一条专用8259A总线，以便多片8259A的级联；SP/EN——从编程/允许级联。

在缓冲方式中，图3.1 8259A引脚图可用做输出信号以控制总线缓冲器的接收和发送。

在非缓冲方式中，作为输入信号用于表示主片还是从片；IR0~IR7——外部中断请求输入线。

要求输入的中断请求信号是由低电平到高电平的上升沿（并保持高电平到CPU响应时为止）或者是高电平。

4.2、8255芯片的内部结构及引脚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，能在以下三种工作方式下工作：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—双向选通输入/输出方式8255引脚图如图3.2示，各引脚功能如下。

D7~D0——与CPU侧连接的八条双向数据线；WR（低电平有效）——写输入信号；RD（低电平有效）——读输入信号；CS（低电平有效）——片选输入信号；A0、A1——片内寄存器选择输入信号；PA7~PA0——A口外设双向数据线；图3.2 8255引脚图PB7~PB0——B口外设双向数据线；PC7~PC0——C口外设双向数据线；RESET——复位输入信号4.3、8253芯片的内部结构及引脚8253可编程定时/计数器是Intel公司生产的通用外围芯片之一，有3个独立的十六位计数器，技术频率范围为0~2MHZ，它所有的技术方式和操作方式都通过编程控制。

8253的功能用途是：（1）延时中断（2）可编程频率发生器（3）事件计数器（4）二进倍频器（5）实时时钟（6）数字单稳（7）复杂的电机控制器8253有六种工作方式：（1）方式0：计数结束中断（2）方式1：可编程频率发生器（3）方式2：频率发生器（4）方式3：方波频率发生器（5）方式4：软件触发的选通信号（6）方式5：硬件触发的选通信号8253各引脚功能如下。

D7~D0——八条双向数据线；WR（低电平有效）——写输入信号；RD（低电平有效）——读输入信号；CS（低电平有效）——片选输入信号；A0、A1——片内寄存器地址输入信号；CLK——计数输入，用于输入定时基准脉冲或计数脉冲；OUT——输出信号，以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形；GATE——选通输入（门控输入），用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同步。

4.4.设计方案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2在每次的计数初值的N-1是产生一个脉冲。

在CLK0引脚接入10KHZ的时钟周期，而将计数初值写为10000时，继而在OUT0会在每1s产生脉冲，在控制字的时候采用十进制计数，所以其控制字为35H，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8086/88方式。

硬件连接图：5.软件设计：5.1、原理框图上图为主程序流程图；5.2.系统模块详细设计与调试1．在主程序中要分别对8253、8259、8255进行初始化编程。

具体如下：8253的方式控制字：MOV AX,0MOV DS, AXMOV AL,35 HMOV DX,CONTROLOUT DX,AL利用8253计数器0：MOV AX,00HMOV DX,COUNT1OUT DX,ALMOV AX,00HOUT DX,AL8259初始化命令字和操作命令字：MOV DX,CS8259AMOV AL,ICW1OUT DX,ALMOV DX,CS8259BMOV AL,ICW2OUT DX,ALMOV AL,ICW4OUT DX,ALMOV AL,OCW1OUT DX,AL利用计算机内部8255：MOV AL,MD8255MOV DX,CTL8255OUT DX,AL5.3．用定时器8253输出的脉冲8259产生中断一次时、分、秒的处理。

