微机原理课程设计大综合---计数器

1.功能

8253定时器产生1KHz的脉冲，送给8259产生定时中断，中断中动态刷新8255的数码管显示，读入8255的按键，进行计数器的重置。

2.硬件

3.程序

#include "tiny_stdarg.h"  // 使用自定义可变参数实现

#define ADR_273 0x0200
#define ADR_244 0x0400
#define  LED_PORT   0x800
#define  PC16550_THR   0x1f0
#define  PC16550_LSR   0x1f5
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//基本的IO操作函数
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
char str[]="Hello World!  20250531  Very Ok!!!\r\n";
//char  buff[60]
char cx='A';
unsigned int cs_adr=0,ds_adr=0,ss_adr=0;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// @brief 
/// @param addr 
/// @param data 
void outp(unsigned int addr, char data)
// 输出一字节到I/O端口
 { __asm
    { mov dx, addr
      mov al, data
      out dx, al
    }
 }
char inp(unsigned int addr)
// 从I/O端口输入一字节
 { char result;
   __asm
    { mov dx, addr
      in al, dx
      mov result, al
    }
   return result;
 }
 void register_read(void)
 {
    __asm
    {
        mov ax,CS
        mov cs_adr,ax
        mov ax,DS
        mov ds_adr,ax
        mov ax,SS
        mov ss_adr,ax
    }

 }
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//串口发送函数
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void  uart_send(char x)
{
 int temp;
  while(1)
  {
   temp=inp(PC16550_LSR);
   if((temp&0x20)==0x20)
   {
    break;
    }
   }
  outp(PC16550_THR,x);
 }

void uart_str_send(char *p)
{
 //int i=0;
 //char str1[20]="Hello World!\r\n";
 //char *p;
 //p=str1;
 
 while(*p!='\0')
  {
    uart_send(*p);
    p++;
   }

/*
 for(i=0;i<14;i++)
   {
     uart_send(str1[i]);
    }
*/
 }
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/* sprintf()函数实现 */
/* tiny_sprintf.c */
#include "tiny_stdarg.h"

static void itoa(unsigned num, int base, char *out) {
    char buf[6]; // 16位整数最大5位数字 + 结束符
    char *p = buf;
    int i = 0;
    
    if (num == 0) {
        *out++ = '0';
        *out = '\0';
        return;
    }
    
    while (num > 0) {
        int r = num % base;
        *p++ = (r < 10) ? (r + '0') : (r - 10 + 'a');
        num /= base;
        i++;
    }
    
    while (i-- > 0) {
        *out++ = *--p;
    }
    *out = '\0';
}

int tiny_sprintf(char *buf, const char *fmt, ...) {
    va_list args;
    char *p = buf;
    const char *s = fmt;
    
    va_start(args, fmt);
    
    while (*s) {
        if (*s != '%') {
            *p++ = *s++;
            continue;
        }
        
        s++;
        switch (*s) {
            case 'd': {
                int num = va_arg(args, int);
                if (num < 0) {
                    *p++ = '-';
                    num = -num;
                }
                itoa(num, 10, p);
                while (*p) p++;
                s++;
                break;
            }
            case 'x': {
                unsigned num = va_arg(args, unsigned);
                itoa(num, 16, p);
                while (*p) p++;
                s++;
                break;
            }
            case 's': {
                char *str = va_arg(args, char *);
                while (*str) *p++ = *str++;
                s++;
                break;
            }
            case 'c': {
                char c = (char)va_arg(args, int);
                *p++ = c;
                s++;
                break;
            }
            case '%': {
                *p++ = '%';
                s++;
                break;
            }
            default: {
                *p++ = '%';
                *p++ = *s++;
                break;
            }
        }
    }
    
