8-电子时钟的设计与实现

课程设计

题目电子时钟的设计与实现学院自动化学院

专业电气工程及其自动化班级

姓名

指导教师

2014 年 1 月9 日

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：自动化学院

题目：电子时钟的设计与实现

初始条件：

掌握8086汇编语言程序设计方法，设计一个电子时钟，实现分、秒、时的显示与刷新功能。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1. 定义显示界面。

2. 调用系统时间，并将调用的用二进制表示的时间数转换成ASCII码，并将时间数存入内存区。

3. 将存在系统内存区的时间数用数字式或指针式钟表的形式显示出来。

4. 获取键盘的按键值，判断键值并退出系统。

5. 撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。

时间安排：

12月26日----- 12月28日查阅资料及方案设计

12月29日----- 1月2日编程

1月3日----- 1月7日调试程序

1月8日----- 1月9日撰写课程设计报告

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要 (1)

1 设计任务及要求 (2)

1.1 设计题目 (2)

1.2 设计要求 (2)

1.3 设计过程 (2)

1.4 设计目的 (2)

2 设计方案论述 (3)

2.1 设计方案概括 (3)

2.2 设计方案具体说明 (3)

2.2 设计思路介绍 (3)

3 软件设计说明 (5)

3.1. 理论知识介绍 (5)

3.1.1 DOS中断与BIOS中断的功能及调用 (5)

3.1.2 子程序的设计 (7)

3.1.3 中断概述 (7)

3.2 设计流程 (8)

3.2.1 主流程图及说明 (9)

3.2.2．显示系统时间子流程图及说明 (9)

3.3. 程序设计 (10)

3.3.1 清屏程序 (10)

3.3.2. 光标定位程序 (10)

3.3.3 多字符显示程序 (11)

3.3.4 读取键盘状态程序 (12)

3.3.5 读取键盘值程序 (12)

3.3.6 调用系统时间显示程序 (12)

3.3.7 将二进制数转换为ASCII码程序 (13)

3.4 软硬件环境要求 (14)

4 调试结果及分析 (15)

5 收获与体会 (17)

参考文献 (18)

附录：设计源程序 (19)

本科生课程设计成绩评定表 (25)

摘要

本程序用计算机最基本的语言---汇编语言，实现电子时钟系统。程序通过调用DOS 中断，得到系统当前时间，并将其二进制转换成ASCII码，再调用DOS字符串显示功能将时间显示在显示器上，通过调用屏幕的I/O中断，把程序设计成用刷新的方式来不断获取系统的时间，这样就有了会一秒一秒走动的电子时钟。为了使时间更加精确，在此过程需要用到延时程序，所以把延时程序单独做成一个子程序，然后在需要的时候调用它，使得时间的显示程序更加精炼，使时间显示更加准确。

