2019年整理微機-課程設計

1、棗莊學院信息科學與工程學院課程設計任務書題目:交通燈的設計學生1:孫麗梅(201312220136)學生2:車亍雨(201312220114)學生3:王磊(201312220141)學生4:李萍(201312220120)學生5:褚金戈(201312220109)學生6:薛瑩瑩(201312220150)專計算機應用技術業(yè):微機原理與接口技術課程:指導教師:劉彩霞 職稱:棗莊學院信息科學與工程學院制2015年6月6日課程設計任務書及成績評定課程設計的任務和具體要求任務：設計與實現(xiàn)交通燈的控制，主要是模擬十字路口的紅綠燈。按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，采用時間中斷方式設計一套十字路口的

2、交通燈管理 系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準備時間3秒，在準備時間里黃燈閃爍3 次，閃爍頻率為0.5秒，周而復始。要求：利用8255、8253、8259等接口電路，工作在 80X86系統(tǒng)上?？删幊滩⑿薪涌谛酒?255A控制可編程定時器計數(shù)器8253控制可編中斷控制器8259控制日期:指導教師簽字:指導教師評語成績:指導教師簽字:日期:課程設計所需軟件、硬件等系統(tǒng)：Windows7語言：匯編語言開發(fā)工具：MASM課程設計進度計劃起至日期工作內容備注2015.5.15-20進行可行性研究，完成選題。5.21 5.27根據(jù)選題查閱資料、進行概要設計，確定設計方案。5.28 6.02詳細設計，實

3、施設計方案，編寫程序、調試程序。6.03 6.06完成課程設計（任務書）的撰寫。參考文獻、資料索引序號文獻、 資料名 稱編著者出版單位1仁向民.微機接口技術實用教程M.北京：清華大學出版社.2、劉紅玲，邵曉根.微機原理與接口技術M.北京：中國電力出版社.3、江正戰(zhàn)，沈志鴻.三級偏硬考試教程M.江蘇：東南大學出版社.4、閻石.數(shù)字電子技術基礎M.北京：高等教育出版社.5、 張雪蘭、譚毓安.匯編語言程序設計M.北京：清華大學出版社.序言、設計目的、設計任務及目的1、設計任務2、設計內容三、設計原理1 、設計方案簽。四、設計總體五、詳細設計目錄理 錯 誤 ！ 未 定 義 書、電路設計、延時模塊設計、

4、交通燈主程序設計1212六、調試與分析 七、運行結果及說明程序源代碼13序言隨著科學技術迅速發(fā)展， 理工科大學生不僅需要掌握計算機方面的基本理論 知識，而且還需要掌握基本的實驗技能及一定的科學研究能力。 微機原理和接口 技術是一門實踐性強的學科， 不但要求有較高的理論水平， 而且還要求有實際的 動手能力，其中很多的原量、 規(guī)則、現(xiàn)象等僅僅靠學習教科書是無法完全掌握的， 必須通過實踐才能比較直觀和深刻的理解。 本課程設計的主要目的是提高實踐能 力，包括提高匯編等語言的編程能力及對接口等硬件的理解分析能力和設計接口 電路的能力，在進行課程設計的過程中， 可以讓學生體驗分析問題、 提出解決方 案、通

5、過編程等手段實現(xiàn)解決方案、 不斷調試最終達到設計要求的全過程， 從而 幫助學生系統(tǒng)地掌握微機原理的接口技術的相關知識， 達到將知識融會貫通的目 的。本次課程設計是培養(yǎng)和鍛煉在校學生綜合應用所學理論知識解決實際問題 能力、進行實際鍛煉能力的重要環(huán)節(jié)， 它具有動手、 動腦，理論聯(lián)系實際的特點， 是培養(yǎng)在大學生理論聯(lián)系實際、 敢于動手、 善于動手和獨立自主解決設計實踐中 遇到的各種問題能力的一種較好方法。通過課程設計， 使學生鞏固和加深微型計算機原理理論知識， 通過實踐進 步加強學生獨立分析問題和解決問題的能力、 綜合設計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)， 同時 注意培養(yǎng)學生實事求是、 嚴肅認真的科學作風和良好的實

