微机接口秒表设计.docVIP

目录 1 前言 1 2 整体设计方案 2 2.1 设计方案 2 2.2 方案比较 3 2.3 方案选择 3 3单元模块的设计 4 3.1各单元模块的功能介绍及电路设计 4 3.1.1 脉冲信号中断定时模块 4 3.1.2 8255A与8086的连接 5 3.1.3 USB电源模块 5 3.1.4 LED驱动电路模块 6 3.2电路参数的计算和元器件的选择 6 3.2.1 8253可编程定时器/计数器 6 3.3特殊器件的介绍 8 3.3.1 8255A并行接口 8 3.3.2 8086的引脚功能特点介绍 9 3.4各单元模块的连接 11 3.4.1 8086和8253/8259A的连接 11 4软件设计 12 4.1 软件设计原理及使用工具 12 4.2 软件设计流程图 12 5系统调试 14 5.1 调试 14 6系统功能 15 6.1 系统功能介绍 15 7结论 16 8总结与体会 17 9 致谢 18 10 参考文献 19 11 附录 20 1 前言 随着科学技术的发展和现代生产力的提高，各种竞技体育都在追求更高， 更快，更强，而唯有精确的时钟才能反应出竞技体育的准度与精度。 数字化给人们的生产和生活带来了极大的方便，它几乎取代了传统的机械时钟，使得其准确度更高、实用性更强。因此电子秒表使其功能更加丰富，使用更佳便利。 1943年美国为解决复杂的导弹计算而开始研制电子计算机。1946年2月，世界上第一台数字式计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功。在其后的60多年里，计算机经历了迅猛的发展，得到了广泛的普及应用，对整个社会的进步和科学的发展产生了极其深远的影响。通常按照电子计算机采用的电子期件不同将电子计算机的发展氛围四个阶段，习惯上称为四代。 CPU即属于第四代。按照微型计算机的CUP字长和功能划分，又经历了六代的演化。第一代4位和低档8位微处理器，代表作品4004/4040/8008；第二代中高档8位微处理器，代表作品Z80、I8085、MC6800；第三代16位微处理器，代表作品8086、8088、80286； 第四代32位微处理器，代表产品80380、80486；第五代超级32位奔腾处理器；第六代64位高档微处理器。 本设计介绍的是应用8086,8253等芯片设计出电子秒表，实现秒表的基本功能。 2 整体设计方案 本设计的整体思路是：利用 8254用试验箱上的数码管模拟一个秒表，要求具有一般秒表的功能。 2.1 设计方案 方案一：软件定时 软件定时是根据所需要的时间常数来设计一个延时子程序，该程序中的指令和安排循环次数来实现软件定时。 图2.1 方案一方框图 方案二：硬件定时 基于8253和8259A中断技术的电子秒表利用了可编程计数器/计数器为主要硬件。 图2.2 方案二方框图 2.2 方案比较 软件定时的优点是节省硬件。主要缺点是执行延时程序期间，微处理器一直被占用，降低了微处理器的利用率。软件定时不能单独的使用，他必须在一个硬件平台上运行，所以单纯的软件的定时硬件兼容性较差。 基于8253和8259A中断技术的电子秒表利用了可编程计数器/计数器为主要硬件。在硬件电路连接完成后，有软件直接初始化定时器8253，并启动定时器工作开始计时，当再次收到脉冲信号时，产生一个中断，自动产生一个规定的时间输出（分--秒--毫秒）。这种方法的优点是定时器不占用微处理器的时间，大大的提高微处理器的利用率。并且利用定时器产生的终端信号，在多任务的分时系统中用来作为中断信号实现程序的切换，建立多作业环境。同时硬件开销不大、功能较强、使用灵活，而且操作十分方便只需要按下按钮产生一个脉冲信号就可以实现计时。 2.3 方案选择 通过比较我们得出，硬件计时方案大大优于软件计时方案。故本次设计采用方案二硬件计时方案。 3单元模块的设计 3.1各单元模块的功能介绍及电路设计 秒表电子系统主要有8086CPU，8253、8255A、8259A等部分组成。其框图如图3.1所示。 图3.1 秒表方框图 3.1.1 脉冲信号中断定时模块 8253产生定时脉冲信号，定时脉冲信号让8259A产生中断信号中断服务程序进行定时服务，下面根据语接口电路图说明其作用。8253接口如图3.2所示。 图3.2 8253接口电路 8255A与8086的连接 8253A的管脚包括D7—D0，他们分别与CPU的AD0都AD7相连。读写控制线WR，RD，以及与CPU地址线相连的片选信号CS，端口地址控制管脚A0和A1。这两个端口地址显得组合，在这次是与8086CPU的I/O口AD9和AD10相连。所以8253A的端口选择就受到CPU的AD9和AD10的组合状态控制来提供。 图3.3 8255A与8086