微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告最終版

1、微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告題 目LED16*16點陣實驗學(xué) 院電子信息工程學(xué)院專 業(yè)電子信息工程組長姓名和學(xué)號學(xué)生姓名和學(xué)號指導(dǎo)教師2015 年 1 月 22 日目錄1 選題目的、意義及任務(wù).1 1.1 選題目的.1 1.2 選題意義.1 1.3 設(shè)計任務(wù).12 方案設(shè)計.2 2.1設(shè)計思路. .2 2.2總體設(shè)計.3 2.3設(shè)計論證.3 2.4硬件連接.33 設(shè)計流程.6 3.1程序流程圖.64 主程序分析.7 4.1程序分析.7 4.2功能解釋.95 調(diào)試結(jié)果.9 5.1硬件、軟件實現(xiàn).95.2結(jié)果圖.106 團(tuán)隊構(gòu)成.107 問題分析.118 心得體會.118 附錄.14 1 選題目的、

2、意義及任務(wù) 1.1 選題目的 本次微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計我們組的選題是LED16*16點陣實驗。LED點陣通過LED（發(fā)光二極管）組成，以燈珠亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻等，LED點陣常常被用來做點陣屏。點陣屏是各部分組件都模塊化的顯示器件，通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。LED點陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種，靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實際應(yīng)用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可以顯示各種圖形或

3、文字信息。對于我們的課程設(shè)計主要目的如下： 熟悉8155、8255的功能，了解點陣顯示的原理及控制方法； 學(xué)會使用LED點陣，通過編程顯示不同字符； 1.2選題意義 LED顯示屏具有亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定等特點。廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。因此16*16LED點陣實驗的課程設(shè)計對實際的生產(chǎn)和生活具有非常重要的指導(dǎo)意義。通過LED16*16點陣實驗來讓我們更好地理解微機(jī)工作的原理，并更深層次的了解各大芯片的用法以及功能。 1.3設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個能顯示

4、16X16點陣圖文LED顯示屏，要求能顯示文字，文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰，文字以卷簾形式向上滾動顯示“歡迎使用星研實驗儀”。2 方案設(shè)計 2.1設(shè)計思路 16×16點陣LED電子顯示屏的設(shè)計：能依次顯示“歡迎使用星研實驗儀”幾個字符。LED點陣中沒有16X16的點陣，可以通過四個8X8的LED點陣對應(yīng)的行和列分別連接起來構(gòu)成16X16點陣，此時共需要32根行列控制線，對微機(jī)來說明顯不夠，需要外擴(kuò)I/O接口?？梢赃x擇的芯片有8255、8155等。設(shè)計過程中注意LED的驅(qū)動電壓。 本實驗微機(jī)擴(kuò)展采用74LS244N、8255A、8155A。LED采用動態(tài)掃描的顯示方法。這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)

5、多行的同名列共用一套驅(qū)動器。具體就1616的點陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陰極的接法），先送出對應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其點亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在微機(jī)的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相

6、應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到LED的亮度。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用

7、重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具有的功能。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實現(xiàn)串入并處的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。 2.2總體設(shè)計列驅(qū)動器74LS24016X16LED顯示點陣行驅(qū)動器74LS244 微處理器8086 8255/8155 圖1 總體設(shè)計框架2.3設(shè)計論證 圖文顯示一般有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方案，靜態(tài)方案雖然設(shè)計簡單，但其使用的

8、管腳太多，如本設(shè)計中1616的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然微機(jī)沒有這么多的端口，如果采用鎖存器來擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來計算，1616的點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是1616的點陣，在實際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。這就是我們此次課程設(shè)計在顯示字符上使用動態(tài)掃描的原因。2.4硬件連接本次設(shè)計采用了STAR ES598+實驗儀，本實驗硬件使用該實驗儀，使用實驗儀的A2、A3和B4區(qū)。具體的連線可按下圖連接。表1 連線說明連接區(qū)接線

9、位置標(biāo)號（依次）被連接區(qū)被接線位置標(biāo)號（依次）B4區(qū)CS（8255）、A0、A1A3區(qū)CS1、A0、A1B4區(qū)CS（8152）、IO/MA3區(qū)CS2、A8B4區(qū)JP56、JP53A2區(qū)JP23、JP24（行輸出線）B4區(qū)JP52、JP76A2區(qū)JP33、JP34（列輸出線）圖2 LED驅(qū)動原理圖 LED驅(qū)動原理圖是通過AD軟件繪制的，另附有原理圖生成的PCB版圖。在實際連接線路時需要注意接線的方向，行線跟8255的PA口，PB口要高低位對應(yīng)，不可接反。而16×16點陣LED的兩根列線編號跟點陣是相反的，故連線的時候兩根列線要與8255的PC口，8155的PA口高低位反接。在該電路中J

