微機原理課程設計—— 定時器系統(tǒng)

1、<p>　　《 微機原理與接口技術 》</p><p>　　資 料 標 簽</p><p>　　2014----2015 年 第一 學期</p><p>　　專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級 ： 2012級5班

2、 </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2014年 秋 季學期</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、 概述1</b></p><p><b>　　二、 報告內容1

3、</b></p><p>　　2.1 課設題目1</p><p>　　2.2 課設目的、內容1</p><p>　　2.3設計思路及原因2</p><p>　　1)8253的功能：2</p><p>　　2)8253的引線：2</p><p>　　3)8253 內部結構：

4、3</p><p>　　4)8253初始化的要求：6</p><p>　　2.4 電路設計及功能說明，硬件電路圖（包括接口芯片簡介）7</p><p>　　2.5 軟件部分的程序流程圖7</p><p>　　2.6 匯編源程序清單，對關鍵的語句要給出簡潔的注釋8</p><p>　　三、 設計總結及體會10&

5、lt;/p><p>　　四、 參考書目11</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　微機原理和接口技術是一門實踐性強的學科，其中很多的原量、規(guī)則、現(xiàn)象等僅僅靠學習教科書是無法完全掌握的，必須通過實踐才能比較直觀和深刻的理解。在進行課程設計的過程中，可以讓學生體驗分析問題、提出解決方案、通過編程等手段實現(xiàn)解決方案、不斷調試最終

6、達到設計要求的全過程，從而幫助學生系統(tǒng)地掌握微機原理的接口技術的相關知識，達到將知識融會貫通的目的。主要特點：微結微機原理和接口技術教材的重點內容編寫，涵蓋課程的主要知識點，具有通用性，適合開設計課程的不同學校采用。對課程設計的原理有比較詳細的描述，課程設計的步驟循序漸進，便于學生獨立完成課程設計。實例豐富，既有小型的適合一個學生獨立完成的項目，也有比較大型的適合團隊完成的項目，不僅可以培養(yǎng)學生的動手能力，也有助于培養(yǎng)學生的團隊意識。&

7、lt;/p><p>　　對于抽象的概念和工作原理，老師要精心設計課堂教學，使晦澀難懂的知識變得淺顯易懂 課堂教學是使學生獲得知識最有效最快捷的方式。在教學過程中，真正做到“以學生為本”，提高課堂效率，我的體會是精心的進行合理、有效的課堂教學設計。合理、有效的課堂教學設計可以在最短的時間得到最好的教學效果。比如，本課程的教學安排中，先講cpu內部寄存器后講存儲器分段，講cpu內部寄存器時就要涉及到存儲器分段，這樣一

8、來知識點前后交叉多，學生聽不明白，老師也會覺得講不清楚。換種思路，重新調整一下次序，先介紹存儲器分段，講清楚四種段、段地址和偏移地址以及物理地址的形成，再介紹cpu內部寄存器，4個段寄存器分別存放4個段的段地址，地址指針寄存器和指令指針寄存器用來存放偏移地址，這樣講符合學生接受知識的規(guī)律，用時較少而且教學效果好。 </p><p><b>　　報告內容</b></p><

9、p><b>　　2.1 課設題目：</b></p><p>　　利用8253芯片設計定時器</p><p>　　2.2 課設目的、內容：</p><p>　　進一步熟悉8086芯片的知識。</p><p>　　學習和掌握擴展接口8255、8253芯片的結構及編程方法。</p><p>　　培

10、養(yǎng)學生獨立分析的解決的工作能力及實際工程設計的基本技能。</p><p>　　培養(yǎng)和鍛煉在學習完本門課后綜合應用所學理論知識，解決實際工程設計和應用問題的能力。</p><p>　　通過課程設計，要求熟悉和掌握微機系統(tǒng)的軟件、硬件設計的方法、設計步驟，得到微機開發(fā)應用方面的初步訓練。</p><p>　　同時并了解綜合問題的程序設計掌握實時處理程序的編制和調試方法，

11、掌握一般的設計步驟和流程，使我們以后搞設計時邏輯更加清晰。</p><p>　　2.3設計思路及原因：</p><p>　　I ntel 系列的 8253 是常用的可編程定時/計數器，它通過編程來控制電路的定時值 及定時的范圍，功能強，使用靈活。在計算機系統(tǒng)中，定時中斷、定時檢測、定 時掃描等等都是用可編程定時器來完成定時控制的。</p><p>　　1)8253的

