微机原理课程设计指导书——交通灯例.doc

1 交通信号灯交通信号灯 1 1 实习的目的和任务实习的目的和任务 通过实习进一步了解微型计算机的工作原理 熟悉微机基本输入 输出接 口的组成及地址分析方法 了解各种接口芯片 熟悉实验机的软件与硬件系统 的组成 掌握简单接口电路的设计原则 并完成有关接口程序的编制 运行和 调试工作 2 2 实习要求实习要求 1 按照实习内容完成实习任务 2 认真编写程序 并进行程序调试 在实验机上运行 完成接口程序的设 计 3 完成实习报告 3 3 实习地点实习地点 田家炳实验楼 404 硬件实验室 4 4 主要仪器设备 实验用的软硬件环境 主要仪器设备 实验用的软硬件环境 普通微机一台 AEDK8688ET 实验机一台套 含软件系统 万用表一台 示波器一台 20M 5 5 实习内容实习内容 5 15 1 微型计算机系统及其接口的实习微型计算机系统及其接口的实习 5 1 1 硬件系统实习 AEDK8688ET 教学实验机是在 8688T 和 8688T1 微机教学实验机的基础上 结合仿真技术开发而成 是集实验 开发 自诊断等功能于一体的高新技术实 验系统 该系统自带微处理器 键盘 数码管 监控程序和自诊断程序 提供 ISA 总线接口缓冲驱动卡 具有独立运行 不须 PC 机 串行监控和 ISA 总线 三种运行方式 可在这三种工作模式配置方式下工作 本实验系统用接线方法 组成一个实验模块 或组成一个综合实验模块 为 了让学生能掌握微机外围接口技术的原理 我们留下了一些外围接口线和主要 的信号线让学生们自己动手连线 例如 A D 转换输入线 片选信号 时钟信 号等 以在串行监控配置方式下 模拟交通灯实验为例说明实验操作步骤 1 安装 接线和开机 2 安装安装 串行监控配置方式的安装与运行 系统安装示意图 图 2 3 所示 接线接线 用导线将 8255 片选信号 CS 接至片选 200H 207H PC 口的 PC0 PC3 接至 DG1 DG4 PC 口的 PC4 PC7 接至 DR1 DR4 开机开机 1 打开实验机电源 数码管应显示 AEDK8688AEDK8688 字样 表明实验机监 控正常 2 在 C AEDK86EAT COM 下 启动源语句调试软件 3 编辑 汇编和连接交通灯实验程序 生成 EXE 文件 4 连机 连机成功后 数码管显示 86888688 2 2 1 1 字样 5 将 EXE 文件加载进实验机 加载空间从 8100 0 开始 6 在 RUN 菜单选项中 选择单步跟踪 设置断点 全速运行等功能 调试实验程序 如实验结果与设计要求不同 重复 3 6 步骤 直至通过为止 本实验系统 由 AEDK8688ET 实验机外配计算机和其他一些附件及选配件组成 该实验系统 既可以在无 PC 机通过串口或 ISA 总线运行 在扩展功能上 可以 通过实验机的 25 芯插座外接机电实验平台 做机电一体化实验 系统硬件组成 图 2 3 串行监控配置方式 3 主机 AEDK8688ET 实验板 附件 PC 机缓冲驱动卡 UPCXT ISA 方式提供 RS 232 通讯电缆 维 修测试 U88ETF 及连接电缆 硬导线一束 电源电缆 选配件 专用电源 机电实验平台 包含串口调试软件 ISA 总线调试软件和自诊断软件 微机系统硬件配置 5 1 2 微机各类接口的实习 8255 可编程并行口系列实验 8255 键盘实验 8251 可编程串行口通讯实验 8257 可编程键盘显示控制器实验 8259 可编程中断控制实验 RAM 可读写实验 DMA 传输实验 实时时钟实验 8253 可编程定时器 计数器实验 0832D A 转换实验 0809A D 转换实验 直流电机驱动实验 步进电机驱动实验 5 25 2 AEDK8688ETAEDK8688ET 实验机硬件的实习实验机硬件的实习 5 2 1 性能特点 1 