8255實(shí)現(xiàn)搶答器設(shè)計(jì)

1、摘要 Proteus是一種交互式，可視化的電路仿真軟件。本文介紹了應(yīng)用proteus軟件進(jìn)行多路搶答器設(shè)計(jì)與仿真的實(shí)現(xiàn)方法。智能搶答器作為一種電子產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競賽場合。本系統(tǒng)就是通過8086控制，采用并行可編程接口芯片8255為核心而設(shè)計(jì)的智能搶答器。硬件設(shè)計(jì)是借用8255為中心的控制模塊，軟件設(shè)計(jì)是采用匯編語言編程。該設(shè)計(jì)的在對(duì)系統(tǒng)工作原理充分研究的基礎(chǔ)上，選擇合適的元件型號(hào)和參數(shù)，再用proteus繪圖軟件畫出電路原理圖，最后根據(jù)電路接口編寫軟件程序。 用proteus仿真效果真實(shí)，準(zhǔn)確，可以提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，具有推廣價(jià)值。關(guān)鍵字：proteus，接口芯片825

2、5，仿真abstract Proteus is a kind of interactive visualization of circuit simulation software. This paper introduces the application of proteus software multiplex vies to answer first device design and the realization of the simulation method. Smart responder as a kind of electronic products has been w

3、idely used in all kinds of intelligence and knowledge competition. This system is controlled by 8086, using the programmable parallel interface chip 8255 as the core and design of intelligent responder. The hardware design is to borrow 8255 as the center of control module, the software design is to

4、use assembly language programming. The design of the system working principle, on the basis of fully research, choose the right component model and parameters, then use proteus draw the circuit principle diagram, drawing software according to the interface circuit to write software programs.Use prot

5、eus simulation effect is true, accurate, can improve the development efficiency, reduce the development cost, value for popularization.Key words: proteus, interface chip 8255, simulation 目錄1緒論11.1寫作背景11.2proteus介紹11.3實(shí)現(xiàn)功能22硬件設(shè)計(jì)原理32.1設(shè)計(jì)電路圖32.2芯片介紹52.2.1可編程并行I/O接口芯片Intel8255A52.2.2其他元件介紹93軟件設(shè)計(jì)原理113.1流

6、程圖113.2程序124系統(tǒng)仿真調(diào)試155心得體會(huì)176參考文獻(xiàn)181緒論1.1寫作背景現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)手段日新月異，由手工設(shè)計(jì)到EDA階段，再到虛擬設(shè)計(jì)階段，人們不斷提高設(shè)計(jì)水平與效率。并行接口芯片8255可以用作并行打印機(jī)，七段數(shù)碼顯示器和非編碼鍵盤接口本篇論文利用proteus仿真軟件實(shí)現(xiàn)搶答器功能，其中用到并行接口芯片8255.1.2proteus介紹Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)

7、與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：原理布圖，PCB自動(dòng)或人工布線，SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn):1互動(dòng)的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，L

8、CD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。1.3實(shí)現(xiàn)功能這次設(shè)計(jì)主要要用到數(shù)碼顯示功能，故初步選定8255芯片。若要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)，中斷控制，則要用到8253芯片。經(jīng)過仔細(xì)思考論證，我認(rèn)為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是準(zhǔn)確判斷出最先搶答者的信號(hào)并鎖存，而同時(shí)不理睬其他搶答者的信號(hào)。為此，可將7個(gè)搶答按鈕信號(hào)通過一個(gè)4位并行輸入口接至微機(jī)中。當(dāng)主持人啟動(dòng)搶答

9、過程后，微機(jī)通過該并行輸入口循環(huán)對(duì)搶答信號(hào)進(jìn)行采樣。當(dāng)采樣到那一組的搶答信號(hào)已經(jīng)發(fā)出，則立即停止采樣，并記錄下該組的組號(hào)。2硬件設(shè)計(jì)原理2.1設(shè)計(jì)電路圖圖2-1為原理圖，邏輯開關(guān)k0-k6代表搶答器按鈕，某組搶答器按鈕按下，在數(shù)碼掛面上將其組號(hào)顯示出來圖2-1搶答器原理圖搶答器搶答按鈕應(yīng)如圖2-2所示:圖2-2 開關(guān)按鈕圖數(shù)碼管連接如圖2-3所示圖2-3數(shù)碼管連接圖2.2芯片介紹2.2.1可編程并行I/O接口芯片Intel8255A1并行接口芯片8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳

10、）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。1）與CPU連接部分根據(jù)定義，8255能并行傳送8位數(shù)據(jù)，所以其數(shù)據(jù)線為8根D0D7。由于8255具有3個(gè)通道A、B、C，所以只要兩根地址線就能尋址A、B、C口及控制寄存器，故地址線為兩根A0A1。此外CPU要對(duì)8255進(jìn)行讀、寫與片

11、選操作，所以控制線為片選、復(fù)位、讀、寫信號(hào)。各信號(hào)的引腳編號(hào)如下：（1）數(shù)據(jù)總線DB：編號(hào)為D0D7，用于8255與CPU傳送8位數(shù)據(jù)。（2）地址總線AB：編號(hào)為A0A1，用于選擇A、B、C口與控制寄存器。（3）控制總線CB：片選信號(hào)、復(fù)位信號(hào)RST、寫信號(hào)、讀信號(hào)。當(dāng)CPU要對(duì)8255進(jìn)行讀、寫操作時(shí)，必須先向8255發(fā)片選信號(hào)選中8255芯片，然后發(fā)讀信號(hào)或?qū)懶盘?hào)對(duì)8255進(jìn)行讀或?qū)憯?shù)據(jù)的操作。2）與外設(shè)接口部分根據(jù)定義，8255有3個(gè)通道A、B、C與外設(shè)連接，每個(gè)通道又有8根線與外設(shè)連接，所以8255可以用24根線與外設(shè)連接，若進(jìn)行開關(guān)量控制，則8255可同時(shí)控制24路開關(guān)。各通道的引腳

12、編號(hào)如下：（1）A口：編號(hào)為PA0PA7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。（2）B口：編號(hào)為PB0PB7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。（3）C口：編號(hào)為PC0PC7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)，當(dāng)8255工作于應(yīng)答I/O方式時(shí)，C口用于應(yīng)答信號(hào)的通信。3）控制器部分8255將3個(gè)通道分為兩組，即PA0PA7與PC4PC7組成A組，PB0PB7與PC0PC3組成B組。圖2-4所示，相應(yīng)的控制器也分為A組控制器與B組控制器，各組控制器的作用如下：（1）A組控制器：控制A口與上C口的輸入與輸出。（2）B組控制器：控制B口與下C口的輸入與輸出。2外部引腳圖2-4 825

13、5引腳圖RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊;/CS=1時(shí),8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/RD產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/CS=0時(shí),允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/WR產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，

14、8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。3 8255A的基本操作Intel8255A內(nèi)部的讀/寫控制邏輯對(duì)輸入信號(hào)CS,RD,WR,A1,A0進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生控制信號(hào)決定8255A的操作類型。這些輸入信號(hào)的組合關(guān)系以及8255A的基本操作描述如表2-1所示 A1A0RDWRCS工作狀態(tài)00010A口數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)總線01010B口數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)總線10010C口數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)總線00100總線數(shù)據(jù)-A口01100總線數(shù)據(jù)-B口10100總線數(shù)據(jù)-C口11100總線數(shù)據(jù)-控制字寄存器*1數(shù)據(jù)總線-三態(tài)11010非法狀態(tài)*

15、110數(shù)據(jù)總線-三態(tài)表2-1 工作關(guān)系表Intel8255A的初始化字命令字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：特征位 D6D5:A組方式00=方式0 ，01=方式1，1X=方式2D4： A口0=輸出，1=輸入 D3：C口C7C4 0=輸出，1=輸入D2:B組方式0=方式0，1=方式1。D1: B口0=輸出，1=輸入D0:C口C3C0 0=輸出，1=輸入D7位為“1”時(shí)，為方式選擇控制字的標(biāo)識(shí)位。D6、D5位決定A端口的工作方式。D4位決定A端口工作在輸入還是輸出方式。D3位決定C端口高4位PC7PC4是作為輸入端口，還是作為輸出端口。D2位用來選擇B端口的工作方式。D1位決定