关键词：8086汇编语言程序电子时钟DOS中断

1 设计任务及要求

1.1 设计题目

掌握8086汇编语言程序设计方法，设计一个电子时钟，实现分、秒、时的显示与刷新功能。

1.2 设计要求

小组内各位同学界面不能雷同，可以设计数字式时钟，也可以设计指针式时钟。本次设计成数字时钟。

1.3 设计过程

（1）定义显示界面。

（2）调用系统时间，并将调用的用二进制表示的时间数转换成ASCII码。将时间数存入内存区。

（3）将存在系统内存区的时间数用显示字符串的形式显示出来。

（4）获取键盘的按键值，判断键值并退出系统。

（5）撰写课程设计说明书。内容包括：目录、摘要、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。

1.4 设计目的

（1）理解掌握定时/计数器和中断的使用方法。

（2）掌握微机常用的输入输出方式及接口技术。

（3）掌握一定的汇编语言知识，培养自己的动手操作能力。

（4）学习程序设计的基本思路和方法。

（5）熟练掌握编程软件（如Masm）基本操作和调试程序的各种指令。

（6）培养学生理论与实践相结合以及实践创新的能力

2 设计方案论述

2.1 设计方案概括

根据此次课程设计的要求为电子时钟的设计与制作，通过8086汇编语言程序设计方法，设计一个电子时钟，实现分、秒、时的显示与刷新功能。

在此次电子时钟的设计中，主要功能是显示系统时间，通过DOS中断调用进行系统时间的提取，然后进行输出至屏幕。

2.2 设计方案具体说明

（1）用汇编语言编写程序，使其能实现在PC机上用电子时钟时、分、秒的格式显示时间的功能。

（2）调用DOS中断，得到系统当前时间，并将其二进制转换成ASCII码。

（3）能用键盘输入的方法修改电子时钟的时间。

（4）把程序设计成用刷新的方式来不断获取系统的时间，这样就有了会一秒一秒走动的电子时钟。

（5）获取键盘的按键值,以“Q”键退出系统返回DOS。

时间显示的重点分为三部分，第一部分是如何调用系统时间，此次电子时钟的设计通过AH=2CH；INT 21H的DOS中断调用进行系统时间的提取。提取的时间为二进制的存储模式，而系统的输出需要的是ASCII码，因而第二部分的重点为将二进制数转换成为ASCII码。第三部分即为将转换的时间的ASCII码输出至屏幕，调用AH=09H；INT 21H 中断，将存储的时间作为字符输出。

2.3 设计思路介绍

首先在数据段开辟一显示缓冲区，用来存储系统时间。调用DOS中断，返回系统时间，并将来返回的二进制时间转换成ASCII码，方便时间显示时的调用。分别将来小时数、分钟数、秒数存入显示缓冲区，并最终存入一结束字符号’$’。调用DOS字符串显示功能

将时间显示出来。并调用屏幕I/O中断，定位光标的开始位置，结合着将时间显示在我们预先定义好的位置上。由于获取了的系统时间不会自动刷新，所以我们要设计成刷新的方式来不断获取系统的时间，这样就形成了会跳动的电子钟了。

调用延时TIME延时中断服务程序，累加到存放秒值的寄存器DL中，并进行十进制调整。在累加的过程中，不断地对时、分、秒值进行比较，秒不能等于60，分不能等于60，时不能等于24。秒等于限制值时，则使秒值为0分值加1；分等于限制值时，则使分值为0时值加1；时等于限制值时，则使时值为0；时、分、秒值都不超过限制值时，就转显示屏输出。时间显示的刷新要配合延时程序进行，为了得到良好的显示效果，延时程序要尽量接近1秒，但又不能超过一秒，所以本程序调用了一段较精确的时间延迟程序，屏幕显示延迟一段时间后再提取系统时间，然后显示，由此循环下去。

所有的按键都采取了判断键值ASCII码确定输入字符的方法确定按键值。

为了显示的美观，还设计一个字符图界面，通过显示字符串的方法显示出来。程序一旦进入运行，就将不间断地在显示屏显示时间。

要想程序停止运行，可按“Q”键退出。

3 软件设计说明

3.1. 理论知识介绍

3.1.1 DOS中断与BIOS中断的功能及调用

（1）DOS中断类型

DOS中断类型分为13种，如表3-1所示。

表3-1 DOS中断类型

中断号中断名称中断号中断名称

20 程序终止27 结束并驻留内存

21 功能调用28 键盘忙循环

22 终止地址29 快速写字符

23 Ctr l_C 中断向量2A 网络接口

24 严重错误向量2E 执行命令

25 绝对磁盘读2F 多路转接接口

26 绝对磁盘写30-3F 保留给DOS

（2）BIOS中断类型

BIOS中断类型分为14种，如表3-2所示。

表3-2 BIOS中断类型

10 显示器I/ O 16 键盘I/ O

11 取设备信息17 打印机I/ O

12 取内存容量18 ROM BASIC

13 磁盘I/ O 19 引导装入程序

14 RS-232 串行口I/ O 1A 时钟

15 磁带I/ O 40 软盘BIOS

DOS 功能与BIOS 功能都通过软件中断调用。在中断调用前需要把功能号装入AH 寄存器，把子功能号装入AL 寄存器，除此而外，通常还需在CPU 寄存器中提供专门的调用参数。

