微機原理與接口技術課程設計-交通燈設計

1、中南大學微機課程設計報告題 目 交通燈設計 專 業(yè)班級 姓 名 學 號 指導老師 林立新老師 目錄1. 課程設計題目、功能、目的.22. 系統(tǒng)分析與設計32.1 系統(tǒng)所用芯片分析.32.2 所選用芯片的簡要介紹42.3 系統(tǒng)框圖.63. 程序設計.73.1十字路口交通燈狀態(tài)轉換表73.2主程序流程圖73.3 中斷子程序流程圖.83.4 數(shù)碼管碼表.83.5 各芯片初始化說明.94. 運行情況.105. 具體源代碼及注釋116. 心得體會.16一、 課程設計題目、功能、目的1. 課程設計題目-交通燈設計2. 本設計所實現(xiàn)功能1) 實現(xiàn)十字路口交通燈各種狀態(tài)的轉換；2) 各種狀態(tài)轉換的時間可進行靈

2、活設置；3) 采用中斷的方法對狀態(tài)轉換進行控制，提高處理器效率；4) 在各個狀態(tài)轉換的同時實現(xiàn)倒計時提醒。3. 本次課程設計目的1) 通過微機原理與接口課程設計，使學生能夠進一步了解微型計算機工作原理,微型計算機的硬件結構及微型計算機軟件編程。2) 要求學生根據(jù)接口電路的硬件要求進行計算機的匯編語言程序設計，使學生的軟件編程能力得到加強,對接口電路的綜合應用能力有較大提高。二、 系統(tǒng)分析與設計1. 系統(tǒng)所用芯片分析1) 首先本個系統(tǒng)需要一個中央處理器來負責對整個系統(tǒng)進行控制管理，因為微機原理與接口技術這門課上介紹了8086芯片，所以可以采用8086作為本系統(tǒng)的中央處理器。2) 由于本次的課程設

3、計的題目是交通燈，而根據(jù)十字路口處的交通燈南北和東西方向各有紅、綠、黃三種顏色的燈，因此可用8255來控制6個LED燈的實現(xiàn)模擬的南北和東西方向上的交通燈。3) 而交通燈的狀態(tài)轉換時間要由中斷方式來控制，所以很容易想到了可以用8259作為中斷芯片，與8086芯片相連。4) 交通燈的狀態(tài)轉換時間可靈活設置，于是想到了可以采用一塊8253或8254芯片和一個脈沖源相連，8253對脈沖源送來的脈沖進行分頻，然后將輸出送到8259作為中斷源，而8253采用不用的計數(shù)初值其輸出脈沖的頻率就不一樣，因此實現(xiàn)了交通類狀態(tài)轉換時間的靈活設置。5) 最后關于交通燈狀態(tài)轉換的倒計時功能，可由一個七段數(shù)碼管來顯示倒

4、計時，而本次課程設計的實驗箱沒有提供單個數(shù)碼管，而是提供了一個八位一體七段數(shù)碼管，所以還需一塊8279芯片來對數(shù)碼管進行控制。2. 所選用芯片的簡要介紹8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路。8255作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內部結構分為3

5、個部分：與CPU連接部分、與外設連接部分、控制部分。intel8253是NMOS工藝制成的可編程計數(shù)器/定時器，有幾種芯片型號，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計數(shù)速率有所差異，例如8253（2.6MHz），8253-5(5MHz) 8253內部有三個計數(shù)器，分別稱為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機構完全相同。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一個為門控信號輸入端GATE，另一個為輸出端OUT。每個計數(shù)器內部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數(shù)初值寄存器CR、一個計數(shù)執(zhí)

6、行部件CE和一個輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實際上是一個16位的減法計數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計數(shù)執(zhí)行部件CE的內容，從而使CPU可以對此進行讀操作。順便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來用。Intel 8086擁有四個16位的通用寄存器，也能夠當作八個8位寄存器來存取，以及四個16位索引寄存器（包含了堆棧指標）。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對暫存值需要復雜的寄存器配置。它提供64K 8 位元的輸出輸入（或32K 16 位元），以及固定的向量中斷。大部分的指令

7、只能夠存取一個內存位址，所以其中一個操作數(shù)必須是一個寄存器。運算結果會儲存在操作數(shù)中的一個寄存器。Intel 8086有四個 內存區(qū)段（segment)寄存器，可以從索引寄存器來設定。區(qū)段寄存器可以讓 CPU 利用特殊的方式存取1 MB內存。8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址。大部分的人都認為這是一個很不好的設計，因為這樣的結果是會讓各分段有重疊。盡管這樣對組合語言而言大部分被接受（也甚至有用），可以完全地控制分段，使在編程中使用指針（如C編程語言） 變得困難。它導致指針的高效率表示變得困難，且有可能產(chǎn)生兩個指向同一個地方的指針擁有不同的地址。更壞的是，這種方式產(chǎn)生要讓內存擴充

