基于TPC-USB实验系统的时钟系统设计精选.doc

基于TPC-USB实验系统的时钟系统设计 目录 第一部分 概论 2 第二部分 硬件设计 2 1. 硬件基础 2 2. 硬件设计 3 2.1 基于TPC-USB实验系统总线与时钟系统的连接 3 2.2可编程计数/定时器8253 5 2.2.1 8253主要特性 5 2.2.2 8253的内部结构和引脚 5 2.2.3 8253的工作方式 6 2.3可编程并行I/O接口8255A 7 2.3.1 可编程并行输入／输出接口8255A 的结构 7 2.3.2 8255A有三种基本的工作方式 9 2.4 LED七段显示器 9 2.4.1 共阳极LED显示器 10 2.4.2 共阴极LED显示器 10 2.4.3 多位数字静态显示及其接口 10 2.4.4 多位数字动态显示及其接口 10 2.5 硬件测试 10 第三部分 软件设计 11 3.1 8253、8255、8259的初始化 11 3.1.1 8253的初始化 11 3.1.2 8255的初始化 12 3.1.2.1设置8255的方式字 12 3.1.3 8259的初始化 13 3.1.3.1 设置8259的方式字 13 3.2 时钟程序设计 14 3.3 程序清单 16 第四部分 系统测试与性能分析 23 4.1系统测试 23 4.2 性能分析 25 第五部分 系统展望 25 第六部分 实验过程中的问题与解决方法 25 第七部分 实验感想及对课程的建议 26 第一部分 概论 随着计算机使用的日益普及，计算机已成为了人们日常生活中不可分割的一部分。而时钟，不仅早已是人们日常生活的必需品，更是计算机系统核心运行中作为中流砥柱的其中一部分。这点在分时操作系统中尤为体现。 微机系统常需要为处理机和外设提供时间标记，或对外部事件进行技术。例如系统的程序切换，向外设定是周期性地输出控制信号，外部事件发生次数达到规定值后产生中断，以及统计外部事件发生的次数等，因此，需要解决系统的定时问题。 定时的本质就是计数。只要把若干小片计时单元累加起来，就可获得一段时间。而微机系统中的定时分为两类：一类是计算机本身运行的时间基准——内部定时，是计算机每种操作按照严格的时间节拍执行；另一类是外部设备实现某种功能时，在外设与CPU之间，或外设与外设之间的时间配合——外部定时。前者，已由CPU硬件结构确定，有固定的时许关系，无法修改；后者，由于外设或被控对象的任务不同，功能各异，没有一定的模式，需要用户自己设定。而用户在考虑外设和CPU连接时，不能脱离计算机的定时要求，应以计算机的时序关系作为一句，设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求，进行时序配合。至于在一个过程控制中，用户可以按照各个控制对象的性质和规律独立进行设计各自的定时关系。 本文基于TPC-USB试验系统，通过可编程计数/定时器8253、可编程并行I/O接口8255A及LED七段显示器进行具有可取当前系统时间、可自定义时间并运行及显示功能的时钟系统设计。经实验验证，该设计方案是完全可行的。 第二部分 硬件设计 硬件基础 1.1 TPC-USB实验系统简介 TPC-USB通用微机接口实验系统是清华大学计算机系研制，清华大学科教仪器厂生产的学生实验系统。该系统由一块USB总线接口模块、一个扩展实验台及软件集成实验环境组成。USB总线接口模块直接通过USB总线电缆与PC机相连，模块与实验台之间由一条50芯扁平电缆连接。 （1）50芯总线信号插座及总线信号插孔 50芯总线信号插座在实验台左上方，总线插座信号安排如上