汇编语言 秒表程序设计

一、设计目标
利用PC机的硬件定时器8253,编制稳定延时程序。要求设计一个跑步比赛的秒表计时器,可以显示1~59秒,并可连续存储至少5条记录,然后翻阅显示。
二、设计要求
1.用系统8253定时器提供的55ms定时单位,设计定时程序;
2.按下定时器按钮就开始计时,计时过程中,每按一下存储按钮就存储一次当前的计时数字,直到按下停止按钮。
3.可将存储的历史记录逐条翻阅显示,也可手动清除历史记录。
三、设计提示
1.秒表计时功能
PC机系统中的8253定时器0工作于方式3,外部提供一个时钟作为CLK信号,频率 f=1.1931816MHz。
定时器0输出方波的频率: fout=1.1931816/65536=18.2Hz。
输出方波的周期Tout=1/18.2=54.945ms。8253A每隔55ms引起一次中断,作为定时信号。可用55ms作基本计时单位。即8253每秒中断18.2次,利用INT 1AH/00H取得中断次数(DX),得到54.945ms的定时单位,用INT 21H/02H模拟显示60秒的变化。
下面是在屏幕上每间隔5秒显示一个字符‘Y’的参考程序:
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV CX,3
S: MOV AH,0H
INT 1AH
ADD DX,91 ;延时5秒
MOV BX,DX
R: MOV AH,0H
INT 1AH
CMP DX,BX
JNZ R
CALL SHOW
DEC CX
JNZ S
MOV AH,4CH
INT 21H
SHOW PROC NEAR
MOV DL,'Y'
MOV AH,02H
INT 21H
RET
SHOW ENDP
CODE ENDS
END START
2.时间存储与翻阅功能
当按下存储按钮时,将当前显示的秒数(在DL中)存储在存储器(可以是数据段中定义好的一段变量空间)中,可通过编程实现。翻阅时也是依次读取存储器逐个显示。

主程序:
push ds ;保存数据段
mov ax,0000
mov ds,ax ;数据段清零
mov ax,offset irq7 ;取中断程序入口地址
add ax,2000 ;加装时IP=2000地址
mov si,003c ;填8259中断7中断矢量
mov w[si],ax ;填偏移量矢量
mov ax,0000 ;段地址CS=0000H
mov si,003e
mov w[si],ax ;填段地址矢量
pop ds ;弹栈
in al,21 ;读8259中断屏蔽字
and al,7f ;开8259中断7
out 21,al
mov al,b4 ;8253的计数器2为方式2,采用二进制计数,先低后高写入计数值 10110100
out 43,al ;写入方式控制字
mov ax,2e9c 0010 1110 1001 1100B 11932D
out 42,al ;写入低字节计数值 1001 1100
mov al,ah
out 42,al ;写入高字节计数值 0010 1110
mov al,81 ;8255的A口为方式0输出,B口为方式0输出,C口下部输入 1000 0001
out 63,al ;写方式控制字
call first ;调用first子程序,赋计数初值
begi:hlt 延时等待
sti ;开中断
mov ah,01
int 16 ;检测是否按了键盘
jz begi
mov ah,00 ;读键值
int 16
cmp al,0d ;是否按了回车
jnz A1
mov si,4000
not [si+04] ;偏移地址为4004的内存单元内容取反
jmp begi
A1:cmp al,1b ;是否按了ESC键
jnz A2
call first ;重新赋初值,相当于清零
A2:jmp begi
中断程序:
irq7:call disp ;调用disp子程序,用来在数码管显示数据
mov si,4000
cmp [si+04],00 ;判断是否按了第2次回车键
je A4
call addn ;调用addn子程序,用来计数
A4:mov al,20
out 20,al
cli ;关中断
iret ;返回
addn程序:
addn:mov si,4000
add [si+03],01 ;百分之一秒加1
cmp [si+03],0a ;判断是否大于10
jz A5
jmp A9
A5:mov [si+03],00
Add [si+02],01 ;十分之一秒加1
cmp [si+02],0a ;判断是否大于10
jz A6
jmp A9
A6:mov [si+02],00
add [si+01],01 ;秒位加1
cmp [si+01],0a ;判断是否大于10
jz A7
jmp A9
A7:mov [si+01],00
add [si],01 ;十秒位加1
cmp [si],06 ;判断是否大于6
jz A8
jmp A9
A8:mov [si],00 ;大于60:00重新开始
A9: ret
赋初值程序:
first:mov si,4000
mov al,00
mov [si],al
mov [si+01],al
mov [si+02],al
mov [si+03],al
mov [si+04],al
ret
显示程序:
disp:push ax ;保存AX
mov si,4000 ;指向数据缓冲区
mov dl,f7 ;1111 0111 指向数码管