16、B端口作為輸入還是輸出端口。D0位決定C端口低4位PC3PC0作出為輸入，還是輸出。1C口復(fù)位字在8255A芯片初始化時(shí)，C端口置1/置0控制字可以單獨(dú)設(shè)置C端口的某一位為0或某一位為1。控制字的D7位為“0”時(shí)，是C端口置1/置0控制字中的標(biāo)識(shí)位，這個(gè)控制字只對(duì)C口起作用，任何一位都可以通過按位置位/復(fù)位控制字來設(shè)置。注意：對(duì)C口的置位/復(fù)位控制不是把控制字送到C口，而是由控制口決定各位的狀態(tài)，是把控制字送到控制口工作方式3種工作方式可用軟件編程對(duì)控制口設(shè)置來指定。三種基本的工作方式為： 方式0基本的輸入輸出，方式1選通輸入輸出方式， 方式2雙向傳送方式。1) 工作方式0(基本輸入輸出方式)

17、功能：方式0不使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)，也不使用中斷，A口和B口可定義為輸入或輸出口，C口分成兩個(gè)部分（高四位和低四位），C口的兩個(gè)部分也可分別定義為輸入或輸出。在方式0，所有口輸出均有鎖存，輸入只有緩沖，無鎖存，C口還具有按位將其各位清0或置1的功能。常用于與外設(shè)無條件的數(shù)據(jù)傳送或接收外設(shè)的數(shù)據(jù)。2） 工作方式1(選通輸入輸出方式)A口借用C口的一些信號(hào)線用作控制和狀態(tài)信號(hào)，組成A組，B口借用C口的一些信號(hào)線用作控制和狀態(tài)信號(hào)，組成B組。在方式1下，C口的某些位被占用。方式1的輸出：當(dāng)A口工作于方式1且用作輸出口時(shí)，C口的PC7線用作輸出緩沖器滿OBF信號(hào)，PC6用作外設(shè)B口輸出收到數(shù)據(jù)后的響應(yīng)信號(hào)AC

18、K，PC3用作中斷請(qǐng)求輸出信號(hào)線INTR。當(dāng)B口工作于方式l且用作輸出口時(shí)，C口的PC1線用作輸出緩沖器滿OBF信號(hào)，PC2用作外設(shè)收到數(shù)據(jù)后的響應(yīng)信號(hào)ACK，PC0用作中斷請(qǐng)求輸出信號(hào)線INTR。3) 工作方式2 (雙向輸入輸出方式)功能：方式2是A組獨(dú)有的工作方式。外設(shè)既能在A口的8條引線上發(fā)送數(shù)據(jù)，又能接收數(shù)據(jù)。此方式也是借用C口的5條信號(hào)線作控制和狀態(tài)線，A口的輸入和輸出均帶有鎖存。2.2.2其他元件介紹七段數(shù)碼顯示器接口1. led顯示器結(jié)構(gòu)Led顯示器是由發(fā)光二極管組成的顯示器，有“8”字段和“米”字段之分。顯示器分為共陽極和共陰極兩種。將發(fā)光二極管陰極連接在一起的稱為共陰極led

19、顯示器。將發(fā)光二極管陽極連接在一起的稱為共陽極led顯示器。 用led顯示各種字符和數(shù)字，就是使led的相應(yīng)段點(diǎn)亮，而其他段不亮。共陰極led顯示器只要在需要點(diǎn)亮段的陽極加上高電平，共陰極加上低電平，就可以得到需要現(xiàn)實(shí)的字符。2led顯示控制方式 七段數(shù)碼管有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種顯示方式。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)/缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)是顯示驅(qū)動(dòng)電路簡單,2個(gè)IC即可驅(qū)動(dòng)8個(gè)10以下的LED,成本較低。各種尺寸的LED可直接與主控板.驅(qū)動(dòng)板.擴(kuò)展板連接，甚至可不采用PCB板。功耗低。采用分時(shí)掃描顯示方式，功耗只有靜態(tài)顯示的1/5。缺點(diǎn)是LED至驅(qū)動(dòng)板間的連線較多(共8+LED個(gè)數(shù)根)。當(dāng)位數(shù)較多時(shí),連線及檢修不便。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)

