夜班防睡控制器

1、一、題義分析及解決方案1.題義需求分析頁：1文章標號混亂，其他雷同1.1任務分析1）每5分鐘用一次較柔和的聲音提醒值班者按復位鍵，計時重新開始。2）若計時到6分鐘時，無人按復位鍵，則以較急促的聲音報警，黃燈閃爍。3）當?shù)?5分鐘的時候紅燈閃爍，并以持續(xù)尖銳的聲音報警，用LED顯示分和秒。1.2 功能分析本設計主要是為了防止值班人員在值班時睡覺。設計中通過揚聲器來防止值班人員睡覺，每隔5分鐘用較柔和的聲音提醒值班人員一次，值班人員按下復位鍵重新即時，說明值班人員并未睡著；若計時到6分鐘值班人員還沒有按復位鍵，說明此時值班人員可能已經(jīng)開始打瞌睡，揚聲器發(fā)出較急促的聲音報警，并且黃燈閃爍，若此按下復

2、位鍵，重新計時；若到了15分鐘還沒有人按復位鍵，那么此時值班人員可能已經(jīng)完全睡著，揚聲器發(fā)出持續(xù)的尖銳聲音報警，紅燈閃爍，并用LED記錄睡著的時間。1.3 需要解決的問題需要發(fā)聲提醒，發(fā)聲提醒又分為3種（柔和，急促，尖銳），通過鍵盤復位，要紅，黃燈閃爍。還要將時間動態(tài)顯示在LED顯示器上，每秒刷新一次。而且分秒顯示共需4位數(shù)字，所以要有4個LED數(shù)碼管進行控制。秒控制的兩位要在60秒后進位，分鐘的兩位加1，秒清零。揚聲器可用專門的揚聲器電路。2 解決問題方法及思路2.1 硬件部分 1) PC機一臺，并行接口8255A一片，LED數(shù)碼管4只，發(fā)光二極管2只(紅、黃各一只)，開關(guān)一個，揚聲器一只。

3、2) 利用揚聲器發(fā)聲報警，節(jié)拍由延時程序決定。3) 使不同顏色的發(fā)光二極管按一定規(guī)律發(fā)光。4) 使實驗箱上的8255A作為輸出接口，驅(qū)動二極管發(fā)光。所用端口工作在方式0、輸出即可。5) 定義開關(guān)清零。6) PC7接開關(guān)，用作輸入，控制復位。7) 通過8255A來控制LED發(fā)光二極管的亮滅。8) PC0接揚聲器、PC1接紅燈、PC2接黃燈。9) 二極管閃爍：開|關(guān) 輸出為0則亮，輸出為1則滅。2.2 軟件部分 程序部分首先進行初始8255,然后進行時間顯示,初值顯示00分00秒,四個顯示器每個顯示10ms,接著秒個位加1,進行下一次顯示,當秒個位為10時,秒十位加1,同時秒個位清零.當秒十位為6

4、時,分個位加1,秒位清零,依次顯示。當顯示為5分00秒時,發(fā)出控制信號使揚聲器發(fā)出柔和的聲音,此時,若有人撥動開關(guān),則四個顯示器全清零,又從00分00秒開始顯示。當顯示5分00秒時,發(fā)出輕微的柔和的報警聲, 當顯示6分00秒時，發(fā)出急促的報警聲，發(fā)出控制信號使黃燈閃爍。當顯示為15分00秒時,揚聲器持續(xù)發(fā)出尖銳的報警聲，發(fā)出控制信號使紅燈閃爍。二、硬件設計1.芯片8255-A8255A作為輸出接口，驅(qū)動二極管發(fā)光。所用端口工作在方式0?？刂瓢l(fā)光二極管的亮滅。A口,B口控制LED數(shù)碼顯示管，C口低四位分別接揚聲器，紅燈，黃燈。高四位中的Pc4接開關(guān)，用于輸入信號，使系統(tǒng)復位。功能分析8255A有

