微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)-交通燈設(shè)計(jì)說明書

.../中南大學(xué)微機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目交通燈設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師林立新老師目錄課程設(shè)計(jì)題目、功能、目的……..2系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)…………3系統(tǒng)所用芯片分析…………..3所選用芯片的簡(jiǎn)要介紹……………………4系統(tǒng)框圖…………..6程序設(shè)計(jì)………….…………73.1十字路口交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換表……………73.2主程序流程圖……………………73.3中斷子程序流程圖…………..83.4數(shù)碼管碼表……………………..83.5各芯片初始化說明………….9運(yùn)行情況………….………10具體源代碼及注釋……………………11心得體會(huì)………….………16課程設(shè)計(jì)題目、功能、目的課程設(shè)計(jì)題目交通燈設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)間可進(jìn)行靈活設(shè)置；采用中斷的方法對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制,提高處理器效率；在各個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的同時(shí)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)提醒。本次課程設(shè)計(jì)目的通過《微機(jī)原理與接口》課程設(shè)計(jì),使學(xué)生能夠進(jìn)一步了解微型計(jì)算機(jī)工作原理,微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及微型計(jì)算機(jī)軟件編程。要求學(xué)生根據(jù)接口電路的硬件要求進(jìn)行計(jì)算機(jī)的匯編語言程序設(shè)計(jì),使學(xué)生的軟件編程能力得到加強(qiáng),對(duì)接口電路的綜合應(yīng)用能力有較大提高。系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)所用芯片分析首先本個(gè)系統(tǒng)需要一個(gè)中央處理器來負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制管理,因?yàn)椤段C(jī)原理與接口技術(shù)》這門課上介紹了8086芯片,所以可以采用8086作為本系統(tǒng)的中央處理器。由于本次的課程設(shè)計(jì)的題目是交通燈,而根據(jù)十字路口處的交通燈南北和東西方向各有紅、綠、黃三種顏色的燈,因此可用8255來控制6個(gè)LED燈的實(shí)現(xiàn)模擬的南北和東西方向上的交通燈。而交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間要由中斷方式來控制,所以很容易想到了可以用8259作為中斷芯片,與8086芯片相連。交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間可靈活設(shè)置,于是想到了可以采用一塊8253或8254芯片和一個(gè)脈沖源相連,8253對(duì)脈沖源送來的脈沖進(jìn)行分頻,然后將輸出送到8259作為中斷源,而8253采用不用的計(jì)數(shù)初值其輸出脈沖的頻率就不一樣,因此實(shí)現(xiàn)了交通類狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間的靈活設(shè)置。最后關(guān)于交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換的倒計(jì)時(shí)功能,可由一個(gè)七段數(shù)碼管來顯示倒計(jì)時(shí),而本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)箱沒有提供單個(gè)數(shù)碼管,而是提供了一個(gè)八位一體七段數(shù)碼管,所以還需一塊8279芯片來對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行控制。所選用芯片的簡(jiǎn)要介紹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。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。