中断服务程序详见程序中IENTER模块：IENTER PROC NEARPUSH AXPUSH DXINC SECOND ；秒加1MOV AL,SECONDCMP AL,60 ；秒数与60比较JNE EXITMOV SECOND,0 ；秒清零INC MINUTE ；分加1MOV AL,MINUTECMP AL,60 ；分数与60比较JNE EXITMOV MINUTE,0 ；分清零INC HOUR ；时加1MOV AL,HOURCMP AL,24 ；时数与24比较JNE EXITMOV HOUR,0 ；时清零利用按键K1，K2，K3修改时间程序：CHANGE PROC NEARMOV DX,34HIN AL.DX ；读入C口是否有键按下AND AL,07H ；屏蔽高5位CMP AL,07H ；检查是否全为零JZ EXIT ；没有键按下不需要修改退出CALL DELAY ；延迟20ms消键盘抖动IN AL,DX ；再次读入C口AND AL,07HCMP AL,07JZ EXIT ；确认第一次检查为干扰键盘退出MOV BL,AL ；不是干扰存开关量入寄存器BL RESET :AND AL,01H ；复位JZ MINMOV HOUR，00HMOV MINUTE,00HMOV SECOND,00HJMP EXITMIN: MOV AL,BLAND AL,02HJZ HOUINC MINUTEHOU: MOV AL,BLAND AL,04HINC HOUREXIT: NOPCHANGE EDNP5.4完整程序如下：MD8253 EQU 35H ；8253控制字CONTROL EQU 86H ；8253控制口COUNT0 EQU 80HCOUNT1 EQU 82HCOUNT2 EQU 84HMD8255 EQU 81H ；8255控制字CTL8255 EQU 36H ；8255控制口OUTBIT EQU 30H ；位控制口OUTSEG EQU 32H ；段控制口CHANGE EQU 34H ；C口地址用于修改时间ICW1 EQU 00010011B ；单片8259，上升沿中断，要写ICW4 ICW2 EQU 00100000B ；中断号为20HICW4 EQU 00000001B ；工作在8086/88方式OCW1 EQU 11111110B ；只响应INT0中断CS8259A EQU 0D000H ；8259地址CS8259B EQU 0D001HDATA SEGMENTCNT DB 0LEDBUF DB 6 DUP(?) ；显示缓冲NUM DB 1 DUP(?) ；显示的数据DELAYT DB 1 DUP(?)HOUR DB 0MINUTE DB 0SECOND DB 0LEDMAP ；七段管显示码DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA，ES：DATADELAY PROC NEAR ；延时子程序在显示时能供调用PUSH AXPUSH CXMOV AL,0MOV CX,AXLOOP $POP CXPOP AXRETDELAY ENDPCHANGE PROC NEARMOV DX,34HIN AL.DX ；读入C口是否有键按下AND AL,07H ；屏蔽高5位CMP AL,07H ；检查是否全为零JZ EXIT ；没有键按下不需要修改退出CALL DELAY ；延迟20ms消键盘抖动IN AL,DX ；再次读入C口AND AL,07HCMP AL,07JZ EXIT ；确认第一次检查为干扰键盘退出MOV BL,AL ；不是干扰存开关量入寄存器BL RESET :AND AL,01H ；复位JZ MINMOV HOUR，00HMOV MINUTE,00HMOV SECOND,00HJMP EXITMIN: MOV AL,BLAND AL,02HJZ HOUINC MINUTEHOU: MOV AL,BLAND AL,04HINC HOUREXIT: NOPCHANGE EDNPDISPLAYLED PROC NEARMOV BX,OFFSET LEDBUFMOV CL,6 ；共6个八段管MOV AH,00100000B ；从左边开始显示DLOOP:MOV DX,OUTBITMOV AL,0OUT DX,AL ；关所有八段管MOV AL,[BX]MOV DX,OUTSEGOUT DX,ALMOV DX,OUTBITMOV AL,AHOUT DX,AL ；显示一位八段管 PUSH AXMOV AH,1CALL DELAYPOP AXSHR AH,1INC BXDEC CLJNZ DLOOPMOV DX,OUTBITMOV AL,0OUT DX,AL ；关所有八段管RETDISPLAYLED ENDPIENTER PROC NEARPUSH AXPUSH DXINC SECOND ；秒加1MOV AL,SECONDCMP AL,60 ；秒数与60比较 JNE EXITMOV SECOND,0 ；秒清零INC MINUTE ；分加1MOV AL,MINUTECMP AL,60 ；分数与60比较 JNE EXITMOV MINUTE,0 ；分清零INC HOUR ；时加1MOV AL,HOURCMP AL,24 ；时数与24比较JNE EXITMOV HOUR,0 ；时清零EXIT:MOV DX,CS8259A ；结束中断MOV AL,20HOUT DX,ALPOP AX ；恢复AXIRETIENTER ENDPIINIT PROC NEAR ；初始化8259的命令字和操作命令字 MOV DX,CS8259AMOV AL,ICW1OUT DX,ALMOV DX,CS8259BMOV AL,ICW2OUT DX,ALMOV AL,ICW4OUT DX,ALMOV AL,OCW1OUT DX,ALRETIINIT ENDPSTART:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV HOUR,0 ；时、分、秒清零MOV MINUTE,0MOV SECOND,0CLI ；清除中断标志位MOV AX,0MOV DS,AXMOV AL,MD8253 ；8253控制字MOV DX,CONTROLOUT DX,ALMOV AL,00 ；利用8253计数器0MOV DX,COUNT0OUT DX,ALMOV AL,00OUT DX,AL ；两次写入，先写低字节，后写入高字节 MOV AL,MD8255 ；8255初始化MOV DX,CTL8255OUT DX,ALMOV BX,4*ICW2 ；中断号*4得到入口地址MOV AX,CODESHL AX,4 ；*16ADD AX,OFFSET IENTER ；中断入口地址（段地址为0）MOV [BX],AXMOV AX,0INC BXINC BXMOV [BX],AX ；代码段地址为0CALL IINITMOV AX,DATAMOV DS,AXSTI ；开中断LP: MOV AL,HOURMOV AH,0MOV CL,10DIV CLMOV CH,AHMOV AH,0MOV BX,OFFSET LEDMAPADD BX,AXMOV AL,[BX] ；时的十位转换成显示码MOV LEDBUF,AL ；显示码存入显示缓冲区MOV BX,OFFSET LEDMAPMOV AL,CHMOV AH,0ADD BX,AXMOV AL,[BX] ；时的个位转换成显示码OR AL,80HMOV LEDBUF+1,AL ；显示码存入后一位显示缓冲区 MOV AL,MINUTEMOV AH,0MOV CL,10DIV CLMOV CH,AHMOV AH,0MOV BX,OFFSET LEDMAPADD BX,AXMOV AL,[BX] ；分的十位转换成显示码MOV LEDBUF+2,ALMOV BX,OFFSET LEDMAPMOV AL,CHMOV AH,0ADD BX,AXMOV AL,[BX] ；分的个位转换成显示码OR AL,80HMOV LEDBUF+3,ALMOV AL,SECONDMOV AH,0MOV CL,10DIV CLMOV CH,AHMOV AH,0MOV BX,OFFSET LEDMAPADD BX,AXMOV AL,[BX] ；秒的十位转换成显示码MOV LEDBUF+4,ALMOV BX,OFFSET LEDMAPMOV AL,CHMOV AH,0ADD BX,AXMOV AL,[BX] ；分的个位转换成显示码OR AL,80HMOV LEDBUF+5,ALCALL DISPLAYLEDCALL CHANGE ；检查按键K1，K2，K3是否按下JMP LPCODE ENDSEND START6.设计总结：微机原理与接口技术是一门很有趣的课程，任何一个计算机系统都是一个复杂的整体，学习计算机原理是要涉及到整体的每一部分。