微機原理課程設計模擬汽車限速

1、課程設計報告( 年度第 一 學期)課 程： 微機原理及應用 題 目： 模擬汽車限速 院 系： 自動化系 班 級： 自動化1302 學 號： 學生姓名： 指導教師： 設計周數： 一周 成 績： 日期：年 月 日微機原理及應用課程設計任 務 書一、 目的與要求1 通過對微機系統(tǒng)分析和具體設計，使學生加深對所學課程的理解。2 掌握匯編語言程序設計的基本方法和典型接口電路的基本設計方法。3 培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。4 培養(yǎng)學生對微型計算機應用系統(tǒng)的基本設計能力。5 提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。二、 主要內容1 模擬汽車限速2 針對所選擇的設計題目進行硬件設計，合理選用所需元器件，繪制系

2、統(tǒng)結構框圖、硬件接線圖，并在實驗系統(tǒng)上完成電路的連接和調試。3 根據所選題目的要求對微機系統(tǒng)進行程序設計，繪制程序總體流程圖并編寫源程序上機調試。4 寫出課程設計報告，對整個設計過程進行歸納和綜合，對設計中所存在的問題和不足進行分析和總結，提出解決的方法、措施、建議和對這次設計實踐的認識和收獲。三、 進度計劃序號設計內容完成時間備注1選擇課程設計題目，查閱相關資料2016年1月11日2進行軟硬件設計2016年1月11日3上機調試2016年1月13日4撰寫設計報告2016年1月14日5演示及答辯2016年1月15日四、 設計成果要求1 系統(tǒng)硬件設計合理，軟件編程達到設計要求。2 系統(tǒng)硬件結構圖和

3、軟件流程圖繪制清楚規(guī)范。3 設計報告完整規(guī)范。五、 考核方式根據設計任務的完成情況、課程設計報告撰寫情況及演示答辯情況采用五級記分制評定成績。 一、課程設計目的與要求1 通過對微機系統(tǒng)分析和具體設計，使學生加深對所學課程的理解。2 掌握匯編語言程序設計的基本方法和典型接口電路的基本設計方法。3 培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。4 培養(yǎng)學生對微型計算機應用系統(tǒng)的基本設計能力。5 提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。二、課程設計正文1.設計題目：模擬汽車限速2.設計思想1）總體設計方案本設計主要是模擬汽車限速，通過統(tǒng)計開關次數判斷汽車處于何種狀態(tài)并用led燈及點陣顯示出來，并用按鍵“0”結束系統(tǒng)，

4、按鍵“1”重啟系統(tǒng)。8253的計數器0、1分別工作在方式0(計數)、3(方波)；用8259來申請中斷；8255用來輸出紅綠燈狀態(tài)；用1片74138和4片74574模擬實驗箱上16*16點陣的內部電路設計，用來顯示字符；用幾個邏輯門電路和74373/74245芯片模擬實驗箱上6位7段數碼管的內部電路，并其進行位選。2）系統(tǒng)主要功能手動開關模擬行車速度，每按動開關一次產生一次中斷，統(tǒng)計按的次數，每10秒采集一次統(tǒng)計結果。并用數碼管不斷做精確的10秒倒計時，若按開關次數在6次以內(包括6次)，亮綠燈、16*16點陣顯示“安全”；若超過6次(不包括6次)，亮黃燈報警、16*16點陣顯示“超速”；若超過

5、8次(不包括8次)，亮紅燈表示攔截、揚聲器報警而且16*16點陣顯示“違規(guī)”。3.系統(tǒng)工作原理介紹1.硬件接口電路設計(1)74hc138總譯碼電路如下圖，a15需維持1才能保證74hc138正常工作，則、分別對應地址8000h-8fffh、9000h-9fffh、0a000h-0afffh、0b000h-0bfffh、0c000h-0cfffh。(2)16*16點陣的片選地址為0c000h，則接入其.注：數據總線低8位ad0.7即偶存儲體傳輸數據，即8086的a0需維持0，導致8086的a2、a1接入74hc138的b、a，則16*16點陣的列低八位(clck)、列高八位(chck)、行低八

6、位(rlck)、行高八位(rhck)地址分別為0c000h、0c002h、0c004h、0c006h。 (3)6位7段數碼管的片選地址為0b000h，則接入。注：數據總線低8位ad0.7即偶存儲體傳輸數據，即8086的a0需維持0，導致8086的a3、a2、a1分別接入三個與非門，則數碼管位選/鍵盤列輸出(outbit)、數碼管段選(outseg)地址分別為0b004h、0b008h。(4)8253a的片選地址為0a000h，則接入。計數器0、1分別工作在方式0(計數)、3(方波)a.clk0、clk1接入125 khz的時鐘源；b.out0持續(xù)輸出低電平直至2ms后變高電平，out1輸出的2