12、功能：</p><p><b>　　延時終端；</b></p><p><b>　　可編程頻率發(fā)生器；</b></p><p><b>　　事件計數器；</b></p><p><b>　　倍頻器；</b></p><p><

13、b>　　實時時鐘；</b></p><p><b>　　數字單穩(wěn)；</b></p><p><b>　　復雜的電機控制器；</b></p><p>　　2)8253的引線：</p><p>　　CLK：輸入時鐘周期不能小于380ns.</p><p>　　G

14、ATE：門控信號輸入引腳，這是控制計數器工作的一個外部信號。當GATE引腳為低（無效）時，通常都是禁止計數器工作；只有當GATE為高時，才允許計數器工作。</p><p>　　OUT：輸出引腳。當計數到“0”時，OUT引線上必然有輸出，輸出信號的波形取決于工作方式。</p><p>　　8253的編程：微處理器寫入方式控制字，設定工作方式；微處理器寫入預置寄存器，設定計數初值。</p

15、><p>　　3)8253 內部結構：</p><p>　　圖 1 8253 內部結構圖</p><p>　　Intel 8253—PIT，即可編程間隔計數器有 3 個獨立的 16 位計數器每個計數 器都可以按照二進制或者 BCD 碼進行計數，計數速率可達 2MHz，每個計數器 有 6 種工作方式，可編程設置和改變。Intel8253 可以廣泛應用在方波發(fā)生器、分頻器、

16、實時時鐘、事件計數等方面。 8253 內部有三個計數器，分別成為計數器 0、計數器 1 和計數器 2，他們的機構完全相同。每個計數器的輸入和輸出都決定于設置在控制寄存器中的控制 字，互相之間工作完全獨立。每個計數器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘 輸入端 CLK，一個為門控信號輸入端 GATE，另一個為輸出端 OUT。每個計數 還有一個 16 位的計數初值寄存器 CR、 一個計 器內部有一個 8 位的控制寄存器， 數執(zhí)行部件 CE 和

17、一個輸出鎖存器 OL。 執(zhí)行部件實際上是一個 16 位的減法計數 器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設置的。 輸出鎖存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器 OL 用來鎖存計數執(zhí)行部件 CE 的內容，從而使 CPU 可以對此進行讀操作。順便提一下，CR、CE 和 OL 都是</p><p>　　SC1，SC0——計數通道選擇位。由于8253內部3個計數通道各有一個8位的控制字寄存器，而這三

18、個控制字寄存器 共享同一個控制端口地址，所以控制字中設置SC1，SC0 這兩位來確定CPU當前發(fā)出的控制字是寫入哪個計數通道的控制字寄存器中。具體選擇如圖</p><p>　　.RL1，RL0——讀/寫操作方式位。這兩位用來確定對選中的計數通道進行讀/寫操作方式。當CPU對8253進行16位讀/寫操作時，可以只讀/寫高8位或只讀/寫低8位，也可以讀/寫16位。讀/寫16位時，先讀/寫低8位，后讀/寫高

19、8 位，具體是哪種操作方式由RL1，RL0這兩位的編碼確定。由于8253的數據線只有（D7～D0），一次只能傳送8位數據，故傳送16位數據時，要分兩次進行。M2，M1，M0——工作方式擇位。8253的每個計數通道有6種不同的工作方式，即方式0到方式5，M2M1M0這三類就是用來選擇具體的工作方式，具體選擇如圖。BCD——計數方式選擇位。8253的每個計數通道有兩種計數方式按二進制計數或按十進制（BCD碼）計數。BCD位用來具體確定采

20、用哪種計數方式。例：若選擇計數器1，工作在方式3，計數初值為588H（2個字節(jié)）采用二進制計數，則其控制字為：01110110=76H，設控制口地址為043H，則將該控制字寫入控制字寄存器的指令如下：MOVAL076HOUT 043H，AL</p><p>　　8253有以下幾種工作方式：</p><p>　　方式0：計數結束則中斷 </p><p>　　方式

21、1：單脈沖發(fā)生器 即可編程單脈沖發(fā)生器 </p><p>　　方式2：速率波發(fā)生器 </p><p><b>　　方式3：方波發(fā)生器</b></p><p>　　方式4：軟件觸發(fā)方式計數</p><p>　　方式5：硬件觸發(fā)方式計數</p><p>　　方式0：計數結束中斷，GATE保持高電平，輸

