微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)彩燈控制器系統(tǒng)

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程編號(hào)j1610103課程名稱(chēng)微型原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)聯(lián)系電話(huà)所在班級(jí)實(shí)施地點(diǎn)科技樓微機(jī)原理室422起止時(shí)間指導(dǎo)教師王榮輝目 錄1 課程設(shè)計(jì)的目的2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 3 系統(tǒng)框圖 4 設(shè)計(jì)原理 4.1 8255工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4.2 8255A的工作方式控制字 4.3 8086 的引腳信號(hào) 5 程序設(shè)計(jì)流程圖及說(shuō)明 6 程序調(diào)試與結(jié)果分析 7 總結(jié) 11附錄1：總體電路原理圖13附錄2：元器件清單13附錄3：源程序代碼141 課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使學(xué)生熟練掌握微機(jī)系統(tǒng)與接口擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法，了解步進(jìn)電機(jī)控制的基本原理，掌握控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的編

2、程方法，進(jìn)一步熟練掌握8255A并行I/O口的工作方式以及編程方法，熟練應(yīng)用8086以及匯編語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)計(jì)中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機(jī)系統(tǒng)的硬軟件開(kāi)發(fā)工具的使用方法。體會(huì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的流程與方法，為以后系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求以8255交通燈的一種顯示效果為例，介紹彩燈控制器顯示的基本原理。設(shè)有一排 8個(gè)水平排列的彩燈，某種顯示方式為從左到右0.5秒點(diǎn)亮。其控制過(guò)程如下：若以“ 0 ”代表彩燈點(diǎn)亮，以“ 1 ”代表彩燈熄滅，則開(kāi)始時(shí)刻， L1黃燈亮1.5秒后，紅燈L2,L3,L4,L5間隔0.5秒依次亮，然后綠燈間隔0.5秒依次亮；循環(huán)7次?？刂破鲗⒁粠?

3、個(gè)數(shù)據(jù)送至8個(gè)彩燈的控制端，其中，最左邊的一段彩燈對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)為“0”，其余的數(shù)據(jù)均為1，即11111110.當(dāng)8個(gè)數(shù)據(jù)送完以后，控制器停止送數(shù)，保留這種狀態(tài)（定時(shí)）1.5秒，此時(shí)黃燈被點(diǎn)亮，其余彩燈熄滅。隨后，控制器又在極短的時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)111111101送至彩燈的控制端，并定時(shí)0.5秒，這段時(shí)間，第一個(gè)紅燈被點(diǎn)亮。由于送數(shù)據(jù)的過(guò)程很快，我們觀測(cè)到的效果是第一個(gè)紅燈被點(diǎn)亮 0.5 秒后，第 2 個(gè)紅燈接著被點(diǎn)亮，即每隔 0.5 秒顯示一幀圖樣。如此下去，最后控制器將數(shù)據(jù) 01111111送至 8個(gè)彩燈的控制端，則L8綠燈被點(diǎn)亮。依次循環(huán)7次。3 系統(tǒng)框圖彩燈控制器系統(tǒng)框圖如下所示： 彩燈8

4、255可控制并 行接口芯片8086微處理器圖1 系統(tǒng)框圖4 設(shè)計(jì)原理在這次課程設(shè)計(jì)中主要用到了8255A可編程并行接口芯片可用程序來(lái)設(shè)置芯片的工作方式，通用性強(qiáng)，使用靈活，可為多種不同的CPU與外設(shè)之間提供并行輸入/輸出的通道。4.1 8255工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由4部分組成：(1) 數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器(2)三個(gè)8位端口PA、PB、PCPA7-PA0PC7-PC4PC3-PC0D7-D0/RD/WRA1A0/CSRESETA組控制數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器讀/寫(xiě)控制邏輯B組控制A組A口（8位）A組C口 高4位B組C口 低4位B組B口（8位）PB7-PB0圖2

5、 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(3) A組和B組控制電路A組：PA口和PC口的高四位(PC7PC4);B組：PB口和PC口的低四位(PC3PC0)。這兩組控制電路一方面接收CPU發(fā)來(lái)的控制字并決定8255A的工作方式；另一方面接收來(lái)自讀寫(xiě)控制邏輯電路的讀寫(xiě)命令，完成接口的讀寫(xiě)操作。（4）讀/寫(xiě)控制邏輯用來(lái)管理數(shù)據(jù)信息?？刂谱趾蜖顟B(tài)字的傳送,它接收來(lái)自CPU的地址總線(xiàn)的A1,A0和控制總線(xiàn)的信號(hào)RD.WR.RESET等,并向8255A的A,B兩組發(fā)送命令.由它控制把CPU發(fā)出的控制命令字或輸出的數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的端口,或把外設(shè)的狀態(tài)信息或輸入的數(shù)據(jù)從相應(yīng)的端口送到CPU. 8255A引腳功能8255A芯片除電源和地引