7、500hz方波接出蜂鳴器；c.gate0接入電源保證計數器0能持續(xù)計數，gate1接入q3即8255的pa3口。 注：數據總線低8位ad0.7即偶存儲體傳輸數據，即8086的a0需維持0，導致8086的a2、a1接入8253a的a1、a0，則8253a的計數器0、計數器1、控制器地址分別為a000h、a002h、a006h。 (5)8255a的片選地址為8000h，則接入。a. pa口輸出數據：pa3、pa2、pa1、pa0分別接出8253的gate1(控制計數器1是否工作，即決定蜂鳴器是否發(fā)聲)、紅色led、黃色led、綠色led(控制led的亮滅)；b. pb口讀入數據：pb0接入8253

8、的out0(通過讀入out0狀態(tài)，判斷是否已到2ms)。注：數據總線低8位ad0.7即偶存儲體傳輸數據，即8086的a0需維持0，導致8086的a2、a1接入8255a的a1、a0，則8255a的pa口、pb口、控制器地址分別為8000h、8002h、8006h。 (6)proteus的8086模型取的中斷號是最后一次io操作時總線上的數據, 而非 8259 設置的中斷號。擔心這個缺陷給后續(xù)仿真帶來影響，故proteus中暫時不使用8259a，直接向8086的nmi端接入中斷請求信號(由開關提供)，上升沿觸發(fā)中斷。但在實驗室中需由8259a提供中斷申請，電路也需做出修改。8259a的片選地址為

9、9000h，則接入ir2端輸入中斷請求信號(由開關提供)上升沿觸發(fā)。5.系統(tǒng)調試結果1.上一個10s之內不按開關，結果為：綠燈亮，16*16點陣滾動顯示“安全”。2. 上一個10s之內按7次開關，結果為：黃燈亮，16*16點陣滾動顯示“超速”。3.上一個10s之內按12次開關，結果為：紅燈亮，蜂鳴器發(fā)出響聲，16*16點陣滾動顯示“違規(guī)”。三、課程設計總結1）問題分析與總結在實驗室搭建硬件電路要注意與proteus上的區(qū)別，有些是在proteus上可以連接的，但在實驗箱上是沒有的。比如nmi中斷，又比如在proteus上5253芯片有3個計數器，但在實驗箱上只有2個計數器。在實驗箱上16*16

10、點陣是可以顯示完整的漢字的，但在proteus上第8列單步運行時是可以被點亮，但全速運行時不能被點亮，這個問題目前還沒有被解決。也是在proteus仿真中，點陣顯示個別漢字時仍看得到閃爍，證明動態(tài)顯示做得不夠好，嘗試過幾種方法，比如：掃描換為列掃描；考慮可能是未消隱帶來影響，掃描下一行前，關掉所有行；原意為2ms掃描一行(對應頻率為31.25hz)，實際上還需執(zhí)行其他指令，會延長掃描時間即降低頻率，可能會到達人眼可分辨的區(qū)間內，故試圖1ms掃描一行，但1s計數次數cx增加至512左右時程序會跑飛，且暫時原因不明，目前尚未能解決這個問題。2）實驗心得本次試驗從最開始的嘗試到最后全部完成，歷經很長

11、時間，做了很多努力，讓我們都非常欣慰，在做實驗的過程中，不斷嘗試，優(yōu)化，大大提高了我們對專業(yè)知識的掌握，設計的過程雖然有點辛苦，但都很開心，我認為這點很重要。希望每次的實驗都可以從興趣而發(fā)，以樂趣結束，不再為書本而苦惱。相信我們也會越做越好。另外感謝老師的耐心指導和周圍同學們的無私幫助，給了我們很大的幫助。四、參考文獻 1 馬平，姚萬業(yè)，微機原理及應用，北京：中國電力出版社，2002.12附錄（設計流程圖、程序等）設計流程圖：源程序及注釋;proteus：加入數碼管,2ms列掃描點陣,使用nmi中斷a8255 equ 8000h ;8255的pa口地址b8255 equ 8002h ;8255

12、的pb口地址k8255 equ 8006h ;8255控制器地址o8259 equ 9000h ;8259偶地址j8259 equ 9002h ;8259奇地址j8253_0 equ 0a000h ;8253計數器0地址j8253_1 equ 0a002h ;8253計數器1地址k8253 equ 0a006h ;8253控制器地址keyin equ 0b002h ;鍵盤行讀入outbit equ 0b004h ;數碼管位選/鍵盤列輸出地址outseg equ 0b008h ;數碼管段選地址collow equ 0c000h ;點陣列低八位地址colhigh equ 0c002h ;點陣列高八