本例中需要的BIOS中断类型有9中，如表3-3所示。

表3-3本例所用BIOS中断类型

一般地说，调用DOS 或BIOS 功能时，有以下几个基本步骤：

1）将调用参数装入指定的寄存器中；

2）如需功能号，把它装入AH；

3）如需子功能号，把它装入AL；

4) 按中断号调用DOS 或BIOS 中断；

5) 检查返回参数是否正确。

3.1.2 子程序的设计

子程序又称为过程，它相当于高级语言中的过程和函数。在一个程序的不同部分，往往要用到类似的程序段，这些程序段的功能和结构形式都相同，只是某些变量的赋值不同，此时就可以把这些程序段写成子程序形式，以便需要时可以调用它。

过程定义伪操作用在过程(子程序) 的前后，使整个过程形成清晰的、具有特定功能的代码块。其格式为：

procedure name PROC Attribute

…

procedure name ENDP

其中，过程名为标识符，它又是子程序入口的符号地址。它的写法和标号的写法相同。属性(attribute) 是指类型属性，它可以是NEAR 或FAR。段内调用使用NEAR 属性，段间调用使用FAR 属性。为了使用户的工作更加方便，80x86 的汇编程序用PROC 伪操作的类型属性来确定CALL 和RET 指令的属性。这样，用户只需在定义过程时考虑它的属性，而CALL 和RET 的属性可以由汇编程序来确定。

3.1.3 中断概述

CPU在执行某一程序的过程中，出现了内部或外部某些事件的请求，CPU暂时停止当前程序的正常执行，转去执行请求事件的处理工作，CPU在事件处理结束后又继续原来的程序，这个过程称作中断。

中断程序的入口地址称作中断向量。8086中断系统最多可以支持256个中断源，系统将这些中断向量按照中断类型码的顺序依次存放在内存RAM的最低地址区的1024个内存单元中，这就构成了中断向量表。中断向量表的逻辑地址范围为0000H：0000H-0000H：03FF。另外，中断向量在中断向量表中的位置就是中断向量地址，它与中断类型码之间的

关系可以表示如下：

中断向量地址=0000H：中断类型码*4 （1）

CPU在响应中断后，根据中断源提供的中断类型码，首先计算出中断向量地址，然后根据中断向量地址在表中查找到相应的中断服务程序的入口地址。

3.2 设计流程

根据电子时钟功能要求，利用汇编语言完成其程序设计。电子时钟程序流程图如图3-1所示。

图3-1 电子时钟程序流程

3.2.1 主流程图及说明

在主流程图中可以了解到，进入程序后首先清屏，设置屏幕的显示，使得界面整体布局安排以及功能的提示信息出现在屏幕上。然后调用系统时间，将时间显示到设定好的位置上。接着是进行键盘状态的读取，判断Q键是否按下，如果没有，重新调用系统时间并显示，如果有按键按下，则退出程序。