    *p = '\0';
    va_end(args);
    return p - buf;
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//NMI 中断
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/* NMI 计数器 */
volatile unsigned char nmi_count =10;
//设置中断失量表 
void set_int(unsigned char int_no, void * service_proc)
 { _asm
    { push es
      xor ax, ax
      mov es, ax
      mov al, int_no
      xor ah, ah
      shl ax, 1
      shl ax, 1
      mov si, ax
      mov ax, service_proc
      mov es:[si], ax
      inc si
      inc si
      mov bx, cs
      mov es:[si], bx
      pop es
    }
 }
//中断处理函数
/*
void _interrupt  near nmi_handler(void)
 {
  	nmi_count++;
 }
    */
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//8255  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 定义8255端口地址 (根据原理图译码确定)
#define PORT_8255_A 0x200  // PA端口地址
#define PORT_8255_B 0x201  // PB端口地址
#define PORT_8255_C 0x202  // PC端口地址
#define PORT_8255_CTRL 0x203 // 控制寄存器地址

// 数码管段码表 (共阴极)
unsigned char seg_codes[] = {
    0x3F, // 0
    0x06, // 1
    0x5B, // 2
    0x4F, // 3
    0x66, // 4
    0x6D, // 5
    0x7D, // 6
    0x07, // 7
    0x7F, // 8
    0x6F  // 9
};

// 延时函数
void delay(unsigned int ms) {
    for (unsigned int i = 0; i < ms; i++) {
        for (unsigned int j = 0; j < 100; j++) {
            // 空循环延时
        }
    }
}

// 初始化8255
void init_8255() {
    // 控制字: 10000001 (0x81)
    // A口输出, B口输出, C口输出
    outp(PORT_8255_CTRL, 0x81);
}

// 显示8位数字
void display_numbers() {
    unsigned char digits[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}; // 要显示的数字
    
    while (1) {  // 按任意键退出
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            // 设置位选 (选中当前位)
            outp(PORT_8255_B, ~(1 << i));
            
            // 设置段码
            outp(PORT_8255_A, ~seg_codes[digits[i]]);
            
            // 延时保持显示
            delay(1);
            
            // 关闭当前位显示 (消除鬼影)
            outp(PORT_8255_A, 0x00);
        }
    }
}

//定时中断，8位数码管动态显示
//int ip_disp=0;
unsigned char digits[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}; // 要显示的数字
unsigned int cnt_run=0;
void disp_update(void)
{
     cnt_run++;
     digits[0]=digits[1]=digits[2]=0;
     digits[3]=cnt_run/10000%10;
     digits[4]=cnt_run/1000%10;
     digits[5]=cnt_run/100%10;
     digits[6]=cnt_run/10%10;
     digits[7]=cnt_run%10;
}
void display_intr()
{
   // unsigned char digits[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}; // 要显示的数字
    static int ip_disp=0;
    // 设置位选 (选中当前位)
            outp(PORT_8255_B, ~(1 << ip_disp));
            
            // 设置段码
            outp(PORT_8255_A, ~seg_codes[digits[ip_disp]]);
            //outp(PORT_8255_A, 0x06);
            
            // 延时保持显示
            delay(1);
            
            // 关闭当前位显示 (消除鬼影)
            //outp(PORT_8255_A, 0x00);
  ip_disp++;
  if(ip_disp>7)
     {ip_disp=0;}
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//8253 part
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 8253定时器端口定义
#define PORT_8253_CNT0 0x300      // 计数器0地址
#define PORT_8253_CNT1 0x301      // 计数器1地址
#define PORT_8253_CNT2 0x302      // 计数器2地址
#define PORT_8253_CTRL 0x303      // 控制寄存器地址

// 时钟频率定义 (根据原理图第4页)
#define PCLK_FREQUENCY 1193182     // 标准8253时钟频率(1.193182MHz)
//#define OUTPUT_FREQUENCY 200      // 目标输出频率(1kHz)
#define OUTPUT_FREQUENCY 180     // 目标输出频率(1kHz)

// 计算计数器初值
#define COUNTER_VALUE (unsigned int)(PCLK_FREQUENCY / OUTPUT_FREQUENCY)