6、腳以外，其他引腳可分為兩組，引腳如圖3所示：（1）8255A與外設(shè)連接引腳 8255A芯片與外設(shè)連接的有24條雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)引腳，分成三組，分別對(duì)應(yīng)于A，B,C三個(gè)數(shù)據(jù)端口：PA7-PA0,PB7-PB0,PC7-PC0.1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21PA3PA2PA1PA0/RD/CSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7/WRRETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7

7、PB6PB5PB4PB3圖3 引腳圖( 2 ) 8255A與CPU連接引腳D7與CPU側(cè)連接的八條雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)；WR（低電平有效）寫(xiě)輸入信號(hào)；RD（低電平有效）讀輸入信號(hào)；CS（低電平有效）片選輸入信號(hào)；A0、A1片內(nèi)寄存器選擇輸入信號(hào)；PA7PA0A口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)；PB7PB0B口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)；PC7PC0C口外設(shè)雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)；RESET復(fù)位輸入信號(hào)表1 8255A的控制信號(hào)和傳送操作的對(duì)應(yīng)關(guān)系/CS/RD/WRA1 A0執(zhí)行的操作0010 0讀端口A0010 1讀端口B0011 0讀端口C0011 1非法狀態(tài)0100 0寫(xiě)端口A0100 1寫(xiě)端口B0101 0寫(xiě)端口C0101 1寫(xiě)控制字端

8、口1 未選通4.2 8255A的工作方式控制字8255A有兩個(gè)控制字：方式選擇控制字和端口C置位/復(fù)位控制字。這兩個(gè)控制字公用一個(gè)地址，即控制端口地址，用控制字的D7位來(lái)區(qū)分這兩個(gè)控制字，D7=1為方式選擇控制字；D7=0為端口置位/復(fù)位控制字。4.2.1 方式選擇控制字如圖4所示：圖4 8255A方式選擇控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1下C口pc3-pc00輸入 1輸PB 0輸1輸出上C口pc7-pc40輸入 1輸出PA 0輸入 1輸出A組工作方式0 方式001方式012方式10特征位4.2.2 端口C置位/復(fù)位控制字 端口C置位/復(fù)位控制字的格式如下圖所示：D3-D1三位的編

9、碼與端口C的某一位相對(duì)應(yīng)，D0決定置位或復(fù)位操作，最高位為0是端口C置位或復(fù)位控制字標(biāo)志。如圖5所示0D3D2D1置位或復(fù)位選擇1：置位 0：復(fù)位D0D3D2D1位選擇000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7 圖5 8255A端口C置4.2.3 8255A的工作方式8255可編程外圍接口芯片是Intel公司生產(chǎn)的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三個(gè)并行接口，用+5V單電源引腳圖供電，能在以下三種工作方式下工作：方式0基本輸入/輸出方式方式0下，每一個(gè)端口都作為基本輸入或輸出口，端口C的高4位和低4位以及端口A、端口B都可獨(dú)立的設(shè)置

10、為輸入口或輸出口。4個(gè)端口的輸入或輸出可有16種組合。8255A工作于方式0時(shí)，CPU可采用無(wú)條件讀寫(xiě)方式與8255A交換數(shù)據(jù)，也可采用查詢(xún)方式與8255A交換數(shù)據(jù)。采用查詢(xún)方式時(shí)，可利用端口C作為與外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。4.3 8086的引腳信號(hào)如圖6所示：圖6 8086引腳圖1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD1

11、5A16/S3A1/S4A18/S5A19/S6/BHE/S7MN/MX/RDHOLDHLDA/WRM/IODT/R/DENALE/INTR/TESTREADYRESET 8086具有兩種不同工作方式，即最小模式和最大模式。若把MN/引腳連至電源+5V，則為最小模式。若把它接地，則處在最大模式。5 程序設(shè)計(jì)流程圖及說(shuō)明設(shè)計(jì)流程圖如圖7所示：開(kāi)始置8255控制字 使B口數(shù)據(jù)保存在BL中各端口均為基本輸出，且均工作于方式0黃燈L1亮延時(shí)1.5秒紅燈L2,L3,L4,L5依次亮0.5秒 綠燈L6,L7,L8，L9依次亮0.5秒 結(jié)束圖7 實(shí)驗(yàn)流程圖6 程序調(diào)試與結(jié)果分析 本程序共有分端口設(shè)置模塊，延

12、時(shí)模塊，顯示模塊等幾個(gè)模塊。經(jīng)過(guò)調(diào)試，本程序可以基本實(shí)現(xiàn)題目的要求。黃燈L1亮 1.5秒 紅燈間隔0.5秒依次點(diǎn)亮 1.5秒 綠燈L6、L7、L8、L9間隔0.5秒依次點(diǎn)亮 1.5秒 黃燈L1熄滅 1.5秒 L2、L3、L4、L5同時(shí)熄滅 1.5秒 L6、L7、L8、L9同時(shí)熄滅 1.5秒 返回初始步，循環(huán)顯示。7 總結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲應(yīng)該是找到了解決問(wèn)題的幾個(gè)很好的途徑：1. 討論2.通過(guò)網(wǎng)絡(luò),在自己的網(wǎng)站上也收獲了很多，共享讓我們共同進(jìn)步。此外，我學(xué)會(huì)了看硬件結(jié)構(gòu)圖,并學(xué)會(huì)了自己去獨(dú)立的完善一個(gè)程序，對(duì)程序的效用等做思考。并體會(huì)到：?jiǎn)杽e人只能幫你開(kāi)拓思路，真正解決問(wèn)題還是要靠自己去

