基于８２５５和８２５３的數(shù)字時(shí)鐘模型設(shè)計(jì)研究

鮑　鵬　孫常東　高　珩　邱　燁

[摘要]向讀者介紹一種用FDSJ86/88電子實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)的電子數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。通過采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程,結(jié)合FDSJ86/88電子實(shí)驗(yàn)箱的硬件支持環(huán)境,實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的基本功能,如時(shí)間的設(shè)置、時(shí)間的顯示以及鬧鐘功能的設(shè)定與報(bào)警等功能。揭示電子時(shí)鐘的工作原理,有助于加深對(duì)電子時(shí)鐘原理的了解與認(rèn)識(shí)。

[關(guān)鍵詞]電子時(shí)鐘 FDSJ86/88 匯編語(yǔ)言 模塊分解

中圖分類號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0920039-01

一、設(shè)計(jì)背景

電子時(shí)鐘在我們?nèi)粘Ｉ钪杏兄捌鋸V泛的應(yīng)用,無論在人們的工作,學(xué)習(xí)還是生活中,電子時(shí)鐘都發(fā)揮這不可或缺的作用。在很多場(chǎng)所都可以看到電子時(shí)鐘的身影。為了實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘時(shí)間設(shè)置,時(shí)間顯示,以及能夠正確無誤的運(yùn)行,本文采用用硬件軟件相結(jié)合的方式來完成此次電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)。我們?yōu)殡娮訒r(shí)鐘設(shè)計(jì)三個(gè)功能:時(shí)間的設(shè)置和時(shí)間的顯示以及鬧鐘功能的設(shè)定與報(bào)警。時(shí)間的設(shè)置是通過匯編程序來完成的,我們可以根據(jù)不同的需求設(shè)置不同的時(shí)間,并通過顯示器進(jìn)行顯示。

二、需求分析

在電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)過程中,我們需要用到的電子芯片主要有8255和8253。他們的工作原理和功能如下所示。

(一)8253芯片

Intel8253芯片是一種可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,它可以利用硬件電路和中斷方法控制定時(shí),定時(shí)時(shí)間和范圍完全由軟件來確定和改變。在8253芯片內(nèi)部具有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道,通過對(duì)它進(jìn)行編程,最高計(jì)數(shù)頻率能達(dá)到2MHz。8253還適用于許多其它的場(chǎng)合,如用作可編程方法頻率產(chǎn)生器、分頻率、程控單脈沖發(fā)生器等。在本課程設(shè)計(jì)中,8253芯片的通道0和通道1工作在方式2下,提供一秒的脈沖信號(hào),通道2工作在方式3下,進(jìn)行秒的計(jì)數(shù)。

(二)8255A芯片

8255A是一種通用的可編程并行I/O接口芯片,它是為Intel系列微處理器設(shè)計(jì)的配套電路,也可用于其它微處理器系統(tǒng)連接。通過8255A芯片,CPU可直接同外設(shè)相連接,其負(fù)責(zé)CPU和外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送。通過對(duì)它進(jìn)行編程,芯片可工作于不同的工作方式下。8255A芯片有三種工作方式,在本課程設(shè)計(jì)中,通過控制字,使其工作在方式0下。

8255A由數(shù)據(jù)端口A、B、C,A組和B組控制邏輯,數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯組成。A口包含一個(gè)8位的數(shù)據(jù)鎖存器/緩沖器,一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器,因此它作輸入輸出時(shí)數(shù)據(jù)均能鎖存。B口包含一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器,一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C口包含一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器,一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器,無輸入鎖存功能。

A組和B組控制邏輯用來接收送來的命令字,然后分別決定A組和B組的工作方式,或?qū)口的每一位執(zhí)行置位/復(fù)位操作。數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個(gè)雙向的8位緩沖器,用作8255A和系統(tǒng)總線之間的接口。通過這個(gè)緩沖器與之相連的8位數(shù)據(jù)總線D7～D0,接收CPU送來的數(shù)據(jù)或命令字。

讀/寫控制邏輯電路用來管理所有的內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)信息、控制字或狀態(tài)字的傳送過程,它接收從CPU的地址總線和控制總線來的信號(hào),并產(chǎn)生對(duì)A組和B組控制邏輯進(jìn)行操作的控制信號(hào)。8255A有兩類控制字。一類是方式選擇控制字,另一類是置位復(fù)位控制字。方式選擇控制字的D7位總是1,而置位復(fù)位控制字的D7位總是0。方式選擇控制字有3種基本的工作方式,即方式0-基本輸入輸出方式,方式1-選通輸入輸出方式,方式2-雙向總線I/O方式。通過向8255A的控制字寄存器寫入方式選擇字,就可以規(guī)定各端口的工作方式。

