微機原理課設：霓虹燈閃爍控制系統(tǒng)

1、微機原理與接口技術(shù)課程設計題目班級：小組組長：可控制霓虹燈徐明電氣本151(2015040104)小組成員：王軍三(2015040107)黃國濤(2015040108)劉飛鴻(2015040113)指導教師：劉微日 期:2017年10月11日齊齊哈爾工程學院機電工程系、設計可控制霓虹燈目的及意義霓虹燈其設計目的主要為：(1) 進一步熟悉8255A并行接口的基本工作原理(2) 運用CES-86通用微機實驗裝置，了解鍵盤的基本結(jié)構(gòu),學會編寫程序.(3) 在熟悉了小鍵盤的基礎上，加上LED發(fā)光二極管的使用設計出絢麗閃耀的霓虹燈.本課程設計是自動化專業(yè)學生的一次較全面的的設計訓練，是配合微機與接口技術(shù)

2、”課堂教學的最后一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，它將起到鞏固課堂和書本上所學的知識、加強綜合 能力、提高系統(tǒng)設計水平、啟發(fā)創(chuàng)新思想的作用。當然，雖然程序最后達到了預期控制要求，但是由于實際情況和理想情況存在差距，我 知道還有很多地方有待改進，同時我還是個初學者，各方面肯定存在不足，如果老師發(fā)現(xiàn)了 缺陷之處，請指出，我們一定會虛心接受。二、芯片介紹D0PA0D1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RDPB0WRPB1A0PB2A1PB3RESETPB4PB5CSPB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7U18255A3433323F-02928275736

3、9-835-6鳥飛1811勿PR 紹1415W1713121 110本次課程設計中所使用的芯片8255A (如右圖)是In tel公司采用CHMO工藝生產(chǎn)的一種高 性能 通用可編程輸入/輸出并行接口芯片，可以方便地 應用在In tel系列微處理器系統(tǒng)中。下面對8255A 芯片進行簡單介紹：8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A 是40引腳雙列直插式芯片，片內(nèi)有 A,B,C三個8位I/O端口，可提供24條可編程的 輸入/輸出端口線。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由三部分電路組 成：把他用線路與8086CPU的接口電路、內(nèi)部控 制邏輯電路和與外設連接的輸入/輸出接口電路。8086內(nèi)部介紹8086 CPU中寄存器總共為14個

4、，且均為16位。即 AX，BX，CX，DX，SP, BP, SI，DI，IP, FLAG，CS，DS，SS, ES 共 14 個。 而這14個寄存器按照一定方式又分為了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。與CPU的接口電路(1) 與CPU勺接口電路由數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯組成。數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個三態(tài)、雙向、8位寄存器，8條數(shù)據(jù)線DD與系 統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接，構(gòu)成CPU與8255A之間信息傳送的通道，CPU!過執(zhí)行輸出指令向8255A 寫入控制命令或往外設傳送數(shù)據(jù)，通過執(zhí)行輸入指令讀取外設輸入的數(shù)據(jù)。讀寫控制邏輯電路用來接收 CPU系統(tǒng)總線的讀信號RD寫信號 WR片選擇信號CS端口選 擇信號

5、A和復位信號RESET用于控制8255A內(nèi)部寄存器的讀寫操作和復位操作。（2）內(nèi)部控制邏輯電路內(nèi)部控制邏輯包括 A組控制與B組控制兩部分。A組控制寄存器用來控制 A 口 PAPA 和C 口的高四位PCPC; B組控制寄存器用來控制 B 口 PBPB和低四位PGPC。它們接收 CPUS送來的控制命令，對 A,B,C3個端口的輸入/輸出方式進行控制。（3）輸入輸出接口電路8255A 片內(nèi)有A,B,C3個8位并行端口，A 口和B 口分別有1個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩 沖器和1個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器，C 口有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器，用于存放CPU與外 部設備交換的數(shù)據(jù)。對于8255A的3個數(shù)據(jù)端口和

6、1個控制端口，數(shù)據(jù)端口既可以寫入數(shù)據(jù)也可以讀出數(shù)據(jù)，控制端口只能寫入命令而不能讀出，讀、寫控制信號（RD,WR和端口選擇信號（CS,A,A）的狀態(tài)組合可以實現(xiàn)A,B,C3個端口和控制端口的讀寫操作。8255A的端口分配及讀寫功能見下 表：CS WR RDA1A 0功能0 0 10 0數(shù)據(jù)寫入A 口0 0 10 1數(shù)據(jù)寫入B 口0 0 11 0數(shù)據(jù)寫入C 口0 0 11 1命令寫入控制寄存器0 1 00 0讀出A 口數(shù)據(jù)0 1 00 1讀出B 口數(shù)據(jù)0 1 01 0讀出C 口數(shù)據(jù)0 1 01 1非法操作引腳信號8255A 的引腳如下圖示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀寫控制線、輸入/輸出端口線和電源線。