20、的優(yōu)/缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)是LED顯示組件間連線非常簡潔,只需5-6根線即可將所有LED串接，調(diào)試檢修方便。顯示亮度好，采用合適的驅(qū)動(dòng)元件可驅(qū)動(dòng) 2米以下的LED，適合制作室外大型數(shù)字屏。缺點(diǎn)是每個(gè)LED需要1-2個(gè)驅(qū)動(dòng)IC，需要制作顯示組件PCB板。功耗稍大（是掃描驅(qū)動(dòng)的5倍）。成本稍高。 3軟件設(shè)計(jì)原理3.1流程圖 開始emu8086編程流程圖3-1所示Bx指向斷碼表首地址結(jié)束輸出斷碼求斷碼設(shè)置8255A口輸出C口輸入輸入數(shù)據(jù)是0嗎y關(guān)閉顯示求出組號(hào)到alN是空格嗎yN圖3-1 程序流程圖3.2程序用emu8086編程程序如下：data segmentioa equ 0000hiob equ 000

21、2hioc equ 0004hiokz equ 0006hled db 06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07hdata endscode segmentassume cs:code,ds:datastart: mov ax, data mov ds, ax mov dx,iokz mov ax,89h out dx,al mov bx,offset led mov dx,ioa mov al,00h out dx,al nop mov al,3fh out dx,al nopsss: mov dx,ioc ;等待PC0PC6輸入一個(gè)信號(hào) in al,dx cmp al,1111

22、1111b ;判斷是否有PC鍵按下 jz sss cmp al,01111111b ;判斷是否是PC7 jz sss mov dx,ioa mov al,00h out dx,al nop xor al,11111111b mov cl,0ffhrr: inc cl shr al,1 jnc rr mov al,cl xlat mov dx,ioa out dx,alwai: mov dx,ioc in al,dx cmp al,01111111b ; 若此時(shí)按下PC7則清零并開始下一輪 jnz wai mov dx,ioa mov al,3fh out dx,al jmp ssseee: m

23、ov ah,4ch int 21hcode ends end start 4系統(tǒng)仿真調(diào)試 根據(jù)前面硬件設(shè)計(jì)原理圖與軟件設(shè)計(jì)原理圖，在proreus軟件上連接如圖4-1，4-2所示電路.根據(jù)如圖所示電路8255A端口，B端口，C端口及控制端口的地址為0000h，0002h，0004h，0006h。電路中用到74系列器件時(shí)TI公司生產(chǎn)的中小規(guī)模TTL集成電路芯片，是一種低成本，工業(yè)民用產(chǎn)品，工作溫度070度，74xxx系列屬于標(biāo)準(zhǔn)中小規(guī)模TTL集成電路。電路中還包括可編程并行接口芯片8255A，數(shù)碼管，8086cpu控制電路，電阻若干，開關(guān)若干。圖4-1 仿真電路圖圖4-2 仿真電路圖邏輯開關(guān)k0-k6代表搶答器按鈕，k7表示重置。點(diǎn)擊仿真按鈕開始第一輪搶答，先搶答的組會(huì)在數(shù)碼管上顯示出來。按k7開始下一輪搶答。(開關(guān)從上到下依次為k0到k7) .5心得體會(huì) 通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我更加深刻了解課本知識(shí)。雖然這次課程是那么短暫的2周時(shí)間，我感覺到這些天我的所學(xué)勝過我這一學(xué)期所學(xué)，這次任務(wù)原則上是設(shè)計(jì)，其實(shí)就是一次大的作業(yè)，是讓我對(duì)課本知識(shí)的鞏固和對(duì)基本公式的熟悉和應(yīng)用，在設(shè)計(jì)搶答時(shí)我首先想到的就是8255芯片，但是后來并不是那么簡單，這中間編程和電路圖讓我使我做事的耐心和仔細(xì)程度得以提高。課程設(shè)計(jì)是