微機(jī)原理課設(shè)_霓虹燈閃爍控制系統(tǒng)方案

1、微機(jī)原理與接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)題目：可控制霓虹燈班級：電氣本 151小組組長 ：徐 明（ 2015040104）小組成員 ： 王軍三 （ 2015040107）黃國濤 （ 2015040108）劉飛鴻 （ 2015040113）指導(dǎo)教師 ：劉微日期：2017 年10月11日.齊齊哈爾工程學(xué)院機(jī)電工程系一、設(shè)計(jì)可控制霓虹燈目的及意義霓虹燈其設(shè)計(jì)目的主要為：(1) 進(jìn)一步熟悉 8255A 并行接口的基本工作原理(2) 運(yùn)用 CES-86 通用微機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置 ,了解鍵盤的基本結(jié)構(gòu) ,學(xué)會編寫程序 .(3) 在熟悉了小鍵盤的基礎(chǔ)上 ,加上 LED 發(fā)光二極管的使用設(shè)計(jì)出絢麗閃耀的霓虹燈.本課程設(shè)計(jì)是自動化

2、專業(yè)學(xué)生的一次較全面的的設(shè)計(jì)訓(xùn)練.是配合 “微機(jī)與接口技術(shù) ”課堂教學(xué)的最后一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié).它將起到鞏固課堂和書本上所學(xué)的知識、加強(qiáng)綜合能力、提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平 、啟發(fā)創(chuàng)新思想的作用 。當(dāng)然 .雖然程序最后達(dá)到了預(yù)期控制要求.但是由于實(shí)際情況和理想情況存在差距.我知道還有很多地方有待改進(jìn).同時(shí)我還是個(gè)初學(xué)者 .各方面肯定存在不足.如果老師發(fā)現(xiàn)了缺陷之處.請指出 .我們一定會虛心接受 。二、芯片介紹.本次課程設(shè)計(jì)中所使用的芯片8255A（如右圖）是 Intel公司采用 CHMOS工藝生產(chǎn)的一種高性能通用可編程輸入 / 輸出并行接口芯片，可以方便地應(yīng)用在 Intel 系列微處理器系統(tǒng)中。 下

3、面對 8255A 芯片進(jìn)行簡單介紹：8255A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A是 40 引腳雙列直插式芯片，片內(nèi)有A,B,C 三個(gè) 8 位 I/O 端口，可提供 24 條可編程的輸入 / 輸出端口線。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由三部分電路組成：把他用線路與 8086CPU的接口電路、內(nèi)部控制邏輯電路和與外設(shè)連接的輸入 / 輸出接口電路。8086 內(nèi)部介紹8086CPU 中寄存器總共為14 個(gè).且均為16 位 。U134D0PA04333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA75RDPB0183619WRPB1920A0PB2821A1PB335

4、22RESETPB423PB5624CSPB625PB714PC015PC116PC217PC313PC412PC511PC610PC78255A即共 14 個(gè)。而這 14 個(gè)寄存器按照一定方式又分為了通用寄存器.控制寄存器和段寄存器 。與 CPU 的接口電路(1)與 CPU 的接口電路由數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/ 寫控制邏輯組成 。數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個(gè)三態(tài)、雙向、8 位寄存器 .8 條數(shù)據(jù)線 D7 D 0 與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接 .構(gòu)成 CPU 與 8255A 之間信息傳送的通道 .CPU 通過執(zhí)行輸出指令向8255A寫入控制命令或往外設(shè)傳送數(shù)據(jù).通過執(zhí)行輸入指令讀取外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)。讀寫控制邏輯電路用

5、來接收CPU 系統(tǒng)總線的讀信號RD.寫信號 WR.片選擇信號 CS.端口選擇信號 A 和復(fù)位信號 RESET用.于控制 8255A 內(nèi)部寄存器的讀寫操作和復(fù)位操作。（ 2)內(nèi)部控制邏輯電路內(nèi)部控制邏輯包括A 組控制與 B 組控制兩部分 。A 組控制寄存器用來控制A 口 PA7 PA0和 C 口的高四位 PC7PC4；B 組控制寄存器用來控制B 口 PB7PB 0 和低四位 PC3 PC0 。它們.接收 CPU 發(fā)送來的控制命令 .對 A,B,C3 個(gè)端口的輸入 / 輸出方式進(jìn)行控制 。（ 3）輸入輸出接口電路8255A 片內(nèi)有 A,B,C3 個(gè) 8 位并行端口 .A 口和 B 口分別有 1 個(gè)