(三)功能模塊分析

該模塊設(shè)計(jì)思路是將年月日時(shí)分秒分別保存至year,month,day,hour,

minute,second中,每個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)與一個(gè)字節(jié),通過8253定時(shí)我們?cè)?255的portA0口檢測(cè)到低電平時(shí)調(diào)用INCSCD子程序,子程序中我們將更新year,month,day,hour,minute,second內(nèi)的值,使秒加1,然后調(diào)用displaytime將year,month,day,hour,minute,second內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ASCII碼并顯示到屏幕。通過開關(guān)1啟動(dòng),程序檢測(cè)到開關(guān)1接通時(shí)轉(zhuǎn)入服務(wù)模塊中的調(diào)整時(shí)間,通過把用戶輸入的值轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制并替換year,month,day,hour,minute,second中的值我們?cè)贗NCSCD子程序中更新完時(shí)間后比較當(dāng)前時(shí)間與貯存的鬧鈴時(shí)間,如果兩者一致程序會(huì)閃燈,否則跳出子程序;如要更新鬧鈴時(shí)間可以開啟開關(guān)2,程序會(huì)轉(zhuǎn)入服務(wù)模塊,調(diào)整過程與時(shí)間調(diào)整類似。

三、調(diào)試與分析

根據(jù)上述需求分析得出的思路,進(jìn)行匯編語(yǔ)言程序的編寫。匯編語(yǔ)言程序一共分為三個(gè)分:第一部分是8255A芯片的初始化;第二部分是8253可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)芯片的初始化;第三部分是,模塊的編寫。在該電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)過程中一共有三個(gè)模塊:1.計(jì)時(shí)和顯示模塊;2.時(shí)間調(diào)整模塊;3.鬧鈴及其調(diào)整模塊。

設(shè)計(jì)之初的思路是選擇將年,月,日,時(shí),分,秒分別保存在一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存單元中,這樣在計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)上將變得簡(jiǎn)單,但這樣的設(shè)計(jì)也帶來一個(gè)問題,那就是在讀入用戶輸入和將時(shí)間顯示到屏幕上時(shí)的16進(jìn)制轉(zhuǎn)到ASCII碼時(shí),由于涉及到將一個(gè)字節(jié)內(nèi)容拆分轉(zhuǎn)化,靈活性受到限制,于是作者考慮將年,月,日,時(shí),分,秒的每一位用一個(gè)字節(jié)儲(chǔ)存,這樣在進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)將節(jié)省很多操作時(shí)間,設(shè)計(jì)過程中作者反復(fù)修改了程序的結(jié)構(gòu)以達(dá)到優(yōu)化目的,在時(shí)間顯示出現(xiàn)問題后,我們進(jìn)行了單元測(cè)試并最終發(fā)現(xiàn)了問題,在找到問題癥結(jié)后,我們對(duì)顯示部分代碼及電路進(jìn)行了完善,最終得到了正確的顯示結(jié)果。

四、設(shè)計(jì)總結(jié)

在該電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)過程中,要注意到每個(gè)單獨(dú)模塊的編寫實(shí)現(xiàn)不僅要使該模塊完成相應(yīng)的子任務(wù),而且要使這個(gè)模塊與主程序相匹配,尤其是各種命令必須相互匹配,所以就需要在編寫程序時(shí),經(jīng)常性的調(diào)試運(yùn)行、修改完善。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中用到了大量的軟件工程的知識(shí),雖然該系統(tǒng)整體偏向于硬件實(shí)現(xiàn),但是軟件工程的思想?yún)s穿插始終,在該系統(tǒng)的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程中體現(xiàn)的淋漓盡致。在電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中,很多理論并不能拿來直接為我們所用,必須考慮到客觀條件,根據(jù)已有的條件進(jìn)行調(diào)整完善,在設(shè)計(jì)過程中注意到模塊分解使得整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度得以降低,邏輯性也更強(qiáng)。作為一個(gè)基礎(chǔ)性的硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng),相信該電子時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)會(huì)為許多新型實(shí)用系統(tǒng)提供理論與實(shí)踐的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn):

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