8、到大于 1 MB 的困難。而 8086 的尋址方式改變讓內存擴充較有效率。8086處理器的時鐘頻率介于4.77MHz（在原先的IBM PC頻率）和10 MHz之間。8086 沒有包含浮點指令部分（FPU），但是可以通過外接數(shù)學輔助處理器來增強浮點計算能力。3. 系統(tǒng)框圖三、 程序設計1. 十字路口交通燈狀態(tài)轉換表：南北方向東西方向十六進制代碼紅綠黃紅綠黃0010001022H0010000121H0001010014H000011000CH2. 主程序流程圖：3. 中斷子程序流程圖：4. 共陰數(shù)碼管碼表：數(shù)字01234編碼0x3F0x060x5B0x4F0x66數(shù)字56789編碼0x6D0x7

9、D0x070x7F0x9058259初始化說明MOV AL,13H；寫ICW1，需要ICW4、單片工作、邊沿觸發(fā)方式MOV DX,INTPORT1OUT DX,ALMOV AL,08H；寫ICW2,設置中斷向量號MOV DX,INTPORT2OUT DX,ALMOV AL,09H；寫ICW4,普通全嵌套方式、采用緩沖方式OUT DX,ALMOV AL,0F7H；寫OCW1,只開IR3中斷請求，其余屏蔽OUT DX,AL68253初始化說明MOV DX,TCONTROMOV AL,B；采用二進制計數(shù)方式，工作方式二，十六們計數(shù)，計數(shù)器二OUT DX,ALMOV DX,TCON2MOV AL,0A

10、H；計數(shù)初值為10，即1S中斷一次OUT DX,ALMOV AL,00HOUT DX,AL78255初始化說明MOV AL,80H；PA、PB、PC口都設定為輸出工作方式MOV DX,IOCONPTOUT DX,AL四、 運行情況 經(jīng)多次調試后，系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了要求和設想中的全部功能，如上圖為實際運行時的圖片。五、 具體代碼及注釋CODE SEGMENTASSUME CS:CODEINTPORT1EQU 0020HINTPORT2EQU 0021HINTQ3 EQU INTREEUP3;8259CONTPORT EQU 00DFHDATAPORT EQU 00DEH;8279TCONTRO

11、 EQU 004BH;8253TCON2 EQU 004AHIOCONPT EQU 0073H所用芯片端口地址初始化IOCPTEQU 0072HIOBPTEQU 0071H;8255DATA0 EQU 0580HDATA1 EQU 0500HDATA2 EQU 0508HDATA3 EQU 0518HDATA4 EQU 0520HORG 1000HSTART:JMP Tint1Tint1: CLIMOV AX,0HMOV DS,AXMOV DX,CONTPORTMOV AL,00HOUT DX,AL 8279初始化及工作方式的設定MOV AL,2AHOUT DX,AL MOV AL,0d0hO

12、UT DX,AL MOV AL,90hOUT DX,AL 8255初始化及工作方式的設定 MOV AL,80H MOV DX,IOCONPTOUT DX,ALMOV DX,TCONTROMOV AL,BOUT DX,AL8253初始化及工作方式的設定MOV DX,TCON2MOV AL,0AHOUT DX,ALMOVAL,00HOUT DX,ALCALLFORMATCLIMOV DI,DATA0MOV CX,08HXOR AX,AXREP STOSWMOV SI,DATA3CALL LEDDISP；數(shù)碼管顯示初始圖案“-”MOV AX,0HMOV DS,AXCALL WRINTVER；調用子程

13、序，設置中斷地址向量表MOV AL,13HMOV DX,INTPORT1OUT DX,ALMOV AL,08H8259初始化及工作方式的設定MOV DX,INTPORT2OUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,ALMOV AL,0F7HOUT DX,ALMOV BYTE PTR DS:0601H,03HMOV BYTE PTR DS:0602H,00HSTI；開中斷WATING: JMP WATING；等待中斷，無限循環(huán)WRINTVER:MOV AX,0H MOV ES,AX MOV DI,002CH設置中斷地址向量表子程序 LEA AX,INTQ3 STOSW MOV AX,CS

14、 STOSW RETINTREEUP3:；中斷子程序CLIMOV AL,DS:0601HCALL CONVERSMOV SI,DATA0CALL LEDDISPCMP BYTE PTR DS:0601H,03HJNZ NEXTMOV DX,IOBPTCOMP: CMP BYTE PTR DS:0602H,00HJZ SI0CMP BYTE PTR DS:0602H,01HJZ SI1CMP BYTE PTR DS:0602H,02HJZ SI2CMP BYTE PTR DS:0602H,03HJZ SI3SI0:MOV AL,22H判斷DS:0602H里面的值，并跟據(jù)結果來進行對應的轉換ADD