intel8253是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器,有幾種芯片型號(hào),外形引腳及功能都是兼容的,只是工作的最高計(jì)數(shù)速率有所差異,例如8253〔2.6MHz,8253-5<5MHz>8253內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器,分別稱為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2,他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字,互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過三個(gè)引腳和外部聯(lián)系,一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK,一個(gè)為門控信號(hào)輸入端GATE,另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器,還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實(shí)際上是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器,它的起始值就是初值寄存器的值,而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容,從而使CPU可以對(duì)此進(jìn)行讀操作。順便提一下,CR、CE和OL都是16位寄存器,但是也可以作8位寄存器來用。Intel8086擁有四個(gè)16位的通用寄存器,也能夠當(dāng)作八個(gè)8位寄存器來存取,以及四個(gè)16位索引寄存器〔包含了堆棧指標(biāo)。資料寄存器通常由指令隱含地使用,針對(duì)暫存值需要復(fù)雜的寄存器配置。它提供64K8位元的輸出輸入〔或32K16位元,以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個(gè)內(nèi)存位址,所以其中一個(gè)操作數(shù)必須是一個(gè)寄存器。運(yùn)算結(jié)果會(huì)儲(chǔ)存在操作數(shù)中的一個(gè)寄存器。Intel8086有四個(gè)內(nèi)存區(qū)段〔segment>寄存器,可以從索引寄存器來設(shè)定。區(qū)段寄存器可以讓CPU利用特殊的方式存取1MB內(nèi)存。8086把段地址左移4位然后把它加上偏移地址。大部分的人都認(rèn)為這是一個(gè)很不好的設(shè)計(jì),因?yàn)檫@樣的結(jié)果是會(huì)讓各分段有重疊。盡管這樣對(duì)組合語言而言大部分被接受〔也甚至有用,可以完全地控制分段,,使在編程中使用指針〔如C編程語言變得困難。它導(dǎo)致指針的高效率表示變得困難,且有可能產(chǎn)生兩個(gè)指向同一個(gè)地方的指針擁有不同的地址。更壞的是,這種方式產(chǎn)生要讓內(nèi)存擴(kuò)充到大于1MB的困難。而8086的尋址方式改變讓內(nèi)存擴(kuò)充較有效率。8086處理器的時(shí)鐘頻率介于4.77MHz〔在原先的IBMPC頻率和10MHz之間。8086沒有包含浮點(diǎn)指令部分〔FPU,但是可以通過外接數(shù)學(xué)輔助處理器來增強(qiáng)浮點(diǎn)計(jì)算能力。系統(tǒng)框圖程序設(shè)計(jì)十字路口交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：南北方向東西方向十六進(jìn)制代碼紅綠黃紅綠黃0010001022H0010000121H0001010014H000011000CH主程序流程圖：中斷子程序流程圖：共陰數(shù)碼管碼表：數(shù)字01234編碼0x3F0x060x5B0x4F0x66數(shù)字56789編碼0x6D0x7D0x070x7F0x905．8259初始化說明MOVAL,13H ；寫ICW1,需要ICW4、單片工作、邊沿觸發(fā)方式MOVDX,INTPORT1OUTDX,ALMOVAL,08H ；寫ICW2,設(shè)置中斷向量號(hào)MOVDX,INTPORT2OUTDX,ALMOVAL,09H ；寫ICW4,普通全嵌套方式、采用緩沖方式OUTDX,ALMOVAL,0F7H ；寫OCW1,只開IR3中斷請(qǐng)求,其余屏蔽OUTDX,AL6．8253初始化說明MOVDX,TCONTRO MOVAL,10110100B；采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)方式,工作方式二,十六們計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器二OUTDX,ALMOVDX,TCON2MOVAL,0AH ；計(jì)數(shù)初值為10,即1S中斷一次OUTDX,ALMOVAL,00HOUTDX,AL7．8255初始化說明MOVAL,80H ；PA、PB、PC口都設(shè)定為輸出工作方式MOVDX,IOCONPTOUTDX,AL運(yùn)行情況經(jīng)多次調(diào)試后,系統(tǒng)運(yùn)行良好,實(shí)現(xiàn)了要求和設(shè)想中的全部功能,如上圖為實(shí)際運(yùn)行時(shí)的圖片。