13、位地址 rowlow equ 0c004h ;點陣行低八位地址rowhigh equ 0c006h ;點陣行高八位地址code segment assume cs:codestart:cli ;關中斷;8253a初始化(clk0=clk1=125000hz) mov dx,k8253 mov al,30h ;00110000b out dx,al ;計數器0:工作方式0(計數)+二進制 mov al,76h ;01110110b out dx,al ;計數器1:工作方式3(方波)+二進制 mov dx,j8253_0 mov al,0fah ;計數器0預置值250=0fah out dx,al

14、 ;計數器0持續(xù)低電平直至2ms后變高電平 mov al,00h out dx,al mov dx,j8253_1 mov al,32h ;計數器1預置值50=32h out dx,al ;計數器1輸出2500hz方波 mov al,00h out dx,al;8255初始化 mov dx,k8255 mov al,82h ;10000010b=82h out dx,al ;a口方式0輸出,b口方式0輸入;非規(guī)范裝入nmi中斷向量 mov ax,0 mov ds,ax ;中斷向量表段基址0000h mov bx,02h*4 ;bx為nmi即2號中斷向量指針 mov ax,offset intp

15、 mov bx,ax inc bx inc bx mov ax,seg intp ;中斷子程序intp入口地址 mov bx,ax ;放入nmi中斷向量表2號;主程序 mov dx,a8255 mov al,00h ;led全滅+計時器2停止工作 out dx,al mov ax,data mov ds,ax sti ;開中斷 l8: mov bh,5 ;速度標志初始化為5;等待定時時間到l0: mov di,0 ;中斷統(tǒng)計次數初始化為0 mov bl,10 ;10s計數次數初始化為10l1: mov cx,0 ;1s計數次數初始化為0l2: mov dx,b8255 in al,dx ;讀o

16、ut0即pb0口狀態(tài) and al,01h ;屏蔽pb口高7位 cmp al,1 ;out0輸出高電平則2ms到 jnz l2 ;2ms到則重新啟動計數器0 mov dx,k8253 mov al,30h ;01110000b out dx,al ;計數器0:工作方式0(計數)+二進制 mov dx,j8253_0 mov al,0fah ;計數器0預置值250=0fah out dx,al mov al,00h out dx,al ;考慮7段數碼管顯示 cmp bl,9 jle l6 ;bl=9轉到l6 call smg1 ;bl=10調用smg1;考慮16*16點陣顯示l6: cmp bh

17、,5 je l3 ;bh=5轉到l3 call dian ;bh!=5調用dianl3: inc cx cmp cx,500 jnz l2 ;cx=500則1s到 mov dx,outbit mov al,0dfh ;11011111b out dx,al ;低電平掃描第1列 mov dx,keyin in al,dx ;讀第1列的行鍵 not al and al,0fh ;屏蔽無用的高4行 cmp al,1 jne l7 call stop ;al=1(即按下鍵0)調用stop jmp l8l7: call smg2 ;調用smg2 dec bl jnz l1 ;bl=0則10s到;空,空,

18、空,空,聲,紅,黃,綠(高電平:點燈+計時器1輸出方波) cmp di,8 jg l5 cmp di,6 jg l4 mov dx,a8255 mov al,01h ;00000001b out dx,al ;di=6即未超速,點綠燈 mov bh,0 jmp l0l4: mov dx,a8255 mov al,02h ;00000010b out dx,al ;6di8即嚴重超速,點紅燈+啟動揚聲器 mov bh,2 jmp l0;按下鍵0停止系統(tǒng)子程序stop proc near;關閉led和揚聲器 mov dx,a8255 mov al,00h out dx,al;關閉6位數碼管 mov

19、 dx,outseg mov al,00h out dx,al;關閉點陣所有列 mov al,0ffh mov dx,collow out dx,al mov dx,colhigh out dx,al;查詢按鍵1是否按下(即重啟系統(tǒng))t0: mov dx,outbit mov al,0dfh ;11011111b out dx,al ;低電平掃描第1列 mov dx,keyin in al,dx ;讀第1列的行鍵 not al and al,0fh ;屏蔽無用的高4行 cmp al,2 jne t0 ret ;al=2(即按下鍵1)返回stop endp;數碼管動態(tài)顯示10子程序smg1 pr