15、 BYTE PTR DS:0602H,01HJMP PUTSI1:MOV AL,21HADD BYTE PTR DS:0602H,01HJMP PUTSI2:MOV AL,14HADD BYTE PTR DS:0602H,01HJMP PUTSI3:MOV AL,0CHMOV BYTE PTR DS:0602H,00HJMP PUTPUT: MOV DX,IOBPTOUT DX,ALNEXT:MOV AL,20HMOV DX,INTPORT1OUT DX,ALSUB BYTE PTR DS:0601H,01HCMP BYTE PTR DS:0601H,00HJZ INTRE1JMP EXCON

16、VERS:MOV BH,0HAND AL,0FHMOV BL,ALMOVAL,CS:BX+DATA2MOV BX,DATA0MOV DS:BX,ALRETINTRE1: MOV BYTE PTR DS:0601H,03H EX:MOV AL,20H中斷結束控制方式OCW2，普通中斷結束方式MOV DX,INTPORT1OUT DX,ALSTIIRETLEDDISP:MOV AL,90HMOVDX,CONTPORTOUT DX,ALMOV BYTE PTR DS:0600H,00LED1:CMP BYTE PTR DS:0600H,07H顯示子程序，從左到右依次送數(shù)JA LED2MOV BL,D

17、S:0600HMOV BH,0HMOV AL,CS:BX+SIMOV DX,DATAPORTOUTDX,ALADD BYTE PTR DS:0600H,01HJNZ LED1LED2:RET格式化內存，將數(shù)碼管將要顯示的字符的編碼寫入內存FORMAT: MOV BX,0；MOV WORD PTR DS:BX+0500H,5050HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,0079HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,0000HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,0000HADD BX,2MOV WORD PTR

18、 DS:BX+0500H,063FHADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,4F5BHADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,6D66HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,077DHADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,6F7FHADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,7C77HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,5E39HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,7179HADD BX,2MOV WORD

19、 PTR DS:BX+0500H,4040HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,4040HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,4040HADD BX,2MOV WORD PTR DS:BX+0500H,4040HADD BX,2RETCODE ENDSEND START六、 心得體會本學期的微機原理和接口技術及其課程設計都已經(jīng)結束。在這個過程中，我們有所付出，也有所回報，讓我感受頗多。對于微機原理與接口技術這門課程而言，初學時，感覺摸不著頭緒。面對著眾多的術語、概念及原理性的問題不知道該如何下手。在了解課程的特點后，我發(fā)現(xiàn)，應該以微機

20、的整機概念為突破口，在如何建立整體概念上下功夫?！奥槿鸽m小，五臟俱全”，可以通過學習一個模型機的組成和指令執(zhí)行的過程，了解和熟悉計算機的結構、特點和工作過程。微機原理與接口技術課程有許多新名詞、新專業(yè)術語。透徹理解這些名詞、術語的意思，為今后深入學習打下基礎。一個新的名詞從首次接觸到理解和應用，需要一個反復的過程。而在眾多概念中，真正關鍵的并不是很多。比如“中斷”概念，既是重點又是難點，如果不懂中斷技術，就不能算是搞懂了微機原理。在學習中凡是遇到這種情況，絕對不輕易放過，要力求真正弄懂，搞懂一個重點，將使一大串概念迎刃而解。學習過程中，我發(fā)現(xiàn)許多概念很相近，為了更好地掌握，將一些容易混淆的概念

21、集中在一起進行分析，比較它們之間的異同點。比如：微機原理中，引入了計算機由五大部分組成這一概念；從中央處理器引出微處理器的定義；在引出微型計算機定義時，強調輸入/輸出接口的重要性；在引出微型計算機系統(tǒng)的定義時，強調計算機軟件與計算機硬件的相輔相成的關系。微處理器是微型計算機的重要組成部分，它與微型計算機、微型計算機系統(tǒng)是完全不同的概念。微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)在微機中，最基礎的語言是匯編語言。匯編語言是一個最基礎最古老的計算機語言。語言總是越基礎越重要，在重大的編程項目中應用最廣泛。就我的個人理解，匯編是對寄存的地址以及數(shù)據(jù)單元進行最直接的修改。而在某些時候，這種方法是最有效，最可

22、靠的。比如，在當今的戰(zhàn)爭中，首先就是運用這方面的知識來修改地方的系統(tǒng)程序。讓地方的衛(wèi)星偏離軌道，從而不能發(fā)現(xiàn)目標。其威力可見一斑。然而，事物總有兩面性，有優(yōu)點自然缺點也不少。其中，最重要的一點就是，匯編語言很復雜，對某個數(shù)據(jù)進行修改時，本來很簡單的一個操作會用比較煩瑣的語言來解決，而這些語言本身在執(zhí)行和操作的過程中，占有大量的時間和成本。在一些講求效率的場合，并不可取。匯編語言對學習其他計算機起到一個比較、對照、參考的促進作用。學習事物總是從最簡單基礎的開始。那么學習高級語言也當然應當從匯編開始。學習匯編語言實際上是培養(yǎng)了學習計算機語言的能力和素養(yǎng)。個人認為，學習匯編語言對學習其他語言很有促進作