6、 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存 / 緩沖器和 1 個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器 .C 口有一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存 / 緩沖器 .用于存放 CPU 與外部設(shè)備交換的數(shù)據(jù) 。對于 8255A 的 3 個(gè)數(shù)據(jù)端口和 1 個(gè)控制端口 .數(shù)據(jù)端口既可以寫入數(shù)據(jù)也可以讀出數(shù)據(jù).控制端口只能寫入命令而不能讀出.讀、寫控制信號 （ RD,WR）和端口選擇信號 （ CS,A1,A0 ）的狀態(tài)組合可以實(shí)現(xiàn)A,B,C3 個(gè)端口和控制端口的讀寫操作。 8255A 的端口分配及讀寫功能見下表 :CSWRRDA1A0功能00100數(shù)據(jù)寫入 A 口00101數(shù)據(jù)寫入 B 口00110數(shù)據(jù)寫入 C 口00111命令寫入控制寄存器010

7、00讀出 A 口數(shù)據(jù)01001讀出 B 口數(shù)據(jù)01010讀出 C 口數(shù)據(jù)01011非法操作引腳信號.8255A的引腳如下圖示 .分為數(shù)據(jù)線 、地址線 、讀寫控制線 、輸入 / 輸出端口線和電源線。D7D 0:三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線 .與數(shù)據(jù)總線連接 .用來傳送數(shù)據(jù) 。CS:片選信號線 .低電平有效時(shí) .芯片被選中 。A1,A0 ：地址線 .用來選擇內(nèi)部端口 。RD:讀出信號線 .低電平有效時(shí) .允許數(shù)據(jù)讀出 。WR:寫入信號線 .低電平有效時(shí) .允許數(shù)據(jù)寫入 。RESET:復(fù)位信號線 .高電平有效時(shí) .將所有內(nèi)部寄存器 （包括控制寄存器 ）清 0。PA7PA 0:A 口輸入 / 輸出信號線 。PB7

8、PB 0:B 口輸入 / 輸出信號線 。PC7PC0:C 口輸入 / 輸出信號線 。VCC:+5V 電源 。GND:電源地線 。8255A 的工作方式及初始化編程8255A 有三種工作方式 ：基本輸入 / 輸出方式 .單向選通輸入 / 輸出方式和雙向選通輸入/輸出方式 。(1）方式 0：基本輸入輸出方式方式 0 是 8255A 的基本輸入輸出方式 .其基本特點(diǎn)是與外部傳送數(shù)據(jù)時(shí).不需要設(shè)置專用的信號聯(lián)絡(luò) （應(yīng)答）信號 .可以無條件的直接進(jìn)行I/O 端口傳送 。A,B,C 三個(gè)端口都可以工作在方式 0。 A 口和 B 口工作在方式 0 時(shí).只能設(shè)置以 8 位數(shù)據(jù)格式輸入輸出 ；C 口工作在方式0

9、 時(shí) .可以將高 4 位和低 4 位分別設(shè)置為數(shù)據(jù)輸入或數(shù)據(jù)輸出方式。方式 0 常用于與外設(shè)無條件數(shù)據(jù)傳送或查詢方式數(shù)據(jù)傳送。(2) 方式 1：單項(xiàng)選通輸入 / 輸出方式.方式 1 是一種帶選通信號的單方向輸入/ 輸出工作方式 .其特點(diǎn)是 ：與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)時(shí) .需要聯(lián)絡(luò)信號進(jìn)行協(xié)調(diào) .允許用查詢或中斷方式傳送數(shù)據(jù)。由于 C 口的 PC0 .PC1 和 PC2 定義為B 口工作在方式1 的聯(lián)絡(luò)信號線 .PC3 ,PC4 和 PC5 定義為 A 口工作方式 1 的聯(lián)絡(luò)信號線 .因此只允許 A 口和 B 口工作在方式1。(3)方式 2：雙向選通輸入 / 輸出方式方式 2 為雙向選通輸入輸出方式.是方