7、D7D：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。CS:片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。Ai,A :地址線，用來選擇內(nèi)部端口。RD:讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。WR寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。RESET復位信號線，高電平有效時，將所有內(nèi)部寄存器(包括控制寄存器)清0。PAPA:A 口輸入/輸出信號線。PBPE0:B 口輸入/輸出信號線。PGPC:C 口輸入/輸出信號線。VCC:+5V電源。GND電源地線。8255A的工作方式及初始化編程8255A有三種工作方式：基本輸入/輸出方式，單向選通輸入/輸出方式和雙向選通輸入 /輸出方式。(1 )方式0:基本輸入輸出

8、方式方式0是8255A的基本輸入輸出方式，其基本特點是與外部傳送數(shù)據(jù)時，不需要設置專 用的信號聯(lián)絡(應答)信號，可以無條件的直接進行 I/O端口傳送。A,B,C三個端口都可以 工作在方式0。A 口和B 口工作在方式0時，只能設置以8位數(shù)據(jù)格式輸入輸出；C 口工作在 方式0時，可以將高4位和低4位分別設置為數(shù)據(jù)輸入或數(shù)據(jù)輸出方式。方式 0常用于與外 設無條件數(shù)據(jù)傳送或查詢方式數(shù)據(jù)傳送。(2)方式1:單項選通輸入/輸出方式方式1是一種帶選通信號的單方向輸入/輸出工作方式，其特點是：與外設傳送數(shù)據(jù)時， 需要聯(lián)絡信號進行協(xié)調(diào)，允許用查詢或中斷方式傳送數(shù)據(jù)。由于 C 口的PC, PC和PC定義為 B 口

9、工作在方式1的聯(lián)絡信號線，PG.PC4和PC定義為A 口工作方式1的聯(lián)絡信號線，因此只 允許A 口和B 口工作在方式1。（3）方式2:雙向選通輸入/輸出方式方式2為雙向選通輸入輸出方式，是方式1輸入和輸出的組合，即同一端口的信號線既 可以輸入又可以輸出。由于 C 口的PC7PC定義為A 口工作在方式2時的聯(lián)絡信號線，因此 只允許A 口工作在方式2。8255A 的A,B,C三個端口的工作方式是在初始化編程時，通過向 8255A的控制端口寫入 控制字來設定的。8255A由編程寫入的控制字有兩個：方式控制字和置位 /復位控制字。方式 控制字用于設置端口 A，B，C的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向；置位/復位

10、控制字用于設置C 口的 PC7PC中某一條口線PCi（ i=07）的電平。兩個控制字公用一個控制字公用一個端口地址， 由控制字的最高位最為區(qū)分這兩個控制字的標志位。8255A工作方式控制字的格式如圖所示：0 : TC7aTC4輸出 1:昭卡訊輸入1 ：標志位00 : A口方式D01 ； A口方式1 lx ； A口方克0 :直口輸出 1 : A 口軸J入.三、硬件設計21塊積木的具體電路為：A :單脈沖發(fā)生器電路；B:時鐘脈沖發(fā)生器電路；C:數(shù)/模轉(zhuǎn)換（DAC0832）電路；D:可編程計數(shù)器/定時器（8253）電路;E:模/數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC0809）電路；F:單板機I/O地址電路；G:邏輯電路芯片

11、插座區(qū)；H :電平開關(guān)電路；I:發(fā)光二極管（LED ）顯示電路；J:計數(shù)器分頻電路；K :可編程并行通信接口（ 8255A）電路;L :可編程串行通信接口（ 8251A）電路M :十六進制鍵盤電路；N :七段數(shù)碼顯示電路；0:隨機存儲（RAM6116）電路；P:中繼電路；Q:直流電源及控制電路；R: PC總線接口；S:與PC機連接的接口電路；SQCBAPDGR0NEMFLKH萬用表JI“單板積木式”示意圖本課程設計使用了 F （單板機I0地址電路），H （電平開關(guān)電路）,I發(fā)光二極管顯示電路，K （可編程并行通信接口即8255A電路）。設計電路圖如下圖所示，A 口為輸出，連接8個發(fā)光二極管，B