20、oc near push cx mov ax,cx ;ax=cx mov cl,2 ;cl=2 div cl ;ax%cl=cx%2=ah cmp ah,0 jnz s1s0: mov dx,outbit mov al,01h ;00000001b選wei0 out dx,al mov dx,outseg mov al,3fh ;顯示0 out dx,al jmp s3s1: mov dx,outbit mov al,02h ;00000010b選wei1 out dx,al mov dx,outseg mov al,06h ;顯示1 out dx,als3: pop cx retsmg1 e

21、ndp;數碼管靜態(tài)顯示91子程序smg2 proc near push bx mov bh,0 dec bl ;bx=bl mov si,bx ;si=bx=bl lea bx,smgdm mov dx,outbit mov al,01h ;00000001b選wei0 out dx,al mov dx,outseg mov al,bx+si ;顯示 out dx,al pop bx retsmg2 endp;點陣動態(tài)顯示漢字子程序dian proc near push cx push bx;選出要掃描的列(每隔4ms掃描下列) mov ax,cx mov cl,16 div cl ;ax%c

22、l=cx%16=ah mov cl,ah ;cl存放右移次數;選出本列要輸出的行數據 shl ah,1 mov al,ah ;al=ah*2 mov ah,0 mov si,ax ;si存放行數據的相對位置;向要掃描的列放入低電平 mov ax,7fffh ;0111111111111111b ror ax,cl mov dx,collow out dx,al mov dx,colhigh mov al,ah out dx,al;選擇要輸出哪組字:安全,超速,違規(guī) shl bh,1 shl bh,1 ;bh=bh*4 mov cl,bh ;cl存放組相對table的位置;選擇本組要輸出的字(第

23、1、第2個字隔1s輸出) mov bh,0 mov ax,bx mov bl,2 div bl ;bl%2=ah shl ah,1 ;ah存放字相對組的位置 add cl,ah mov ch,0 ;cx存放字相對table的位置 push si mov si,cx lea bx,table mov cx,bx+si mov bx,cx ;bx存放字相對data的位置 pop si;高電平選擇輸出的行 mov dx,rowhigh mov al,bx+si out dx,al mov dx,rowlow mov al,bx+si+1 out dx,al pop bx pop cx retdian

24、 endp;中斷服務子程序intp proc near inc di iretintp endpcode ends ;code邏輯段結束data segment ;data邏輯段開始;共陰極數碼管段碼表smgdm db 3fh,06h,5bh,4fh ;0-7 db 66h,6dh,7dh,07h db 7fh,6fh,77h,7ch ;8-f db 39h,5eh,79h,71h;字模低電平列掃描,高電平點亮行(先輸出高8位,后輸出低8位);安z1_0 db 01h,00h,09h,01h,31h,01h,21h,21h db 21h,62h,21h,92h,0afh,14h,61h,08h

25、 db 21h,08h,21h,34h,21h,0c4h,21h,02h db 29h,01h,31h,00h,01h,00h,00h,00h;全z1_1 db 01h,00h,01h,02h,02h,02h,04h,22h db 0ah,22h,12h,22h,22h,22h,0c3h,0feh db 22h,22h,12h,22h,0ah,22h,04h,22h db 02h,02h,01h,02h,01h,00h,00h,00h;超z2_0 db 02h,01h,12h,06h,12h,0f8h,12h,04h db 0ffh,0feh,12h,22h,12h,22h,42h,02h d

26、b 45h,0f2h,79h,12h,41h,12h,45h,12h db 43h,12h,7dh,0f2h,00h,02h,00h,00h;速z2_1 db 02h,00h,02h,02h,42h,04h,33h,0f8h db 00h,04h,20h,12h,2fh,22h,29h,42h db 29h,82h,0ffh,0fah,29h,82h,29h,42h db 2fh,22h,20h,12h,00h,02h,00h,00h ;違 z3_0 db 02h,02h,42h,04h,33h,0f8h,00h,04h db 20h,82h,24h,82h,24h,82h,24h,82h d

27、b 0ffh,0feh,24h,82h,24h,82h,24h,92h db 24h,8ah,20h,0f2h,00h,02h,00h,00h;規(guī)z3_1 db 01h,02h,11h,04h,11h,18h,0ffh,0e0h db 11h,10h,11h,0dh,01h,02h,7fh,0c4h db 40h,18h,40h,60h,4fh,80h,40h,7eh db 40h,01h,7fh,0c1h,00h,07h,00h,00h;字模表(1個字占2字節(jié),1組字占4字節(jié))table dw z1_0,z1_1,z2_0,z2_1,z3_0,z3_1data ends ;data邏輯段結束 end start ;源程序結束在實驗室中，代碼須作出以下修改：;地址修改a8255 equ 8000h ;8255的pa口地址b8255 e