10、式 1 輸入和輸出的組合 .即同一端口的信號線既可以輸入又可以輸出 。由于 C 口的 PC7PC3 定義為 A 口工作在方式 2 時(shí)的聯(lián)絡(luò)信號線 .因此只允許 A 口工作在方式 2。8255A 的 A,B,C 三個(gè)端口的工作方式是在初始化編程時(shí).通過向 8255A 的控制端口寫入控制字來設(shè)定的 。 8255A 由編程寫入的控制字有兩個(gè)：方式控制字和置位 / 復(fù)位控制字 。 方式控制字用于設(shè)置端口的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向；置位 / 復(fù)位控制字用于設(shè)置C 口的PC7PC0 中某一條口線 PCi（i=07 ）的電平 。 兩個(gè)控制字公用一個(gè)控制字公用一個(gè)端口地址.由控制字的最高位最為區(qū)分這兩個(gè)控制字的

11、標(biāo)志位。8255A 工作方式控制字的格式如圖所示：三、硬件設(shè)計(jì)21 塊積木的具體電路為 ：.A：單脈沖發(fā)生器電路 ；B： 時(shí)鐘脈沖發(fā)生器電路 ；C：數(shù) / 模轉(zhuǎn)換（DAC0832 ）電路；D： 可編程計(jì)數(shù)器 / 定時(shí)器（ 8253 ）電路；E：模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC0809 ）電路 ；F： 單板機(jī) I/O 地址電路 ；G：邏輯電路芯片插座區(qū) ；H：電平開關(guān)電路 ；I： 發(fā)光二極管 （LED）顯示電路 ；J：計(jì)數(shù)器分頻電路 ；K：可編程并行通信接口 （8255A ）電路；L：可編程串行通信接口 （8251A ）電路M ：十六進(jìn)制鍵盤電路 ；N ：七段數(shù)碼顯示電路 ；O：隨機(jī)存儲 （RAM6116

12、）電路；P：中繼電路 ；Q：直流電源及控制電路 ；R：PC 總線接口 ；S：與 PC 機(jī)連接的接口電路 ；QSPNCBADE.MFGROLKH萬用表JI“單板積木式 ”示意圖本課程設(shè)計(jì)使用了F（單板機(jī) IO 地址電路 ）.H（電平開關(guān)電路 ） , I 發(fā)光二極管顯示電路 , K（可編程并行通信接口即 8255A 電路）。設(shè)計(jì)電路圖如下圖所示 .A 口為輸出 .連接 8 個(gè)發(fā)光二極管 .B 口為輸入 .其中的 PB0.PB1 接開關(guān) K1.K2。 開關(guān)的四個(gè)狀態(tài)分別對應(yīng)霓虹燈的四種變化狀態(tài) .做試驗(yàn)時(shí) .通過控制開關(guān)的斷開與閉合 .可以觀察到霓虹燈的閃爍。同時(shí)CPU通過B端口將K1.K2的信息讀

13、入.然后轉(zhuǎn)換成ASCII碼BAT1R0R1R2R3R4R5R6R7200k200k200k200k200k200k200k200kD0D1D2D3D4D5D6D7LEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLED135319?11地U2:AU2:BU2:CU2:DU2:EU2:FU3:GU3:H74LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS04246208?11U134D0PA04333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA75RDPB0183619WRPB1920A0PB28

14、21K1A1PB33522RESETPB423PB5624CSPB625PB7K2PC014BAT2PC11516PC217PC3J113PC412318-31fPC511PC610PC78255A地.任務(wù)外設(shè)的 8 個(gè)發(fā)光二極管在 2個(gè)開關(guān)K1.K2 的控制下按照不同的規(guī)律閃爍.同時(shí)在電腦屏幕上顯示開關(guān)狀態(tài).二極管閃爍規(guī)律如下：（ 1）開關(guān)狀態(tài)為 K1 關(guān) .K2 關(guān)時(shí) .前四燈同時(shí)亮 .熄滅后 .接著后四個(gè)同時(shí)亮 。（ 2）開關(guān)狀態(tài)為 K1 關(guān) .K2 開時(shí) .8 燈依次點(diǎn)亮 。（ 3）本次課程設(shè)計(jì)所使用的主要設(shè)備是 CES-86 型通用實(shí)驗(yàn)裝置 。CES-86 型通用 PC 機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的