10、P23、JP24組成16根行掃描線；JP33、JP34組成16根列掃描線。行掃描線是低電平有效，列掃描線是高電平有效。需要介紹的芯片是可編程接口芯片8155,8255A接口芯片就不再介紹?？删幊探涌谛酒?155：8155采用40腳雙列直插式封裝，單一5v電源。CE:片選端,8155為低電平有效，8156為高電平有效，當(dāng)8155上加上一個低電平時，芯片被選中，可以與微機(jī)交換信息。AD0AD7:三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線，在ALE 的下降沿把8位地址鎖存于內(nèi)部地址鎖存器，地址可代RAM或輸入/輸出用，由IO/M信號的極性而定，8位數(shù)據(jù)的流向取決于RD或WR信號的狀態(tài)。RESET:復(fù)位信號線，高電平有效，在

11、該輸入端加一脈沖寬度為600ns 的高電平信號，就可使8155可靠復(fù)位，復(fù)位時三個輸入/輸出口預(yù)置為輸入方式。 PA0PA7:輸入/輸出口A的信號線，通用8位輸入/輸出口，輸入/輸出的方向通過對命令/狀態(tài)寄存器的編程來選擇。 PB0PB7:輸入/輸出口B的信號線，通用8位輸入/輸出口，輸入/輸出的方向通過對命令/狀態(tài)寄存器的編程來選擇。PC0PC5:輸入/輸出口C的信號線，6位可編程輸入/輸出口，也可用作A口和B口的控制信號線，通過對命令/狀態(tài)寄存器編程來選擇。圖3 8155硬件圖3設(shè)計流程 3.1 程序流程圖 此次LED16*16點陣實驗程序流程圖如下：返回開始8>計數(shù)器2（一屏刷新8

12、次） 取字符表中數(shù)據(jù)>AA的07位調(diào)整到A的70位 A>8255的PC口（左邊行） R2R3>8255的PA、PB 16>計數(shù)器3OFFFEH>R3R2（允許顯示第一行） 取字符表中數(shù)據(jù)>A A的07位調(diào)整到A的70位 A>8155的PA口（右邊行） 延時10msR2R3循環(huán)左移一位計數(shù)器31=0計數(shù)器21=0YN16>計數(shù)器1（一屏行數(shù)）計數(shù)器0-1=0計數(shù)器1-1=0顯示一屏子程序DPTR=DPTR+2開始建立“歡迎使用星妍實驗儀”初始化8255A，PA、PB、PC口為輸出口初始化8155，PA口為輸出口測試16*16 LED是否全亮熄滅16

13、*16 LED字符>計數(shù)器0，字符表首地址>DPTRYN 圖4 程序流程圖4主程序分析 4.1程序分析： 掃描子程序： DISP1 PROC NEAR PUSH SI PUSH CX MOV CX,16 ；計數(shù)器，16列依次被掃描 MOV BL,0FEH ；上邊列輸出值 MOV BH,0FFH ；下邊列輸出值 REPEAT: MOV DX,LINE1 MOV AL,BL OUT DX,AL ；上邊列輸出 MOV DX,LINE2 MOV AL,BH OUT DX,AL ；下邊列輸出 LODSB CALL ADJUST ；調(diào)整AL，將AL中二進(jìn)制數(shù)旋轉(zhuǎn)180度 MOV DX,ROW1

14、 OUT DX,AL ；左邊行輸出 LODSB CALL ADJUST ；調(diào)整AL，將AL中二進(jìn)制數(shù)旋轉(zhuǎn)180度 MOV DX,ROW2 OUT DX,AL ；右邊行輸出 CALL DL10MS CALL CLEAR STC RCL BL,1 RCL BH,1 ；循環(huán)移位BX,行線掃描輸出0 LOOP REPEAT POP CX POP SI RETDISP1 ENDP 初始化程序： INIT_IO PROC NEAR MOV DX,ADDR_8255_C ；8255控制字地址 MOV AL,80H ；設(shè)置8255的PA、PB、PC為輸出口 OUT DX,AL ；寫控制字 MOV DX,ADD

15、R_8155_C ；8155控制字地址 MOV AL,03H ；設(shè)置8155的PA口為輸出 OUT DX,AL ；寫控制字 RETINIT_IO ENDP LED測試子程序： TEST_LED PROC NEAR ；測試LED子程序，點亮LED并延時1S MOV DX,LINE1 XOR AL,AL OUT DX,AL MOV DX,LINE2 OUT DX,AL MOV AL,0FFH MOV DX,ROW1 OUT DX,AL MOV DX,ROW2 OUT DX,AL CALL DL500ms CALL DL500ms RETTEST_LED ENDP 顯示程序： CHS_1: PUSH

16、 CX MOV CX,16 CHS_2: CALL DISP_CH INC SI INC SI LOOP CHS_2 POP CX LOOP CHS_1 JMP CHS_SHOW ；顯示一個16*16點陣子程序，字型碼放在DPTR指出的地址 DISP_CH PROC NEAR PUSH CX MOV CX,8 DISP_CH_1: CALL DISP1 LOOP DISP_CH_1 POP CX RETDISP_CH ENDP ；顯示一個16*16點陣子程序，字型碼放在顯示緩沖區(qū)XBUFF 設(shè)置滾動字符數(shù)： MOV CX,9 LEA SI,HUAN 4.2功能解釋： 程序一開始就設(shè)置好了循環(huán)變

