基于tpc-usb实验系统的时钟系统设计

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1、基于TPC-USB实验系统的时钟系统设计05计3李三强林诗峰黄绰彬基于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21.硬件基础22.硬件设计32.1基于TPC-USB实验系统总线与时钟系统的连接32.2可编程计数/定时器825352.2.18253主要特性52.2.28253的内部结构和引脚52.2.38253的工作方式62.3可编程并行I/O接口8255A72.3.1可编程并行输入／输出接口8255A的结构72.3.28255A有三种基本的工作方式92.4LED七段显示器92.4.1共阳极LED显示器102.4.2共阴极L

2、ED显示器102.4.3多位数字静态显示及其接口102.4.4多位数字动态显示及其接口102.5硬件测试10第三部分软件设计113.18253、8255、8259的初始化113.1.18253的初始化113.1.28255的初始化123.1.2.1设置8255的方式字123.1.38259的初始化133.1.3.1设置8259的方式字133.2时钟程序设计143.3程序清单16第四部分系统测试与性能分析234.1系统测试234.2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26页共26页基于

3、TPC-USB实验系统的时钟系统设计05计3李三强林诗峰黄绰彬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

4、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

5、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1.硬件基础1.1TPC-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

6、总线信号插座及总线信号插孔第26页共26页基于TPC-USB实验系统的时钟系统设计05计3李三强林诗峰黄绰彬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表。各总线信号采用“自锁紧”插孔在标有“总线”的区域引出，有数据线D0-D7、地址线A19-A0、I/O读写信号IORIOW、存储器读写信号MEMRMEMW、中断请求IRQ、DMA申请DRQ、DMA回答DACK、AEN等。（2）时钟电路如下图所示，输出1MHZ、2MHZ两种信号，供定时器/计数器、A/D转换器、串行接口实验使用。2.硬件设计2.1基于TPC-USB实验系统总线与时钟系统的连接基

7、于TPC-USB实验系统总线与时钟系统的连接入下图2.1:第26页共26页基于TPC-USB实验系统的时钟系统设计05计3李三强林诗峰黄绰彬8253芯片8255芯片图2.1：系统连接框图(1)如图2.1所示,频率为1MHZ的脉冲输入经过8253通道0的CLK1,变成频率为100HZ的方波由OUT0输入,再将OUT0输出的脉冲由CLK1输送给8253的通道1,最后由OUT1输出1个每秒产生一个长度为1/100秒长度的低电平的脉冲信号；再将这个信号经过反相输入到TPC-USB实验系统的中断口IRQ3，从而实现每秒送出一个中断信号给CPU,CPU实现计时功能

8、。CPU经由8255芯片将时间信息输送到7段数码管显示。（2）主要信号线连接论述：D0~D7：