6、驗習慣， 為今后工作打 下良好的基礎。通過設計實踐， 培養(yǎng)我們查閱專業(yè)資料、工具書或參考書，掌握現(xiàn)代設計手 段和軟件工具，并能以圖紙和說明書表達設計思想和結果的能力。通過設計， 不但要培養(yǎng)和提高我們分析解決具體問題、 動腦動手的技術工作 能力，培養(yǎng)良好的設計習慣。在此次課程設計之前老師大概就講了一下課程設計一些內容和基本要求， 要 求我們可以做軟件實驗也可做硬件實驗。 在課程的第一節(jié)課我們先練習做了一些里的硬件實驗。 之后我們就開始自己選擇計的內容， 在綜合考慮之下我選擇了交 通燈設計。本次交通燈課程設計采用定時查詢控制的方式進行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時 ,可隨意進行更改雙向的通行時

7、間。、設計目的1、了解交通燈管理的基本工作原理 2、熟悉8255A并行接口的各種工作方式和應用 3、學習單板方式下擴展簡單I/O接口的方法以雙色燈的使用。4、進一步學習微處理器的編程技術。5、學習和掌握計算機中常用接口電路的應用和設計技術，充分認識理論知識對應用技術的指導性作用，進一步加強理論知識與應用相結合的實踐和鍛煉。6、通過這次設計實踐能夠進一步加深對專業(yè)知識和理論知識學習的認識和理解,使自己的設計水平和對所學的知識的應用能力以及分析問題解決問題的能力得 到全面提高。二、設計任務及要求1、設計任務主要是模擬十字路口的紅這次課程設計的題目是交通燈控制的設計與實現(xiàn),綠燈。按照時間控制原則，利

8、用并行接口和定時器,采用時間中斷方式設計一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準備時間3秒,在準備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒,周而復始?？衫?255、8253、8259等接口電路。rH 口 1踣口 I圖1舊2、設計內容城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負責控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉換順序，關鍵是各個狀態(tài)之間的轉換和進行適當?shù)臅r間延時，正是基于以上考慮 ,采用如下設計，通過設計實現(xiàn)以下功能：1東西方向車輛放行 30 秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點 亮 30 秒鐘；230秒鐘后，南北方向的黃燈閃爍 3 秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此

9、 時南北方向仍維持紅燈點亮。3南北方向的黃燈閃爍 3 秒鐘后，轉為東西方向放行 30秒鐘。即南北方向 的紅燈和東西方向的綠燈同時點亮 30 秒鐘；4東西方向放行 30 秒鐘后，轉為東西方向的黃燈閃爍 3 秒鐘，以警示將切 換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。5東西方向的黃燈閃爍 3 秒鐘后，再轉為南北方向車輛放行 30秒鐘。如此 循環(huán)重復。三、設計原理1 設計方案本次課程設計要求設計實現(xiàn)交通燈的功能， 剛開始選擇這個課題的時候曾認 真思考研究過，要實現(xiàn)交通的功能首先要用芯片控制燈的亮滅、顏色控制； 其次 由于交通燈有計時，就必須要有計時或定時控制，還要有時間的倒計時時顯示， 這樣才能符合交通

10、燈的基本功能， 經過認真的思考設計， 根據(jù)自己所學到的知識 制定了以下方案。將 8255A 控制字設置為全輸出，利用端口 A 輸出控制交通燈東西、南北方 向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態(tài)顯示的時間。2 系統(tǒng)原理 本次課程設計使用到得芯片有 8255，8253 和 8259，使用這些芯片首先應該 明白了解這些芯片的功能、工作方式以及初始化方式等。2.1 、8255 的工作原理2.1.1 、8255的內部結構 ：cs8255的內部結構及引腳IQ pcapsoIQPE7-PE0lePC7-rc：4IJOPA7-PA0直口PA3PA2PA1PAORDCCSGNDA1A0PC7PC6FC5PC4

11、PCOPC1PC3PC3PBOPB1PE3PA4PA5PA6PA75WRRESETDOD1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB<5PB5PB4PB31）數(shù)據(jù)總線緩沖器：這是一個雙向三態(tài)的 8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255與微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。2）三個端口 A，B和C： A端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器,個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器,一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入沒有鎖存器）。3）A組和B組控

12、制電路：這是兩組根據(jù)CPU輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對于 CPU而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU輸出的一字節(jié)方式控制字或對 C 口按位復位字命令。方式控制字的高 5位決定A組的工作方式，低3位決定B組的工作方式。對C 口按位復位命令字可對C 口的每一位實現(xiàn)置位或復位。A組控制電路控制A 口和C 口上半部，B組控制電路控制B 口和C 口下半部。它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應的端口送到CPU。4）讀寫控制邏輯：用來控制把CPU輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應端口，也由2.1.2、8255A的工作方式:方式0-基本輸入輸出方式;方式1-選通輸入輸出方式;方式2-