5、A、B、C三個并行輸入/輸出端口（簡稱為A口、B口、C口），其功能全部由程序設定，每個端口都有自己的特點。A口、B口通常作為獨立的I/O端口使用，C口也可作為一般的I/O端口使用，但當A口、B口作為應答式的I/O口使用時，C口分別用來作為A口、B口提供應答控制信號，各端口的功能如下：頁：2表名呢？工作方式A口B口C口0基本輸入/輸出端口輸入不鎖存，輸出鎖存同A口同A口1選通輸入/輸出端口輸入/輸出均可鎖存同A口C口3位作為A口的應答線；C口另3位作為B口的應答線2應答式雙向輸入/輸出端口，均可鎖存不用C口5位用作A口的應答線原理圖及功能表圖 2-1 8255A原理圖表 2-1 8255A的操作

6、功能表 A1 A0操 作數(shù) 據(jù) 傳 送 方 式 0 0 1 0 0讀 A 口A口數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)總線 0 0 1 0 1讀 B 口B口數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)總線 0 0 1 1 0讀 C 口C口數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)總線 0 1 0 0 0寫 A 口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù) A口 0 1 0 0 1寫 B 口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù) B口 0 1 0 1 0寫 C 口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù) C口 0 1 0 1 1寫控制口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù) 控制口8255A有三種工作方式，用戶可以通過編程來設置。方式控制字圖 2-2 8255A方式控制字頁：4太多空白1.5 方式0的工作特點這種方式通常不用聯(lián)絡信號，不使用中斷，三個通道中的每一個都有可以由程序選定作為輸入或輸出

7、。其功能為：1)兩個8位通道：通道A、B。兩個四位通道：通道C高4位和低四位；2)任何一個通道可以作輸入/輸出；3)輸出是鎖存的；4)輸入是不鎖存的；5)在方式0時各個通道的輸入/輸出可有16種不同的組合。1.6 8255部分技術(shù)參數(shù)表 2-2 8255A技術(shù)參數(shù)SymbolParameterMinMaxUnitVILInput Low VoltageVVIHInput High VoltageVCCVVOL(DB)Output Low Voltage(Date Bus)0.45*VVOL(PER)Output Low Voltage(Peripheral Port)0.45*VVOH(DB)

8、Input Low Voltage(Date Bus)VVOH(PER)Input Low Voltage(Peripheral Port)VIDAR(1)Dartington Drive CurrentmAICCPower Supply Current120mAIILInput Load Current±10AIOFLOutput Float Leakage±10A輸入最低電壓：min -0.5V,max 0.8 V，輸入最高電壓：2.0 V。輸出最低電壓：0.45 V輸出最高電壓：2.4 V。2.LED顯示器在本設計中的作用LED發(fā)光二級管（Light-Emitting

9、 Diode），在本設計中采用7段數(shù)字發(fā)光二級管，做為終端顯示。2.2 功能分析 圖 2-3 LED圖示(1)物理構(gòu)造：LED發(fā)光二級管，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴?2)工作原理：當在發(fā)光二極管PN結(jié)上加正向電壓時，PN結(jié)勢壘降低，載流子的擴散運動大于漂移運動，致使P區(qū)的空穴注入到N區(qū)，N區(qū)的電子注入到P區(qū)，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會產(chǎn)生復合，復合時產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn)。(3) 數(shù)字成像：將七個發(fā)光管進行組合，排列成數(shù)字圖形8，再根據(jù)需要控制七個管的亮與滅，即可顯示出定義數(shù)字。實驗中采頁：5注意整篇文章的段落和縮進，調(diào)整文章

10、段落關(guān)系，使之更有條理用的是共陰極七段LED顯示器，他由多個發(fā)光二極管組成，七段或八段筆畫顯示器，當段組發(fā)亮時，便可顯示數(shù)字1位，七段代碼的各位用作a-g和Dp的輸入，當對應的位為1時，則該段亮。圖2-4 LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2.3 LED顯示管段選碼編碼表表 2-3 LED段選碼數(shù)字DPgfedcba二進制編碼（字形）0001111113FH10000001103H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FHA0111011177HB011111