15、特點(diǎn)是 “單板積木式 ”電路。 而且可以和任何一種 PC 機(jī)相連組成系統(tǒng) .相連后即可在此裝置上進(jìn)行硬件拼接 .組成各種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 。它所實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)開關(guān)對發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)控制.并將開關(guān)狀態(tài)在屏幕上顯示出來 。 在運(yùn)行程序后按任意鍵發(fā)光二極管根據(jù)開關(guān)狀態(tài)開始閃爍.同時(shí)在程序運(yùn)行過程中按任意鍵可返回 DOS。四、軟件設(shè)計(jì)流程圖如下 :.開始初始化編程顯示提示信息寫入控制字讀取開關(guān)狀態(tài)在屏幕上顯示開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)裝入AL是調(diào)用子程序 DELAY0AL=00H否是AL=01H調(diào)用子程序 DELAY1否是調(diào)用子程序 DELAY2AL=02H否是AL=03H調(diào)用子程序 DELAY3否有鍵按下是返回

16、 DOS結(jié)束.主程序代碼段START: MOVAX,DATA;數(shù)據(jù)段裝入初始地址MOVDS,AXMOVES,AXMOVAH,09H;顯示提示信息MOVDX,OFFSET MESSINT21HMOVDX,31BH;控制字端口MOVAL,10000010B;控制字 .B口輸入 A口輸出OUTDX,AL;寫入控制字A:MOVDX,319H;端口 BINAL,DX;讀開關(guān)狀態(tài)ANDAL,03H;保留 B1,B0位.其他位置 0MOVX,AL;將AL暫時(shí)裝入 XMOVCX,02HB:MOVDL,AL;AL裝入 DL以備子程序使用CALLDISP;調(diào)用顯示子程序 .顯示 PB2的狀態(tài)SHLAL,1LOOP

17、B;循環(huán) 2次 .顯示 2個(gè)開關(guān)狀態(tài)MOVAL,X;開關(guān)狀態(tài)裝入 ALCMPAL,00H;比較開關(guān)狀態(tài) .00調(diào)用 STATE0.JNZMCALLSTATE0M:CMPAL,01H;比較開關(guān)狀態(tài) .01調(diào)用 STATE1JNZNCALLSTATE1N:CMPAL,02H;比較開關(guān)狀態(tài) .10調(diào)用 STATE2JNZOCALLSTATE2O:CMPAL,03H;比較開關(guān)狀態(tài) .11調(diào)用 STATE3JNZMCALLSTATE3STATE0子程序： 前四燈同時(shí)亮 .熄滅后 .接著后四個(gè)同時(shí)亮流程圖如下.子程序開始顯示子程序信息在 CX 中置入循環(huán)次數(shù)為4 次控制 A 口使前 4個(gè)燈亮，后4 個(gè)燈滅

18、調(diào)用延時(shí)子程序控制 A 口使前 4個(gè)燈滅，后4 個(gè)燈亮調(diào)用延時(shí)子程序否CX=0是標(biāo)號 SSTATE0PROCNEARMOVAH,09HMOVDX,OFFSET ZEROINT21HMOVDX,318HMOVCX,04H;端口 AH:MOVAL,0FHOUTDX,ALCALLDELAY10MOVAL,0F0H.OUTDX,ALCALLDELAY10LOOPHJMPSRETSTATE0ENDPSTATE1 子程序 : 8 燈依次點(diǎn)亮流程圖如下子程序開始顯示子程序信息在 CX 中置入循環(huán)次數(shù)為8 次輸出狀態(tài)寫入ALAL 邏輯右移一位燈顯示輸出狀態(tài)調(diào)用延時(shí)子程序否CX=0是標(biāo)號 SSTATE1PROCNEAR.MOVAH,09HMOVDX,OFFSET ONEINT21HMOVDX,318H;端口 AMOVCX,08HD:MOVAL,80HNOTALRORAL,1OUTDX,ALCALLDELAY10LOOPDJMPSRETSTATE1ENDP總結(jié)開關(guān)控制霓虹燈實(shí)