13、雙向選通輸入輸出方式。ET? 06 D5 D4 D3 D3 D1 DOD7D5 D4 D3 D3 DI DO不用0復儻1置位方式選揮 00方式D 01方式111方式2C匚0輸岀1輸入A 口 0輸出1輸入B 口輸出1輸入方式選擇 0方式01方式1 需4恆c口的位選揮 位 D3D3D10 00001234 5578255工作萬式控制字和 C 口按位置位/復位控制字格式2.1.3、引腳信號輸入/輸出用來傳送8255A的引腳如圖1所示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制線、端口線和電源線。D7DO (data bus):三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與 CPU數(shù)據(jù)總線連接,數(shù)據(jù)。CS(chip select)：片選信

14、號線，低電平有效時，芯片被選中。A1, A0(POrt address :地址線，用來選擇內部端口。RD(read):讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。WR(write)：寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。RESET (reset):復位信號線，高電平有效時，將所有內部寄存器(包括控 制寄存器)清0。PA7PA0 (port A): A 口輸入/輸出信號線。PB7PB0 (port B): B 口輸入/輸出信號線。PC7PC0 (port C): C 口輸入/輸出信號線。VCC :+ 5V電源。 GND :電源地線。2.2發(fā)光二極管顯示原理發(fā)光二極管顯示模塊由8255的A 口輸?shù)某?/p>

15、來控制發(fā)光二極管的亮滅。在實驗設計中A 口已經與發(fā)光二級管連接好了，根據(jù)雙色燈實的結果可以知道，在A口中PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA與發(fā)光二極管鏈接，各口控制的二極管以及各二極管的亮滅及顏色控制如下表所示：東南西北PA7 PA3狀態(tài)PA6 PA2狀態(tài)PA5 PA1狀態(tài)PA4 PA0狀態(tài)00黃00黃00黃00黃01綠01綠01綠01綠10紅10紅10紅10紅11滅11滅11滅11滅設計時在向PA口輸出時一定要根據(jù)上表所示的狀態(tài)來寫入各端口的值，如要想PA 口輸出燈的狀態(tài)為東西紅南北綠，則應向 PA 口寫入10100101則可。四、總體設計根據(jù)設計任務的要求，要實現(xiàn)

16、交通燈的功能。1、初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。2、然后轉狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。3、過一段時間轉狀態(tài) 2,南北綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時幾秒，東西仍然 紅燈。4、再轉狀態(tài)，東西綠燈通車，南北燈燈。5、過一段時間轉狀態(tài) 4,東西綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時幾秒，南北仍然紅燈。6最后循環(huán)至狀態(tài)1。在設計過程中，交通燈會有一閃一滅的情況，亮滅的狀態(tài)之間有一定時間的延時，調用延時程序，可以體現(xiàn)出交通燈的亮滅的效果。整體實驗設計思想如下圖所示:五、詳細設計1、電路設計本課題的設計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內部已經連接，因此在使用時只要設計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的

17、設計及實現(xiàn)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如下圖所示。硬件電路由定時模塊、發(fā) 光二極管模塊、數(shù)碼管顯示模塊組成。not J5牛H&HTi 1泗 課碼曙 C«DO 畀 r33 nZS3t zwas Zth 胡 如 27R13J552SI1+ Ij 1£171712 jT IT443911ja13TtiJ13站1111 2 2 2 274LS244leTT iT 17L3ooc e i» * 發(fā)光二極管雙色燈liiH_* « « 8 8.8 a a B F «*«- s;訂* 川QDDDDSQ«LlL2Ui-VVR

18、總的實驗連線圖OOOO“ oooonmn2、延時模塊設計在設計任務時，由于期間交通燈閃爍的情況，設計時先讓交通燈亮，在采用軟件延時的方法來讓其亮一段時間， 在設置讓其滅，再延時后讓其亮，這樣交通燈就會出現(xiàn)一閃一閃的情況了。在設計軟件延時， 利用執(zhí)行一條指令所需要其程序設計如下：DLYPROCNEARPUSHCXDDD:MOVCX,2FFFHCCC:LOOPCCCDECBXCMPBX,0JNEDDDPOPCXRETDLYENDP的指令周期來達到延長時間的目的。;延時3、交通燈主程序設計8255的初始化設置：A 口輸出，C 口輸入，為工作方式0, 8255的地址引腳為：200H208H。接著向PA