11、007CHC0011100169HD010111105EHE0111100179HF0111000171H 技術(shù)參數(shù)表 2-4 LED技術(shù)參數(shù)PCWIfVrIrIfRP對應型號散射顏色BT-235-270255200SEL-10紅色3.單刀雙擲開關(guān)在本設計中的作用本次設計需要用1個開關(guān)，用于檢測值班者是否睡著。+5V圖 2-5 單刀雙擲開關(guān)功能分析開關(guān)閉合輸入0，開關(guān)斷開輸入1。3.3 技術(shù)參數(shù)開關(guān)高電平：+5V、低電平：0V實驗中單刀雙擲開關(guān)接地，即通過8255，PC5檢測到為0，當值班者撥動開關(guān)接+5V電壓時，PC5檢測到為1（即相當于值班者按動按扭）4揚聲器4.1 在本設計中的作用本次設

12、計需要揚聲器發(fā)出三種不同頻率的響聲，由8255的PC0控制（第0位控制）4.2 功能分析如果使該位交替為0為1則產(chǎn)生一個脈沖電流，該電流放大后驅(qū)動揚聲器發(fā)出聲音。5.硬件總邏輯圖及其說明圖 2-8 硬件總邏輯圖上圖所示為數(shù)碼顯示管邏輯總圖，圖中所用到的為一片8255芯片、1位開關(guān)、4個七段LED數(shù)碼顯示管、紅燈和黃燈。將PCI的CS、A0、A1分別接8255A的CS、A0、A1，8255A的PA0PA7接入數(shù)碼管選擇腳， PB0PB7分別與數(shù)碼管段碼相連，作為段選擇。8255的A口,B口控制LED數(shù)碼顯示管，C口低四位作輸出口，PC0接揚聲器，PC1接黃燈，PC2接紅燈，高四位作輸入口，PC7

13、接開關(guān)。三、控制程序設計1.控制程序設計思路說明首先將8255初始化（設置8255A的控制方式，A口、B口用于輸出C口高四位輸入，低四位輸出），LED動態(tài)顯示時間（分、秒），用軟件查詢判斷分秒的情況：當顯示5：00 、6：00、15：00時，分別調(diào)用不同的發(fā)聲子程序。顯示期間若按復位鍵則時間從00：00開始計時。2 控制程序流程圖頁：7流程圖要居中，不要超出邊界，且每一個流程圖下面都要有圖標。 圖 3-1主程序流程圖圖 3-2判斷時間控制流程圖 圖 3-3進位判斷3 控制程序.MODELTINYpcibar3equ1ch;8位i/o空間基地址(它就是實驗儀的基地址, 也為dma & 3

14、2 bit;ram板卡上的8237提供基地址) vendor_idequ 10ebh ;廠商id號device_idequ8376;設備id號.stack100.dataio_bit8_baseaddressdw?msg0 db'bios不支持訪問pci $'msg1 db'找不到star pci9052板卡 $'msg2 db'讀8位i/o空間基地址時出錯$'com_adddw00f3h;控制口偏移量pa_adddw00f0h;pa口偏移量pb_adddw00f1h;pb口偏移量pc_adddw00f2h;pc口偏移量tab db 3fh,06

15、h, 5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh;存儲表示數(shù)字的各段選碼分別表示為0-9m1 db 00h,00h,00h,00h ;存儲要顯示的四個時間量.codestart:movax,datamovds,axnopcallinitpcicallmodifyaddress ;根據(jù)pci提供的基地址,將偏移地址轉(zhuǎn)化為實地址init8255: mov dx,com_add ;寫8255a方式控制字mov al,88h ;設置端口a為工作方式0輸出端口；端口pc7到pc4為輸入，pc3到pc0為輸出；端口b 為輸出并工作在方式0out dx,almov dx,pc_add m

16、ov si,offset m1 ;設置m1的偏移地址于si中initime: mov ah,0 mov si,ah ;初始化4位時間的初值 mov si+1,ah mov si+2,ahmov si+3,ahmov al,0ffhout dx,allop1: mov ah,30 ;設置一秒鐘顯示之間的間隔時間waite: mov di,offset m1+3 ;顯示四個時間量 mov cl,0feh ;位選碼送入cl低位為1110;將tab內(nèi)的段選碼傳送入m1空間內(nèi)的相對位置，根據(jù)位選碼決定disp: mov al,dimov bx,offset tabxlat mov dx,pb_add ;