// 初始化8253定时器
void init_8253() {
    // 控制字: 00110110 (0x36)
    // 选择计数器0 | 写入高低字节 | 模式3(方波) | 二进制计数
    outp(PORT_8253_CTRL, 0x36);
    
    // 写入计数器初值 (先低字节后高字节)
    outp(PORT_8253_CNT0, COUNTER_VALUE & 0xFF);         // 低字节
    outp(PORT_8253_CNT0, (COUNTER_VALUE >> 8) & 0xFF);  // 高字节
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//8259 part
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define PIC1_CMD  0x400   // 命令端口 (A0=0)
#define PIC1_DATA 0x402  // 数据端口 (A0=1)  !!!!!!!!!!

// 初始化8259（设置自动EOI）
void init_8259(void) {
    // ICW1: 边沿触发 | 单片 | 需要ICW4
    outp(PIC1_CMD, 0x17);
    
    // ICW2: 中断向量基址=20h
    outp(PIC1_DATA, 0x08);
    
    // ICW4: 8086模式 | 自动EOI (0x03)
    outp(PIC1_DATA, 0x0f);  // 关键修改：设置自动EOI模式
    
    // OCW1: 只允许IR0中断 (11111110b)
    outp(PIC1_DATA, 0xfe);
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//char  end_flag[5]={0x55,0x55,0x55,0x55,0x55};
extern void nmi_handler(void);
void main(void)
/*检测按键状态并由LED发光二极管显示,
  若按键闭合对应LED发光二极管点亮，
  若按键断开对应LED发光二极管灭.*/
 { 
   int i=0;
   char buffer[80];
   unsigned char key_code=0xff;   // 使用安全格式化
    //tiny_sprintf(buffer, "Hex: %x\n",255);
     // 使用安全格式化
     asm cli
    tiny_sprintf(buffer, 
                "Decimal: %d    \n"
                "Hex: %x    \n"
                "String: %s    \r\n", 
                -123, 
                0xABCD, 
                "Hello");
    register_read();        
    //set_nmi_handler(); 
    set_int(0x02, (void *)&nmi_handler);
    set_int(0x08, (void *)&nmi_handler);//8259   与NMI共用一个中断服务函数
   
    init_8255();
    init_8253();
  
    asm  cli
    init_8259();
    asm nop
    asm  sti 

   while (1)
   {
     //char button_state;
     //button_state=inp(ADR_244);
     //int i=0;
     //uart_str_send(str);
     uart_str_send(buffer);

     tiny_sprintf(buffer,"******************************************\r\n");
     uart_str_send(buffer);
     tiny_sprintf(buffer,"CS_ADR= 0X%x     \r\n",cs_adr);
     uart_str_send(buffer);
      tiny_sprintf(buffer,"DS_ADR= 0X%x     \r\n",ds_adr);
     uart_str_send(buffer);
     tiny_sprintf(buffer,"SS_ADR= 0X%x     \r\n",ss_adr);
     uart_str_send(buffer);

     tiny_sprintf(buffer,"8259 Interrupt count=%d    \r\n",nmi_count);
     uart_str_send(buffer);
     tiny_sprintf(buffer,"******************************************\r\n");
     uart_str_send(buffer);

     key_code=inp(PORT_8255_C)&0x0f;
     if(key_code!=0x0f)
         {cnt_run=0;}
     tiny_sprintf(buffer,"Key_code= 0X%x     \r\n",key_code);
     uart_str_send(buffer);

     //asm  int 8
     //uart_send(cx);
      //display_intr();

      
     for(i=0;i<5000;i++);
     for(i=0;i<5000;i++);
     outp(LED_PORT, 0xff);
     for(i=0;i<5000;i++);
     for(i=0;i<5000;i++);
     outp(LED_PORT, 0x00);
     
     disp_update();
     //display_numbers();
   }
 }
char  end_flag[5]={0x55,0x55,0x55,0x55,0x55};