（1）用汇编语言编写程序，使其能实现在PC机上用电子时钟时、分、秒的格式显示时间的功能。

（2）调用DOS中断，得到系统当前时间，并将其二进制转换成ASCII码。

（3）能用键盘输入的方法修改电子时钟的时间。

（4）把程序设计成用刷新的方式来不断获取系统的时间，这样就有了会一秒一秒走动的电子时钟。

（5）获取键盘的按键值,以Q键退出系统返回DOS。

根据3-2所示的子流程图可以分到系统时间显示的

整体过程。

首先提取电脑内部的系统时间，提取到的系统时间

为二进制码，首先将小时的二进制码转换为ASCII码，

存入数据段的缓冲区，然后将分钟的二进制码转换为

ASCII码，存入数据段的缓冲区，接着是将秒数的二进

制码转换为ASCII码，存入数据段的缓冲区，于是缓冲

区中就包含了系统时间的ASCII码，调用输出函数，将

系统时间输出到系统的指定位置。

图3-2 时间显示子程序流程图

3.3. 程序设计

3.3.1 清屏程序

CLEAR_SCREEN MACRO OP1,OP2,OP3,OP4 ;清屏

PUSH AX ;入栈保护现场

PUSH BX

PUSH CX

PUSH DX

MOV AH,06H ;向上滚屏

MOV AL,00H ;全屏幕为空白

MOV BH,79H ;空白区域缺省属性

MOV CH,OP1 ;左上角行号

MOV CL,OP2 ;左上角列号

MOV DH,OP3 ;右下角行号

MOV DL,OP4 ;右下角列号

INT 10H ;BIOS 对屏幕及显示器中断调用

POP DX ;出栈显示数据

POP CX

POP BX

POP AX

ENDM

此为宏定义写出的清屏指令，首先将寄存器的数据压入堆栈进行保护，然后调用INT 10中断设定屏幕显示。其中AH设置滚屏方式06为向上滚屏，AL=0为设置窗口的清屏，而CH、CL、DH、DL为设置窗口的大小，根据设定的窗口大小确定清屏的范围。清屏结束后，将压入堆栈的寄存器的数据弹出，使清屏命令不会影响寄存器的数值。

3.3.2. 光标定位程序

CURSOR_POSITION MACRO ROW,CLM ；设置光标位置宏定义PUSH AX ；入栈保护现场

PUSH BX

PUSH CX

PUSH DX

MOV AH,2

MOV BH,0 ；光标页号

MOV DH,ROW ；光标行号

MOV DL,CLM ；光标列号

INT 10H ；BIOS 对屏幕及显示器中断调用

MOV AH,1 ；置光标类型，不显示光标

MOV CH,20H

INT 10H

POP DX ；出栈显示数据

POP CX

POP BX

POP AX

ENDM

此宏定义为光标位置的设定，首先是寄存器数据压入堆栈保护。光标设定需要调用INT 10H，给AH赋值02H，执行设置光标位置命令，然后由DH、DL的数值确定光标的行号和列号。由于根据设计需求，在此还需设置光标属性为隐藏，此功能同样为调用INT 10H，使得AH赋值为01H，根据CH的值确定光标的属性。最后为寄存器数据出栈。

3.3.3 多字符显示程序

SHOW MACRO B ；宏定义显示寄存器中内容LEA DX,B ；将b的首地址给DX

MOV AH,9 ；显示器I/O，多字符输出

INT 21H ；DOS中断调用

ENDM

此处宏定义为多字符的屏幕显示，首先是将需要显示的字符的存储区的便宜地址给DX，然后通过功能调用AH=09H；INT 21H，便可将多个字符输出至屏幕。

3.3.4 读取键盘状态程序

SCANKEY MACRO

PUSH AX

MOV AH，01H

INT 16H

POP AX

ENDM

此处宏定义为读取键盘状态，通过功能调用AH=01H；INT 21H即可实现，如有按键按下，则ZF=1,若无，则ZF=0。

3.3.5 读取键盘值程序

INPKEY MACRO

PUSH AX

MOV AH，00H

INT 16H

MOV BL，AL

POP AX

ENDM

此处宏定义为读取键盘函数值，通过功能调用AH=00H；INT 21H实现，此命令会将键盘按键的ASCII码值输入至AL寄存器中。

3.3.6 调用系统时间显示程序

TIMEDISPLAY PROC NEAR ；定义时间显示子程序

MOV AH,2CH ；取当前系统时间

INT 21H

MOV BX,10

LEA DI,TIMEDIS ；TIMEDIS的首地址给DI

MOV AL,CH ；小时传递给AL

XOR AH,AH ；AH清零

DIV BL ；小时的十位为AH，个位为AL

ADD AX,3030H ；转为ASCII码

MOV [DI+1],AX ；将小时存入[DI+1]