22、出NxT的低電平，后變?yōu)楦唠娖讲⒈３植蛔?。計數中如果GATE突然變成低電平，然后變回高電平，則延長低電平輸出時間，延長時間為GATE變?yōu)榈碗娖降臅r間。方式1：可編程單個觸發(fā)信號。與方式0一樣，只是GATE是上升沿觸發(fā)。計數期間如果GATE變?yōu)榈碗娖皆僮兏唠娖?，則重新開始計數。方式2：速率發(fā)生器。GATE保持高電平。輸出（N-1)xT的高電平，之后輸出一個T的低電平。方式3：方波發(fā)生器。如果N為偶數，輸出占空比50%，周期NxT的方

23、波，如果N為計數，輸出的方波中高電平為（N+1)/2xT，低電平為(N-1)/2xT。方式4：軟件觸發(fā)選通。如同方式2，只是只計數一個周期，即輸出(N-1)xT的高電平和1xT的低電平之后保持高電平不變。方式5： 硬件觸發(fā)選通。如同方式4，GATE改為上升沿觸發(fā)。CLK輸入的是你想要處理的信號，8253一般用作分頻，即把你想處理的信號頻率降低，CLK輸入的信號的周期T影響輸出信號的周期。如上述。 GATE信號用于觸發(fā)計數器工作。軟

24、件觸發(fā)類可以設置GATE恒為高電平。硬件觸發(fā)時可以將GATE接在別的信號上，</p><p>　　8253用作計數器時，一般工作在方式0!</p><p>　　使用8253，要先通過程序對其進行初始化。在初始化時主要掌握以下三點： (1)對各個計數器分別進行初始化，順序無要求。</p><p>　　(2)對某個計數器進行初始化：先寫控制字，再送計數初值；如送1

25、6位初值，則需先送低8位，再送高8位。</p><p>　　(3)預置的初值需經過一個輸入脈沖(CLK)的上升沿和下降沿之后才可裝入計數器(此前讀計數器，并非所設置的值)。</p><p>　　8253的初始化編程:</p><p>　　8253的初始化編程內容：一是首先向控制寄存器寫入控制字，以選定計數通道（三個中之一），規(guī)定該計數的工作方式和計數方式以及計數初值

26、的長度和裝入順序（初值寫入方式）；二是向已選定的計數器按控制字的要求 寫入計數初值。</p><p>　　4)8253初始化的要求：</p><p>　　（1）對每個計數器，控制字必須寫在計數值之前。這是因為計數器的讀/寫格式由它的控制字決定。</p><p>　?。?）計數值必須按控制字所規(guī)定的格式寫入。若控制字規(guī)定只寫8位，只需寫入一次（8位）計數值即可（規(guī)定寫

27、低8位則高8位自動置0，規(guī)定寫高8位則低8位自動置0）；規(guī)定寫16位時必須寫兩次，先寫低8位，后寫高8位。當 初值為0時，也要分兩寫入，因在二進制計數時，“0”表示65336，在BCD碼計數時“0”表示10000=104。</p><p>　?。?）對所有方式計數器都可以在計數過程中或計數結束后改變計數值，重寫計數值也必須遵守控制字所規(guī)定的格式，并且不會改變當前計數器的工作方式。</p><p

28、>　　（4）計數值不能直接寫到減1計數器中，而只能寫入計數值寄存器中，并由寫操作之后的下一個CLK脈沖將計數值寄存器的內容裝入減1計數器開始計數。</p><p>　　（5）初始化編程必須明確各個計數器的控制字和計數值不是寫到同一個地址單元。各個計數器的控制字各自獨立確定，但它們都寫入同一個端口地址（控制字寄存器）中，各個計數器的計數值則根據需要獨立確定并寫入各自 計數器的相應寄存器中。</p>

29、<p>　　控制字寫入8253時，所有的控制邏輯電路立即復位，輸出端OUT進入初態(tài)</p><p>　　計數器初值寫入以后，要經過一個時鐘周期，計數器才開始工作，下降沿使計數器進行減1計數，計數器容納的最大初值為“0”時鐘脈沖的上升沿采樣門控信號</p><p>　　2.4 電路設計及功能說明，硬件電路圖（包括接口芯片簡介）：</p><p>　　按圖