17、量，便于滾動顯示多個字符，即從“歡”字一直滾動到“儀”字結(jié)束，隨后進(jìn)行重復(fù)性的循環(huán)顯示。 由于我們?nèi)藶檩斎氲母鱾€漢字的顯示位置是從左向右的，而LED掃描時是從右向左的，所以程序中需要將AL中的二進(jìn)制數(shù)旋轉(zhuǎn)180度。 如果你想改變顯示內(nèi)容，先用字模產(chǎn)生字代碼，將用這段代碼覆蓋原來的代碼，即可顯示你想要的內(nèi)容。5調(diào)試結(jié)果 5.1硬件、軟件實現(xiàn) 硬件的連接 首先檢查實驗儀是否能夠正常使用。在實驗儀斷電情況下，嚴(yán)格按照前面硬件設(shè)計中的接線說明進(jìn)行接線。最后連接USB線和電源線。在連接導(dǎo)線時務(wù)必不能帶電操作，否則有可能會燒壞芯片和試驗箱。注意在連接排線時需要對照原理圖來正確連接端口。將試驗箱通電，由于軟

18、件庫中含有程序的源代碼，我們可以直接從庫中調(diào)出源程序，通過編譯、鏈接、運行，可以觀察試驗現(xiàn)象。通過觀察試驗箱，可以清楚地觀察到“歡迎使用星研試驗儀”幾個滾動的字符，且文字比較清晰。5.2 結(jié)果圖圖5 結(jié)果圖 6 團(tuán)隊構(gòu)成7 問題分析：這次的課程設(shè)計在整個過程中遇到了很多的問題與疑惑，硬件的連接部分就出現(xiàn)了問題。在組員一起進(jìn)行硬件連接的時候，如果一味的秉著排線不繞連的原則是無法顯示出最終結(jié)果的，必須要看清原理圖上引腳的對應(yīng)位，通過引腳的標(biāo)號來連接排線。在連線的時候由于試驗書上的排線連接印刷錯誤，開始我們只能顯示一半的結(jié)果，最終還是通過檢查找出了原因所在。軟件程序部分也存在諸多不合理的部分。首先是

19、變量名定義的問題，程序出應(yīng)該將LINE變量定義為列線，將ROW變量定義為行線。定義比較草率，很難讓讀者一目了然，要注意代碼命名的規(guī)范性。在軟件仿真中也遇到了麻煩，其中proteus對于加載到8086的masm32或emu8086生成的執(zhí)行文件仿真時，和結(jié)果預(yù)計不一致。而其中的8155芯片輸出端口總是處于不確定的狀態(tài)，導(dǎo)致無法有正確的展示。8 心得體會ccc：這次微機(jī)原理課程設(shè)計歷時兩個多星期，可以說中間遇到了很多麻煩，但是學(xué)到了很多東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上學(xué)不到的東西，例如AD軟件的制版、流程的分析。課程設(shè)計可以說是把課本上的理論知識具體化形象化了，整個學(xué)習(xí)設(shè)計

20、過程也變得更加有趣了。通過這次課程設(shè)計我們懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才能夠從理論中得出結(jié)論，并且很好的運用。通過這次的課程設(shè)計，讓我們對匯編語言的基本知識更加的熟練，同時也明白了團(tuán)隊合作的重要性。aaa：進(jìn)行了差不多兩個星期的微機(jī)原理課程設(shè)計，雖然時間較短，但是讓我感覺到了學(xué)習(xí)微機(jī)原理這門課的樂趣?？匆妼嶒炏渖锨逦仫@示幾個LED文字，整個人都興奮了，甚至可以自己通過修改程序來改變LED點陣上顯示的文字，一下子感覺到了代碼的力量。平時自己做微機(jī)原理實驗也沒太認(rèn)真去分析代碼，現(xiàn)在自己分析代碼后知道最后結(jié)果是怎么出來的，感覺特別

21、有趣。這次課程設(shè)計也學(xué)到了很多，甚至許多課本之外的東西，收獲特別大。ddd：我負(fù)責(zé)利用Altium Designer繪制原理圖和PCB版圖。在繪制過程之中，主要參考微機(jī)原理實驗教材上的原理圖。實驗箱上的是雙層布線，無法準(zhǔn)確查找各個引腳之間連線。實驗書上的原理圖，利用三排排針代替8255A的三個八位的PA、PB、PC端口，另一排排針代替8155的八位PA端口。然而為了方便理解，自行繪制了8255A的原理圖封裝和PCB封裝，而不是用排針代替，是原理圖和PCB圖看上去渾然一體。在從原理圖轉(zhuǎn)為PCB圖時，個別引腳并未同原理圖一樣連接在一起，后來通過請教同學(xué)，找到了原因。室友繪制原理圖和PCB封裝時，對應(yīng)的引腳序號不一樣導(dǎo)致。通過修改對應(yīng)的引腳序號，使之相同就解決了問題。同時也查找的74LS240N，74LS244N和16*16LED點陣的資料。74LS244N和74LS240N是八路緩沖器和線路驅(qū)動器設(shè)計特別是為了改進(jìn)的性能和三態(tài)存儲器地址驅(qū)動器