mov al,dl ;al=1111 0111
again:out 60,al ;写端口A
mov al,[si]
mov bx,4100 ;指向数码缓冲区 bx=0100 0001 0000 0000
and ax,00ff ; ax=0000 0000 al
add bx,ax ;得到显示代码 bx=0100 0001 al
mov al,[bx]
out 61,al ;写端口B
call dally :调用延时程序dally
inc si
mov al,dl
test al,01
jz out
ror al,1 ;指向下一个数码管
mov dl,al
jmp again
out: pop ax ;弹出AX
ret
dally:push cx ;延时程序
push ax
mov cx,0010
t1 :mov ax,0010
t2 dec ax
jnz t2
loop t1
pop ax
pop cx
ret
数码缓冲区:
0000:4000 3f,06,5b4f,66,6d,7d,07,7f,6f
二、 设计思想
电子秒表要实现的功能:用键盘中断来控制整个程序,按一下回车键启动电子秒表,再按一下暂停,按一下ESC键清零,用七段数码管显示时间。整个程序涉及到8255、8253与8259三个芯片。8253的OUT2,CLK2分别连接8259的IRQ7与PCLK,8253的GATE2连接正5伏电压,采用计数器2每隔0.01秒产生一次中断并且计数,写入以偏移地址4000H开始的4个内存单元,然后利用8255将内存单元的数据输出到七段数码管。由于键盘中断优先于8259的7号中断,所以程序只有在按一下回车键才启动电子秒表,再按一下暂停,按一下ESC键清零,如果超出了60秒,整个程序自动重新开始。
三、 所用芯片工作原理
8255:接口电路在CPU和I/O设备之间起着信号的变换和传输的作用。 任何接口电路与CPU之间的信息传输方式都是并行的,即CPU与接口电路之间以数据字节/字为单位传送信息。接口电路与I/O设备之间的信息传送方式,有并行和串行两种,相应的接口电路称为并行接口和串行接口。
并行接口是在多根数据线上,以数据字节/字与I/O设备交换信息。在输入过程中,输入设备把数据送给接口,并且使状态线“输入准备好”有效。接口把数据存放在“输入缓冲寄存器”中,同时使“输入回答”线有效,作为对外设的响应。外设在收到这个回答信号后,就撤消数据和“输入准备好”信号。数据到达接口中后,接口会在“状态寄存器”中设置输入准备好标志,或者向CPU发一个中断请求。CPU可用查询方式或中断方式从接口中读取数据。接口中的数据被读取后,接口会自动清除状态寄存器中的标志,且撤消对CPU的中断请求。
在输出过程中,每当输出寄存器可以接收数据,接口就会将状态寄存器中“输出准备好”状态置1或向CPU发一个中断请求,CPU可用查询或中断方式向接口输出数据。当CPU输出的数据到达接口后,接口会清除“输出准备好”状态,把数据送往外设,并向外设发一个“数据输出准备好”信号。外设受到驱动后,便接收数据,并向接口电路发一个“输出回答”信号,接口收到该回答信号后,又将状态寄存器中“输出准备好”置位,以便CPU输出下一个数据。
8253:对CLK信号进行“减1计数”。首先CPU把“控制字”,写入“控制寄存器”,把“计数初始值”写入“初值寄存器”,然后, 定时/计数器按控制字要求计数。计数从“计数初始值 开始,每当CLK信号出现一次,计数值减1,当计数值减为0时,从OUT端输出规定的信号(具体形式与工作模式有关)。当CLK信号出现时,计数值是否减1(即是否计数),受到“门控信号”GATE的影响,一般,仅当GATE有效时,才减1.门控信号GATE如何影响计数操作,以及输出端OUT在各种情况下输出的信号形式与定时/计数器的工作模式有关。
8259:1. IR线上提出了中断请求的中断源,即出现请求,IRR中断请求寄存器(共有8位D7~D0)对应于连接在IR0~IR7线上的外设的中断请求,哪一根输入线有请求,哪一根输入线就置1。
2. 若OCW1(IMR中断屏蔽寄存器)未使该中断请求屏蔽(对应位为0时不屏蔽),该请求被送入PR(优先权分析器)比较。否则,不送入PR比较。
3. PR把新进入的请求与ISR(服务中寄存器)中正在被处理的中断进行比较。如果新进入的请求优先级较低,则8259不向CPU提出请求。如果新进入的请求优先级较高,则8259使INT引脚输出高电平,向CPU提出请求。
4. 如果CPU内部的标志寄存器中的IF(中断允许标志)为0,CPU不响应该请求。若IF=1,CPU在执行完当前指令后,从CPU的INTA引脚上向8259发出两个负脉冲。
5.第一个 INTA负脉冲到达8259时,8259完成以下三项工作:
a.使IRR(中断请求寄存器)的锁存功能失效。这样一来,在IR7~IR0上的请求信号就不会被8259接收。直到第二个INTA负脉冲到达8259时,才又使IRR的锁存功能有效。
b.使ISR(服务中寄存器)中的相应位置1。
c.使IRR中的相应位清0。
6.第二个INTA负脉冲到达8259时,8259完成以下工作:
a.将中断类型码(ICW2中的值)送到数据总线上,CPU将其保存在“内部暂存器”中。
b.如果ICW4(它设定级中断联方式之特定完全嵌套方式,将在8259的工作方式中详述ICW4)中设置了中断自动结束方式,则将ISR的相应位清0。
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