12、 口為輸入，其中的PB0 PB1接開關(guān)K1，K2。開關(guān)的四 個狀態(tài)分別對應霓虹燈的四種變化狀態(tài)，做試驗時，通過控制開關(guān)的斷開與閉合，可以觀察 到霓虹燈的閃爍。同時 CPU通過B端口將K1，K2的信息讀 入，然后轉(zhuǎn)換成 ASCII碼BAT1地318-31fDOPA0D1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RDPBOWRPB1AOPB2A1PB3RESETPB4PB5CSPB6PB7PCOPC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7rh R2200k5VU2:C74LS041R3200kU2:D74LS04D5LED9VU2:F74LS04VU3:H74LS04u343

13、33231302958:3R4200kR5200kEG-7IORAOAlRESETAO19D4LEDR7200kD7LED80S &冷i%5戶RESEI任務外設的8個發(fā)光二極管在2個開關(guān)K1 , K2的控制下按照不同的規(guī)律閃爍，同時在電腦屏幕上顯示開關(guān)狀態(tài)，二極管閃爍規(guī)律如下：（1）開關(guān)狀態(tài)為K1關(guān)，K2關(guān)時，前四燈同時亮，熄滅后，接著后四個同時亮。（2）開關(guān)狀態(tài)為K1關(guān)，K2開時，8燈依次點亮。（3）本次課程設計所使用的主要設備是 CES-86型通用實驗裝置。CES-86型通用PC機實驗裝置的特點是“單板積木式”電路。而且可以和任何一種PC機相連組成系統(tǒng)，相連后即可在此裝置上進行硬件拼接，組

14、成各種實驗系統(tǒng)。它所實現(xiàn)的功能是實現(xiàn)開關(guān)對發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)控制，并將開關(guān)狀態(tài)在屏幕上顯示出 來。在運行程序后按任意鍵發(fā)光二極管根據(jù)開關(guān)狀態(tài)開始閃爍，同時在程序運行過程中按任 意鍵可返回DOS。四、軟件設計流程圖如下：主程序代碼段START: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV ES,AXMOV AH,09H ;MOV DX,OFFSET MESSINT 21HMOV DX,31BH ;MOV AL,10000010B ; OUT DX,AL ;A: MOV DX,319H ;IN AL,DX ;AND AL,03H ;MOV X,AL ;MOV CX,02HB: MOV DL,

15、AL ;ALCALL DISP ;SHL AL,1LOOP B ;MOV AL,X ;CMP AL,00H ;JNZ MCALL STATE0M: CMP AL,01H ;JNZ NCALL STATE1N: CMP AL,02H ;數(shù)據(jù)段裝入初始地址顯示提示信息控制字端口控制字，B 口輸入A 口輸出寫入控制字端口 B讀開關(guān)狀態(tài)保留B1,B0位，其他位置0將AL暫時裝入X裝入DL以備子程序使用調(diào)用顯示子程序，顯示PB2勺狀態(tài)循環(huán)2次，顯示 2個開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)裝入 AL比較開關(guān)狀態(tài)， 00調(diào)用 STATE0比較開關(guān)狀態(tài)，01調(diào)用STATE1比較開關(guān)狀態(tài)， 10調(diào)用 STATE2JNZ OCAL

16、L STATE2O: CMP AL,03H;比較開關(guān)狀態(tài)，11調(diào)用STATE3JNZ MCALL STATE3STATE（子程序：前四燈同時亮，熄滅后，接著后四個同時亮流程圖如下標號SSTATE0 PROC NEARMOV AH,09HMOV DX,OFFSET ZEROINT 21HMOV DX,318H端口 AMOV CX,04H;H: MOV AL,0FHOUT DX,ALCALL DELAY10MOV AL,0F0HOUT DX,ALCALL DELAY10LOOP HJMP SRETSTATE0 ENDPSTATE仔程序：8燈依次點亮流程圖如下標號SSTATE1 PROC NEARMOV AH,09HMOV DX,OFFSET ONEINT 21HMOV DX,318H;端口 AMOV CX,08HD:MOV AL,80HNOT ALROR AL,1OUT DX,ALCALL DELAY10LOOP DJMP SRETSTATE1 ENDP總結(jié)開關(guān)控制霓虹燈實驗總結(jié)( 1). 在設置霓虹燈閃爍控制系統(tǒng)中，先確定設