具體代碼及注釋CODESEGMENTASSUMECS:CODEINTPORT1EQU0020HINTPORT2EQU0021HINTQ3 EQUINTREEUP3 ;8259CONTPORTEQU00DFHDATAPORTEQU00DEH ;8279TCONTROEQU004BH ;8253TCON2 EQU004AHIOCONPTEQU0073H 所用芯片端口地址初始化IOCPT EQU0072HIOBPT EQU0071H ;8255DATA0 EQU0580HDATA1 EQU0500HDATA2 EQU0508HDATA3 EQU0518HDATA4 EQU0520HORG1000HSTART: JMPTint1Tint1:CLI MOVAX,0H MOVDS,AX MOVDX,CONTPORT MOVAL,00H OUTDX,AL8279初始化及工作方式的設(shè)定 MOVAL,2AH8279初始化及工作方式的設(shè)定 OUTDX,AL MOVAL,0d0h OUTDX,AL MOVAL,90h OUTDX,AL8255初始化及工作方式的設(shè)定MOVAL,80H 8255初始化及工作方式的設(shè)定MOVDX,IOCONPT OUTDX,AL MOVDX,TCONTRO MOVAL,10110100B OUTDX,AL8253初始化及工作方式的設(shè)定 MOVDX,TCON28253初始化及工作方式的設(shè)定 MOVAL,0AH OUTDX,AL MOVAL,00H OUTDX,ALCALLFORMAT CLI MOVDI,DATA0 MOVCX,08H XORAX,AX REPSTOSW MOVSI,DATA3 CALLLEDDISP ；數(shù)碼管顯示初始圖案"" MOVAX,0H MOVDS,AX CALLWRINTVER ；調(diào)用子程序,設(shè)置中斷地址向量表 MOVAL,13H MOVDX,INTPORT1 OUTDX,AL MOVAL,08H8259初始化及工作方式的設(shè)定 MOVDX,INTPORT28259初始化及工作方式的設(shè)定 OUTDX,AL MOVAL,09H OUTDX,AL MOVAL,0F7H OUTDX,AL MOVBYTEPTRDS:[0601H],03H MOVBYTEPTRDS:[0602H],00H STI ；開中斷WATING:JMPWATING ；等待中斷,無限循環(huán)WRINTVER:MOVAX,0H MOVES,AX MOVDI,002CH設(shè)置中斷地址向量表子程序 LEAAX,INTQ3設(shè)置中斷地址向量表子程序 STOSW MOVAX,CS STOSW RETINTREEUP3: ；中斷子程序 CLI MOVAL,DS:[0601H] CALLCONVERS MOVSI,DATA0 CALLLEDDISP CMPBYTEPTRDS:[0601H],03H JNZNEXT MOVDX,IOBPTCOMP: CMPBYTEPTRDS:[0602H],00H JZSI0 CMPBYTEPTRDS:[0602H],01H JZSI1 CMPBYTEPTRDS:[0602H],02H JZSI2 CMPBYTEPTRDS:[0602H],03H JZSI3SI0: MOVAL,22H判斷DS:[0602H]判斷DS:[0602H]里面的值,并跟據(jù)結(jié)果來進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換 JMPPUTSI1: MOVAL,21H ADDBYTEPTRDS:[0602H],01H JMPPUTSI2: MOVAL,14H ADDBYTEPTRDS:[0602H],01H JMPPUTSI3: MOVAL,0CH MOVBYTEPTRDS:[0602H],00H JMPPUT PUT: MOVDX,IOBPT OUTDX,ALNEXT: MOVAL,20H MOVDX,INTPORT1 OUTDX,AL SUBBYTEPTRDS:[0601H],01H CMPBYTEPTRDS:[0601H],00H JZINTRE1 JMPEXCONVERS: MOVBH,0H ANDAL,0FH MOVBL,AL MOVAL,CS:[BX+DATA2] MOVBX,DATA0 MOVDS:[BX],AL RETINTRE1: MOVBYTEPTRDS:[0601H],03HEX: MOVAL,20H中斷結(jié)束控制方式OCW2,普通中斷結(jié)束方式 MOVDX,INTPORT1中斷結(jié)束控制方式OCW2,普通中斷結(jié)束方式 OUTDX,AL STI IRETLEDDISP: MOVAL,90H MOVDX,CONTPORT OUTDX,AL MOVBYTEPTRDS:[0600H],00LED1: CMPBYTEPTRDS:[0600H],07H顯示子程序,從左到右依次送數(shù) JALED2顯示子程序,從左到右依次送數(shù) MOVBL,DS:[0600H] MOVBH,0H MOVAL,CS:[BX+SI] MOVDX,DATAPORT OUTDX,AL ADDBYTEPTRDS:[0600H],01H JNZLED1LED2: RET格式化內(nèi)存,將數(shù)碼管將要顯示的字符的編碼寫入內(nèi)存FORMAT:MOVBX,0 ；格式化內(nèi)存,將數(shù)碼管將要顯示的字符的編碼寫入內(nèi)存 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],5050H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],0079H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],0000H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],0000H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],063FH ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],4F5BH ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],6D66H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],077DH ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],6F7FH ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],7C77H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],5E39H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],7179H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],4040H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],4040H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],4040H ADDBX,2 MOVWORDPTRDS:[BX+0500H],4040H ADDBX,2 RETCODEENDSENDSTART心得體會(huì)本學(xué)期的微機(jī)原理和接口技術(shù)及其課程設(shè)計(jì)都已經(jīng)結(jié)束。在這個(gè)過程中,我們有所付出,也有所回報(bào),讓我感受頗多。對(duì)于《微機(jī)原理與接口技術(shù)》這門課程而言,初學(xué)時(shí),感覺摸不著頭緒。面對(duì)著眾多的術(shù)語、概念及原理性的問題不知道該如何下手。在了解課程的特點(diǎn)后,我發(fā)現(xiàn),應(yīng)該以微機(jī)的整機(jī)概念為突破口,在如何建立整體概念上下功夫。"麻雀雖小,五臟俱全",可以通過學(xué)習(xí)一個(gè)模型機(jī)的組成和指令執(zhí)行的過程,了解和熟悉計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和工作過程。《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程有許多新名詞、新專業(yè)術(shù)語。透徹理解這些名詞、術(shù)語的意思,為今后深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。一個(gè)新的名詞從首次接觸到理解和應(yīng)用,需要一個(gè)反復(fù)的過程。而在眾多概念中,真正關(guān)鍵的并不是很多。比如"中斷"概念,既是重點(diǎn)又是難點(diǎn),如果不懂中斷技術(shù),就不能算是搞懂了微機(jī)原理。在學(xué)習(xí)中凡是遇到這種情況,絕對(duì)不輕易放過,要力求真正弄懂,搞懂一個(gè)重點(diǎn),將使一大串概念迎刃而解。學(xué)習(xí)過程中,我發(fā)現(xiàn)許多概念很相近,為了更好地掌握,將一些容易混淆的概念集中在一起進(jìn)行分析,比較它們之間的異同點(diǎn)。比如：微機(jī)原理中,引入了計(jì)算機(jī)由五大部分組成這一概念；從中央處理器引出微處理器的定義；在引出微型計(jì)算機(jī)定義時(shí),強(qiáng)調(diào)輸入/輸出接口的重要性；在引出微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義時(shí),強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)軟件與計(jì)算機(jī)硬件的相輔相成的關(guān)系。微處理器是微型計(jì)算機(jī)的重要組成部分,它與微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是完全不同的概念。微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在微機(jī)中,最基礎(chǔ)的語言是匯編語言。匯編語言是一個(gè)最基礎(chǔ)最古老的計(jì)算機(jī)語言。語言總是越基礎(chǔ)越重要,在重大的編程項(xiàng)目中應(yīng)用最廣泛。就我的個(gè)人理解,匯編是對(duì)寄存的地址以及數(shù)據(jù)單元進(jìn)行最直接的修改。而在某些時(shí)候,這種方法是最有效,最可靠的。比如,在當(dāng)今的戰(zhàn)爭(zhēng)中,首先就是運(yùn)用這方面的知識(shí)來修改地方的系統(tǒng)程序。讓地方的衛(wèi)星偏離軌道,從而不能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。其威力可見一斑。然而,事物總有兩面性,有優(yōu)點(diǎn)自然缺點(diǎn)也不少。其中,最重要的一點(diǎn)就是,匯編語言很復(fù)雜,對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí),本來很簡(jiǎn)單的一個(gè)操作會(huì)用比較煩瑣的語言來解決,而這些語言本身在執(zhí)行和操作的過程中,占有大量的時(shí)間和成本。在一些講求效率的場(chǎng)合,并不可取。匯編語言對(duì)學(xué)習(xí)其他計(jì)算機(jī)起到一個(gè)比較、對(duì)照、參考的促進(jìn)作用。學(xué)習(xí)事物總