三种配置工作方式 1 独立运行的单板机配置方式 2 ISA 总线配置方 式 3 串行监控配置方式 4 具有夭折处理功能 5 提供维修总线接口 具有 自诊断和故障定位功能 6 提供故障隔离缓冲驱动卡 7 提供简单易学的窗口 化菜单式 源语句调试软件和实验软件集成环境 8 易于扩充实验模块 9 采 用波峰焊接 热风整平技术 10 软硬件实验丰富 三种配置工作方式 1 独立运行的单板机配置方式 在 AEDK8688ET 教学实验机上 提供 8088 4 微处理器和键盘监控程序 可以在脱离 PC 机的情况下 利用实验板上的键盘和 七段数码管 独立运行 8088 微处理器接口实验 2 ISA 总线配置方式 利用计算机的缓冲驱动卡 将这快卡插入 PC 机 ISA 总线槽中 将总线中的信号引至实验机 利用 DOS 中的 DEBUG 或其调试软件 动态调试微机外围接口硬件实验程序 3 串行监控配置方式 利用计算机的串行通讯口 通过 RS 232 通讯电缆 与实验机连接 此时不用在总线槽中插入缓冲驱动卡 而是利用实验机上的微 处理器 8088 进行微处理器原理实验和微处理器接口技术实验 5 2 2 系统配置 1 AEDK8688ET 实验机由许多独立的硬件实验模块组成 其中包括 1 频 率源电流 2 存储器模块 3 可编程并行口 8255 模块 4 双色 LED 灯模块 5 单色 LED 灯模块 6 参考电压 7 电位器 8 分频器模块 9 单脉冲电路 10 8279 键盘及 LED 数码显示模块 11 步进电机驱动电路 12 A D 转换器模块 13 D A 转换器模块 14 8251 可编程串行通讯模块 15 可编程定时 计数器模块 16 I O 译码电路 17 8259 中断控制器实验模块 18 开关量输入实验模块 19 CPU 和监控模块 20 连接机电实验控制平台 专用插座 2 8088 有 1 兆寻址空间 在单板机和串行监控方式下 实验系统提供给 用户使用空间 000000H 6FFFFH 80000H FFFFFH 包括总线入口共 960K 存储 空间 其中 80000H 87FFFH 是实验机提供的 RAM 空间 可供用户系统存放实验 程序 其资源分配空间如图 5 2 3 实验机模块原理 AEDK8688ET 实验机主板由许多独立的硬件实验模块组成 用户可用他们组 成各种各样的硬件实验 板上的 O 型圆孔用来作为测试孔或用于连接硬导线 组成实验 我们在 5 用硬导线组合实验时 一方面理解了实验模块的原理 另一方面也锻炼了动手 能力 8255 的功能方式 1 工作方式 0 这是 8255A 中各端口的基本输入 输出方式 它只完成 简单的并行输入 输出操作 CPU 可从指定端口输入信息 也可向指定端口输 出信息 如果三个端口均处于工作方式 0 则可由工作方式控制字定义 16 种 工作方式的组合 2 工作方式 1 被称作选通输入 输出方式 在这种工作方式下 数 据输入 输出操作要在选通信号控制下完成 3 工作方式 2 被称作带选通的双向传送方式 8255A 中只允许端口 A 处于工作方式 2 可用来在两台处理机之间实现双向并行通信 其有关的控 制信号由端口 C 提供 并可向 CPU 发出中断请求信号 8255 引脚功能说明 RESET 复位输入线 当该输入端外于高电平时 所有内部寄存器 包括控制寄 存器 均被清除 所有 I O 口均被置成输入方式 PA0 PA7 端口 A 输入输出线 一个 8 位的数据输出锁存器 缓冲器 一个 8 位 的数据输入锁存器 PB0 PB7 端口 B 输入输出线 一个 8 位的 I O 锁存器 一个 8 位的输入输出 缓冲器 PC0 PC7 端口 C 输入输出线 一个 8 位的数据输出锁存器 缓冲器 一个 8 位 的数据输入缓冲器 端口 C 可以通过工作方式设定而分成 2 个 4 位的端口 每 个 4 位的端口包含一个 