17、寫入端口b out dx,al ;將從tab空間內(nèi)讀取的段選碼輸入到端口bmov al,clmov dx,pa_add out dx,al ;將位選碼送入端口a call delay ;調(diào)用延時子程序延時低于20um則不閃爍 cmp cl,0f7h ; 1111 01111b 判斷該位選碼是否指向最后一個時間值（一次時間顯示有四個時間值顯示在led上） jz judge ;是最后一個時間值則轉(zhuǎn)向?qū)r間加一秒的程序 dec di ;指向下一個時間值以待顯示 rol cl,1 ;將位選碼左移一 位 cl 1110 jmp disp ;重新顯示下一位 lop2: jmp lop1 delay pro

18、c ;每一位經(jīng)段選和位選后的延時，之后處理下一位的段選、位選push cxmov bl,10del: mov cx,1000wait5: loop wait5dec bljnz delpop cxret delay endp judge: dec ah jnz waite ;若一秒未顯示30次則轉(zhuǎn)向以上顯示四個時間量的程序顯示30次;否則轉(zhuǎn)向判斷報警 mov dx,pc_add ;判斷c口開關(guān)端口pc7輸入是否為0in al,dxtest al,10000000b jnz initime ;為零則轉(zhuǎn)向初始化時間量的程序段;是否復位 ;報警方式 mov al,0 mov ah,1 mov bl,

19、5 mov bh,6 mov ch,10 cmp si,ah jb a cmp si+1,bl jb b call red jump carrya: cmp si+1,bh jnb b cmp si+1,bl jnb c jmp carryb: call yellow jmp carryc: call soft jump carry ;時間進位控制carry: add si+3,ah ;秒個數(shù)的時間量加1 cmp si+3,ch ;判斷秒個位是否為10，不為則轉(zhuǎn)向以上顯示四個時間量的程序段中 jnz lop1 mov si+3,al ;若秒個位為10則將其置零 add si+2,ah ;秒十位

20、加1 cmp si+2,bh jnz lop2 ;判斷秒十位是否為6，是則轉(zhuǎn)向顯示時間量的程序段 mov si+2,al ;若為6則將其清零 add si+1,ah ;并分個位加1pp: cmp si+1,ch jnz asd ;若分個位不為10則轉(zhuǎn)向顯示時間量 mov si+1,al ;若為10則將其清零 add si,ah ;并分十位加1asd: jmp lop1 ;控制時間進位soft proc ;柔和報警子程序push axpush bxpush cx mov bx,5 ;bx為一秒內(nèi)報警次數(shù)sound1:mov dx,pc_add mov al,11111110b out dx,al

21、 ;揚聲器工作 mov cx,00fffh ;一次報警的延時wait1: loop wait1 mov al,0ffh ;揚聲器停止工作out dx,al dec bxjne sound1mov cx,00effh ;一秒內(nèi)5次報警完畢后的停頓延時wai1: loop wai1pop cxpop bxpop axretsoft endpyellow proc ;黃燈急促報警子程序push axpush bxpush cxmov bx,20sound2:mov dx,pc_add mov al,11111100bout dx,al ;揚聲器mov cx,01f00h wait2: loop wa

22、it2 mov al,0ffhout dx,aldec bxmov cx,000ffhwai2:loop wai2 dec bxjne sound2pop cxpop bxpop axretyellow endpred proc ;紅燈尖銳報警子程序push axpush bxpush cx mov bx,100sound3:mov dx,pc_add mov al,11111010bout dx,al ;揚聲器 dec bxmov cx,00fffh wait3: loop wait3 mov al,0feh out dx,almov cx,000f0h wai3: loop wai3 de