30、6虛線連接電路，將計數器0設置為方式0，計數器初值為N（N≤0FH），用手動逐個輸入單脈沖，編程使計數值在屏幕上顯示，并同時用邏輯筆觀察OUT0電平變化（當輸入N+1個脈沖后OUT0變高電平）。</p><p>　　2.5 軟件部分的程序流程圖</p><p>　　8253控制寄存器地址283H</p><p>　　計數器0地址280H</p>

31、<p>　　計數器1地址281H</p><p>　　CLK0連接時鐘1MHZ</p><p>　　2.6 匯編源程序清單，對關鍵的語句要給出簡潔的注釋：</p><p>　　CODE SEGMENT ;段定義開始（CODE段）</p><p>　　ASSUME CS:CODE ;規(guī)定CODE為代碼段<

32、/p><p>　　START:MOV AL,10H ;設置控制字00010000（計數器0，方式0，寫兩個字節(jié)，二進制計數）</p><p>　　MOV DX,283H ;把控制寄存器地址放在DX寄存器中</p><p>　　OUT DX,AL ;將AL的值送入DX端口</p><p>　　MOV DX,280H ;把計數器

33、0地址放在DX寄存器中</p><p>　　MOV AL,0FH ;將0FH存入AL寄存器</p><p>　　OUT DX,AL ;將此時AL的值送入DX端口</p><p>　　LP1: IN AL,DX ;從DX端口讀入8位，放在AL寄存器中</p><p>　　CALL DISP ;調用DISP<

34、;/p><p>　　PUSH DX ;將DX內容保存到堆棧段</p><p>　　MOV AH,06H ;將06H存入AH，為了下句調用21中斷</p><p>　　MOV DL,0FFH ;將0FFH存入DL</p><p>　　INT 21H ;調用21中斷</p><p>　　POP

35、 DX ;將DX的內容推出棧段</p><p>　　JZ LP1 ;如果DX的內容是0，就跳轉到LP1</p><p>　　MOV AH,4CH ;將4CH存入AH，為了下句調用21中斷</p><p>　　INT 21H ;調用21中斷</p><p>　　DISP PROC NEAR

36、 ;定義一個名為DISP的子程序</p><p>　　PUSH DX ;把DX的內容保存到堆棧段中</p><p>　　AND AL,0FH ;將AL寄存器的內容與0FH進行“與”運算，再把結果存入AL中</p><p>　　MOV DL,AL ;將AL的值送入DL寄存器</p><p>　　CMP DL,9

37、 ;比較DL中的值與9的大小</p><p>　　JLE NUM ;如果DL的值小于或等于9時，則跳轉到NUM</p><p>　　ADD DL,7 ;將DL的值與7進行相加后，再送入DL中</p><p>　　NUM: ADD DL,30H ;將DL的值與30H進行相加后，再送入DL中</p><p>　　M

38、OV AH,02H ;將02H存入AH</p><p>　　INT 21H ;調用DOS21中斷</p><p>　　MOV DL,0DH ;結合“MOV AH,02H”就是說輸出0DH</p><p>　　INT 21H ;調用中斷指令</p><p>　　MOV DL,0AH ;結合“MOV AH

39、,02H”就是說輸出0AH</p><p>　　INT 21H ;調用DOS21中斷</p><p>　　POP DX ;將DX的內容推出棧段</p><p>　　RET ;子程序在功能完成后返回調用程序繼續(xù)執(zhí)行</p><p>　　DISP ENDP ;子程序結束</p>

40、<p>　　CODE ENDS ;代碼段結束</p><p>　　END START ;程序結束</p><p><b>　　設計總結及體會</b></p><p>　　這次微機原理課程設計歷時兩個星期，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到

41、了很多在書本上所沒有學到過的知識。以前在上課的時候，老師經常強調在寫一個程序的時候，一定要事先把程序原理方框圖化出來，但是我開始總覺得這樣做沒必要，很浪費時間。但是，這次課程設計完全改變了我以前的 那種錯誤的認識，以前我接觸的那些程序都是很短、很基礎的，但是在課程設計中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務，畫程序方框圖是很有必要的。因為通過程序方框圖，在做設計的過

42、程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于查錯。 上機實驗由指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計兩部分組成。從簡單指令入手，熟悉和掌握 8086 的指令系統(tǒng)和 8253的系統(tǒng)</p><

43、;p>　　其次，以前對于編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，但是經過一段上機的實踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運行結果，怎么去了解每個寄存器的內容以確保程序的正確性上都有了很大程度的提高。</p><p>　　通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，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，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨

44、立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)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。</p><p>　　這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在*老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在*老師的身上我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再