微机原理 电子时钟实验

### 微机原理之电子时钟实验知识点解析 #### 一、实验背景及目标 本实验基于微机原理，旨在通过使用单片机设计并实现一个电子时钟系统。该电子时钟能够实时显示时间，并且能够根据用户输入进行初始化设置。通过本实验的学习和实践，学生可以深入了解单片机的工作原理、定时器/计数器的应用以及中断处理机制等关键概念。 #### 二、实验要求与功能 1. **显示时间**：利用六个数码管分别显示小时、分钟和秒数。 2. **用户输入**：允许用户通过键盘输入初始时间来设定电子时钟。 3. **停止计时**：当用户按下任意键时，系统将停止计时并返回到DOS操作系统。 #### 三、硬件连接与配置 实验电路主要围绕8253定时器/计数器进行设计。8253通过其控制线与微处理器相连，实现定时器功能。具体的连接方式如下： - +5V电源与微机的数据线相连。 - 地址线208H-20FH连接到B4端子。 - A1、A0用于选择8253内部的三个计数器之一，它们分别与微处理器地址线的最低两位相连。 - IOR和IOW用于控制8253的读写操作，它们分别与微处理器的IOR和IOW信号线相连。 #### 四、电路工作原理 1. **时钟频率**：从Q2输出的时钟频率为1MHz。为了实现每秒钟触发一次中断，需要设置计数器0和计数器1的初值均为1000，其中计数器0的输出作为计数器1的时钟输入。 2. **中断机制**：计数器1的输出连接到B4端子，这样每经过1000×1000=1000000个时钟周期就会触发一次中断。 #### 五、8253控制字格式 8253的控制字用于配置其工作模式和操作特性。格式如下所示： ``` d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 | sc1 | sc2 | rl1 | rl0 | m2 | m1 | m0 | bcd | ``` 其中： - `sc1` 和 `sc2` 用于选择计数器。 - `rl1` 和 `rl0` 用于确定访问的是计数器的控制寄存器还是计数初值寄存器。 - `m2`、`m1` 和 `m0` 用于指定工作模式。 - `bcd` 位用于指示是否采用BCD码计数。 #### 六、程序逻辑 实验程序主要包含以下几个部分： 1. **初始化**：包括初始化8253和8259中断控制器。 2. **读取原始中断向量**：保存原有的中断向量。 3. **写入新中断向量**：设置自定义的中断处理程序。 4. **循环显示时间**：不断调用显示函数，显示当前时间。 5. **按键检测**：检测是否有按键被按下，如果有，则退出程序。 #### 七、程序分析 程序采用了汇编语言编写，具体包括以下几个关键部分： - **获取时间**：通过用户交互获取初始时间。 - **初始化8253**：设置8253的控制字和计数初值。 - **初始化8259**：配置中断控制器的基本参数。 - **读取和写入中断向量**：确保中断处理程序能够正确响应外部中断。 - **循环显示**：持续显示当前时间直到有按键被按下。 - **时间更新**：通过中断服务程序增加秒数。 - **显示函数**：将时间显示在数码管上。 #### 八、总结 本实验通过对电子时钟的设计与实现，不仅让学生掌握了单片机的工作原理，还深入了解了8253定时器/计数器的工作机制、中断处理机制以及简单的汇编语言编程技巧。这些技能对于进一步学习嵌入式系统开发具有重要的意义。