23、c bxjne sound3pop cx pop bx pop ax retred endpinitpciprocnearmovah,00hmoval,03hint10h;清屏movah,0b1hmoval,01hint1ahcmpah,0jzinitpci2leadx,msg0initpci1:movah,09hint21hjmpexitinitpci2:movah,0b1hmoval,02hmovcx,device_idmovdx,vendor_idmovsi,0int1ahjncinitpci3;是否存在star pci9052板卡leadx,msg1jmpinitpci1initpci

24、3:movdi,pcibar3movah,0b1hmoval,09hint1ah;讀取該卡pci9052基地址jncinitpci4leadx,msg2jmpinitpci1initpci4:andcx,0fffchmovio_bit8_baseaddress,cxretinitpciendpmodifyaddressprocnearaddcom_add,cxaddpa_add,cxaddpb_add,cxaddpc_add,cxretmodifyaddressendpexit:movah,4chint21hendstart四、設計結(jié)果分析及問題討論1.上機調(diào)試過程頁：6調(diào)試分為硬件調(diào)試，軟件

25、調(diào)試，聯(lián)機調(diào)試3部分，詳細些1）在揚聲器發(fā)聲的時候，LED數(shù)碼顯示管停止顯示時間，這將導致當前時間顯示太長。2) 在程序控制部分出現(xiàn)了錯誤，時間從6分00秒開始黃燈閃爍，發(fā)出急促的報警聲后，到7分00秒就不報警了。應該從6分00后一直報警直到15分00秒。通過對程序的反復檢驗，發(fā)現(xiàn)在調(diào)用聲音子程序的模塊上少了個循環(huán)語句。3）最后在報警聲音方面上又遇到了問題，沒有達到預期的聲音逐漸增強的效果。通過反復的對聲音模塊參數(shù)的修改終于達到了預期效果。4)蜂鳴器正常發(fā)聲后，出現(xiàn)了不能及時將其關(guān)閉的問題，經(jīng)過思考后決定采用8255的PC0作為GATE門控信號，對8253的計數(shù)器2進行控制，解決這個問題的關(guān)鍵

26、是對8255的PC0進行置位/復位，以此來控制8253開始和停止輸出方波。2 課程設計結(jié)果及分析2.1 設計結(jié)果程序開始運行時，四個LED燈從00分00秒開始顯示時間，并隔相應的時間加一秒，一直顯示到59分59秒，然后又從00分00秒開始顯示，如此循環(huán)下去。當時間顯示到05分00秒時，揚聲器發(fā)出較柔和的聲音，到06分00秒時，揚聲器發(fā)出較急促的聲音，黃燈閃爍，到15分00秒時，揚聲器發(fā)出尖銳的報警聲，紅燈閃爍。每次撥開關(guān)為高電平時，LED燈就變成從00分00秒開始顯示。2.2 結(jié)果分析1、數(shù)碼管的顯示使用段選和位選的方法進行控制，即用位選來選擇哪一個顯示燈亮，用段選來控制顯示器顯示的時間值。設

27、計中因為時間的確定決定著發(fā)聲和燈亮的操作，故一定要設置一個時間數(shù)字的緩沖區(qū)，以便于對時間的變化進行查詢。本次設計中最為重要的是定義段碼表，其作用可歸納為：（1）初始狀態(tài)時，時間為00：00這時要利用段碼表提供的數(shù)和位選依次對各個位進行賦值。（此時偏移地址為0）（2）計時時通過改變緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)值值，以此作為換碼指令的偏移地址，通過換碼指令得到應該在數(shù)碼顯示器中顯示的時間值。2、時間變化過程中要進行查詢，注意與0，5，6，15幾個敏感的數(shù)值進行比較，通過比較進行相應的操作。3、本設計中峰鳴器的發(fā)聲由8253完成，通過在計數(shù)器中打入不同的計數(shù)初值，使8253在特定的工作方式下實現(xiàn)峰鳴器發(fā)出不同頻率和強度的報警聲。8253要與8255的C口相連，8255向8253輸出門控信號，通過對8255控制口寫C口置位復位控制字，控制PC0置1,使8253以方式3產(chǎn)生方波，從而驅(qū)動蜂鳴器的發(fā)聲。3 收獲、體會和