MOV AL,CL ；将分钟传递给AL

XOR AH,AH ；AH 清零

DIV BL ；分钟的高位为AH，低位为AL

ADD AX,3030H ；转为ASCII码

MOV [DI+6],AX ；将分钟存入[DI+6]

MOV AL,DH ；将秒传递给AL

XOR AH,AH ；AH清零

DIV BL ；秒的高位存入AH，低位存入AL

ADD AX,3030H ；转换ASCII码

MOV [DI+11],AX ；将秒存入[DI+11]

CURSOR_POSITION 8,21H

SHOW TIMEDIS ；显示TIMEDIS中内容系统时间

RET ；时间调用返回

TIMEDISPLAY ENDP

此处子程序为调用系统时间，然后到屏幕输出，系统时间的调用采用DOS功能调用，AH=2CH；INT 21H，调用后的系统时间，将小时的二进制码保存在CH寄存器中，分钟的二进制码存入CL寄存器中，秒数的二进制码存入DH寄存器中，然后DL寄存器中的值为1/100秒，根据设计要求只需要保存CH、CL、DH中的内容，并将其除以10，先转换为BCD码，再加上3030H，转换为ASCII码，存入设置的数据缓冲区。然后定义光标位置，调用输出命令，将其输出至屏幕。

3.3.7 将二进制数转换为ASCII码程序

CHANGE PROC NEAR

MOV CX,10D ；显示十位

CALL DECDIV

MOV CX,1 ；显示个位

CALL DECDIV

RET

CHANGE ENDP

DECDIV PROC NEAR ；转化成字符显示

MOV DX,0

DIV CX

MOV BX,0

ADD AL,30H ；转换成ASCII

MOV AH,0EH

INT 10H ；显示一个字符

MOV AX,DX

RET

DECDIV ENDP

以上程序完成的为进制转换，首先将二进制数除以10将商和余数分别保存，转换为BCD码，分十位、个位分别操作，分别加上30H调整为ASCII码。

3.4 软硬件环境要求

（1）软件：MASM615编辑软件,WINDOW 或DOS操作系统，EDITplus或其他编辑程序。

（2）硬件：windowsxp及以上机型。

4 调试结果及分析

（1）编译源文件，命名为weiji.asm

（2）运行程序，检查源程序中的错误，根据报错改正。

（3）点击“运行”按钮。即可显示结果。

（4）时间在运行中出现了不准确性，对程序的循环次调整后，时间能正常运行。在灰色背景下蓝色显示电子时钟的界面。如图4-1程序运行界面所示。

图4-1程序运行界面

在此界面下，可以看到时间显示与电脑系统时间统一。

根据界面显示的提示语句，有按键“Q”按下，则会退出此执行界面。继续按任意字母，退出程序运行过程。如图4-2程序退出界面所示。

图4-2程序退出界面

5 收获与体会

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关8086微处理系统及汇编语言编程等方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

在这次课程设计中，我们系统地利用了学过的书本知识和课外查找的资料来在软件上进行汇编语言编程。因为在课堂上我们只是学习单一理论知识，没有将理论与实际结合起来，虽然学科理论学习掌握的情况还不错，但是一旦遇到需要综合应用进行汇编实战时，我们通常会表现的手足无措。经过这次课程设计，我们把平时支离破碎的知识进行了整合，做到了融会贯通，完成了一次汇编过程。

最重要的是我们团结一致，两个人在一起研究和思考，一起提出意见和方法，然后讨论出最佳的方案去设计，这才是我们成功的关键所在。很感谢我的队友。

希望以后能有这样更多的机会来锻炼我们，因为我们所学的东西要理论与实践相结合的话，需要不断的去实践，在实践中找到自己的不足之处，然后又目的的去纠正。这样学到的东西才真正有价值。

当然我们的实际作品还存在很多不足，成品较粗糙，可以更加细致，还要做很多改进，但是介于我们的时间和知识储备都有限，所以未能一一解决。在投身其中的过程中我感到了自己的进步，也发现了自己的不足。

在这个过程中，还要感谢老师的耐心辅导和帮助。