13、摸索。當(dāng)然討論是很好的學(xué)習(xí)途徑,它會(huì)讓你事半功倍. 附錄1：總體電路原 附錄2：元器件清單8086、74LS373、8255A、LED 附錄3：源程序代碼DATA SEGMENTCOMEQU 0096H ;控制口地址PA EQU 0090H ;A口地址PBEQU 0092H; B口地址PCEQU 0094H ； C口地址DATA ENDSsda segment stackbdfv dw 100 dup(0)sda ends ； 設(shè)置堆棧段CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:sdaSTART:mov dx,COMmov al,10000010H ; PA輸

14、出、PB輸入、PC輸出模式out dx,al；設(shè)置8255A的控制字寄存器mov al,00000000bmov dx,PAout dx,al ；從A口輸出8個(gè)全零，使8個(gè)發(fā)光二極管全亮 QQ: MOV DX,PB IN AL,DX ；讀B口狀態(tài) cmp al,11111101h jnz START1 call START1 MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0FDh Jz hh jmp QQhh: jmp START2 START1 proc near waitq: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh(11111011) jnz wait1 mov

15、 al,00000000b mov dx,PA out dx,al MOV DX,PC MOV AL,00H OUT DX,AL ；K3關(guān)閉，所有燈全滅 wait1: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh(11111011) jz wait1 MOV DX,PC MOV AL,01H OUT DX,AL 黃燈亮 MOV CX,6HDELAY8: DEC CX LOOP DELAY8 延時(shí)1.5秒 MOV DX,PA MOV AL,01H OUT DX,AL 紅燈第一盞燈亮 MOV CX,2HDELAY: DEC CX LOOP DELAY ；延時(shí)0.5秒 MOV DX,

16、PA MOV AL,03H 紅燈第一，第二盞燈亮 OUT DX,AL MOV CX,2HDELAY1: DEC CX LOOP DELAY1 ；延時(shí)0.5秒 waitw: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh（11111011B） jnz wait1w mov al,00000000b mov dx,PA out dx,al MOV DX,PC MOV AL,00H OUT DX,AL K3按下，所有燈滅 wait1w: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh jz wait1w ；等于零K3按下 MOV DX,PA MOV AL,07H OUT

17、DX,AL ；紅燈三盞都亮 MOV CX,2HDELAY2: DEC CX LOOP DELAY2 延時(shí)0.5秒 MOV DX,PA MOV AL,0FH OUT DX,AL ； 接在A口的燈都亮 MOV CX,6HDELAY3: DEC CX LOOP DELAY3 ；延時(shí)1.5秒 MOV DX,PA MOV AL,1FH（00011111B） OUT DX,AL ;綠燈亮第一 MOV CX,2H DELAY4: DEC CX LOOP DELAY4 ；延時(shí)0.5秒 MOV DX,PA MOV AL,3FH OUT DX,AL 綠燈亮第一，第二 MOV CX,2HDELAY5: DEC CX

18、 LOOP DELAY5 ；延時(shí)0.5秒 waitw1: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh jnz wait1w1 mov al,00000000b mov dx,PA out dx,al MOV DX,PC MOV AL,00H OUT DX,AL ；K3按下全滅 wait1w1: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh jz wait1w1 MOV DX,PA MOV AL,7FH OUT DX,AL ；綠燈亮三盞都亮 MOV CX,2HDELAY6: DEC CX LOOP DELAY6 延時(shí)0.5秒 MOV DX,PA MOV AL,0

19、FFH OUT DX,AL A口燈全亮 MOV CX,6HDELAY9:DEC CX LOOP DELAY9 延時(shí)1.5秒 MOV DX,PC MOV AL,0 OUT DX,AL ； 黃燈滅 MOV CX,6HDELAY10:DEC CX LOOP DELAY10 延時(shí)1.5秒 MOV DX,PA MOV AL,0 OUT DX,AL ；A口燈全滅JMP START1ret START1 endpSTART2 proc near wait2: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0FBh jnz wait3 mov al,00000000b mov dx,PA out dx,

20、al MOV DX,PC MOV AL,00H OUT DX,AL wait3: MOV DX,PB IN AL,DX cmp al,0Fbh jz wait3 MOV DX,PC MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,0EHDELA8: DEC CX LOOP DELA8 MOV DX,PA MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,06HDELA: DEC CX LOOP DELA MOV DX,PA MOV AL,03H OUT DX,AL MOV CX,06HDELA1: DEC CX LOOP DELA1 MOV DX,PA MOV AL,07H OUT DX,AL M