19、 口寫入初值將發(fā)光二極管全部變?yōu)榧t色， 軟件延 時一段時間，向 BX 寫入時間數(shù)值。判斷 BX 是否為 0。將 8255A 控制字設置為全輸出，利用端口 A 輸出控制交通燈東西、南北方 向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態(tài)顯示的時間。D1 EQU 10HD2 EQU 200HDATA SEGMENT ；數(shù)據(jù)段PB DB ?DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK ；堆棧段STA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENT ；代碼段ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:PUSH CSPOP DS；

20、8255 初始化MOV DX,203H ;設置為全輸出MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,200HMOV AL,00; 清 LEDOUT DX,ALMOV DX,200HMOV AL,0F0H; 全紅OUT DX,ALMOV BX,7FHCALL DLYBG:MOV AL,01011010B ；南北綠，東西紅OUT DX,ALMOV BX,D2CALL DLYMOV CX,03HXH1:AND AL,0F5H ；綠滅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYOR AL,0AH ；綠亮OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYLOOP XH1OR AL,0A0

21、H ；南北黃，東西紅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYMOV BX,D1CALL DLYMOV AL,10100101B ；南北紅，東西綠OUT DX,ALMOV BX ,D2CALL DLYMOV CX,03XH2:AND AL,0FAH ；綠滅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYOR AL,05H ；綠亮OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYLOOP XH2OR AL,50H ；南北紅，東西黃OUT DX,ALMOV BX, D1CALL DLYMOV BX ,D1CALL DLYJMP BGDLY PROC NEAR ；延時程序PUSH C

22、XDDD:MOV CX,2FFFHCCC:LOOP CCCDEC BXCMP BX ,0JNE DDDPOP CXRETDLY ENDPCODE ENDSEND STARTD1 EQU 2H六、調試記錄與分析在調試中，剛開始由于對一些芯片不是很了解以及匯編語言用的不是很熟 練，所以起初錯誤比較多，要么燈都不顯示，要么燈顯示不全，再要么紅燈綠燈時間分配不合理。剛開始都一頭霧水，通過從網上找資料以及通過老師的指導， 總算調試成功。 像燈不顯示或顯示不全， 一方面可能由于電路連接出錯或者可能 程序沒寫正確都會導致這些錯誤。 而黃燈閃爍頻率不合理， 比方說黃燈時間很久 而綠燈時間很短，這都是時間設置問

23、題，這些都要通過代碼更改才能實現(xiàn)。七、運行結果及說明初始狀態(tài)為東西紅燈，南北紅燈。過一段時間后，南北方向交通燈變綠， 東西仍然紅燈。一段時間后，南北綠燈閃，閃三次后變成黃燈，東西仍為紅燈。一段時間，南北紅燈亮，同時東西方向變成綠燈。同樣，一段時間后，東西綠燈閃，閃三次后變黃燈，南北為紅燈。一段時間又回到南北綠燈，東西紅燈，如此 往復循環(huán)。八、設計總結通過本次課程設計，極大地拓寬了我們的知識面 ,鍛煉了能力，收獲了很多。我們做的是交通燈的控制，通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想， 擴展了自己的視野， 不再僅僅局限于書本中幾條簡短的程序， 而且更重要的是明 白寫程序的態(tài)度：仔細謹慎，精益

24、求精。在程序中添加了黃燈閃爍，更加醒目。另外加入能夠實現(xiàn)各路口綠燈顯示時間不同，適應在主干道和支線路口中使用。這也使我們懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的， 只有把所學的理論知識與實踐相結合起來， 從理論中得出結論， 才能真正為社會 服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 交通燈雖然是在功能實 現(xiàn)上比較簡單， 但是還是有些小缺陷的。當然在此過程中也出現(xiàn)了好多問題，最 終都通過我們大家的共同努力一起解決了， 更是讓我們明白了團隊之間的合作非 常重要。 同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處， 對以前所學過的知識理解 得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在系統(tǒng)加電調試中，針對一些問題，熟練掌握了 根據(jù)原理分步測試， 將錯誤之處縮小的最小范圍內。 有些在設計過程中已經解決， 有些還要待今后慢慢學習，只要學習就會有更多的問題，有更多的難點， 但也會 有更多的收獲。由于時間的關系， 原本打算在程序設計時添加緊急處理情況， 使 設計更加接近現(xiàn)實中交通燈的情況，但時間短， 設計較為復雜， 因此就沒有設計 此功能， 今后設計一定會注意的， 力求讓程序完美。在以后的生活和學習的過程 中，我們會把課程設計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！程序原代碼D1 EQU 10HD2 EQU 200HDATA SEGMENT ；數(shù)據(jù)段PB DB