4 位的锁存器 分别与端口 A 和端口 B 配合使用 可作 为控制信号输出或状态信号输入端口 CS 片选信号线 当这个输入引脚为低电平时 表示芯片被选中 允许 8255 与 CPU 进行通讯 RD 读信号线 当这个输入引脚为低电平时 允许 8255 通过数据总线向 CPU 发 送数据或状态信息 即 CPU 从 8255 读取信息或数据 WR 写入信号 当这个输入引脚为低电平时 允许 CPU 将数据或控制字写 8255 6 D0 D7 三态双向数据总线 8255 与 CPU 数据传送的通道 当 CPU 执行输入输 出指令时 通过它实现 8 位数据的读 写操作 控制字和状态信息也通过数据总 线传送 本实验板主要包括 频率源模块 存储器 RAM 模块 DAM 模块 8255 并行口 模块 双色灯模块 单色灯模块 参考电压模块 键盘及显示模块 8279 分 频器模块 A D 转换器模块 D A 转换模块 串行通讯 8251 模块 定时 计数器 8253 模块 8259 中断控制器模块 8088CPU 及监控模块 单脉冲触发模块和地 址译码器模块等 20 多个模块 5 35 3 AEDK8688ETAEDK8688ET 实验机软件的实习实验机软件的实习 5 3 1 LCA88ET 软件简介和安装 1 LCA88ET 软件是 AEDK8688 系列实验机或仿真机的调试软件 软件支持 AEDKT598 实验机 AEDK LABPCI 实验机 AEDK8688 仿真机 LCA88ET 软件是基 于 windows95 98 操作平台的多窗口编辑 调试软件 支持汇编语言的编译 连 接 调试 2 本软件要求运行在 IBM PC 机或兼容机上 PC 机上应安装有 Windows95 或 更新的版本 根据安装程序的提示逐步进行安装 3 LCA88ET 软件的安装 3 1 系统要求 本软件要求运行在 IBM PC 机或兼容机 PC 机上应安装有 Windows9x 或更新的版本 Windows95 操作系统需要再安 装 IE4 0 以上版本的浏览器 3 2 调试软件启动 实验调试软件运行于 DOS 环境下 串行监控配置方式下源语句调试软件 AEDK88ET 的启动 在 C AEDK88ET COM 下运行 U8688ET EXE ISA 总线配置方式下的实验调试软件 EXP88ET 的启动 在 C AEDK88ET CAI 下运行 EXP88ET EXE 诊断软件 U88ETF 的启动 在 C AEDK88ET DET 下运行 U88ETF EXE 7 3 3 安装 配套软件包含在光盘上 运行安装盘中的 setup exe 根据安装程序的提 示逐步进行安装 缺省的安装路径为 C AEDK LCA88ET 安装完毕后 安装程序将自动建立 LCA88ET 程序组 并在桌面建立快捷方 式图标 5 3 2 LCA88ET 软件使用 1 启动 LCA88ET 用户双击桌面上的 LCA88ET 软件的图标 即可进入本软 件 第一次启动 LCA88ET 用户需设置实验机 仿真机型号 状态和通讯口 2 程序编写 选择 文件 新文件 菜单项 将新建一个空的编辑窗口 用户 在编辑窗口中输入程序 输入完毕 选择 文件 另存为 菜单项 把该文件 保存为 Dem88 asm 3 程序编译 用户选择 编译 编译并连接 菜单项 将编译并连接当前活动窗口的源文件 编译结果的信息显示在输出窗口中 编 译是检查源文件的语法错误 如果源文件没有语法错误 编译器将生成源文件 的目标代码 4 程序调试 用户选择 调试 加载调试 菜单项 加载当前活 动窗口的源文件所产生的目标文件到实验机 仿真机 加载完毕 用户选择 调 试 全速运行 菜单项 窗口左上角的图标开始不停的变动 调试是编程的重要部分 调试的目的是找到程序的逻辑错误 当程序不能按希 望运行时 就需要对程序进行调试 直到找到原因为止 为了方便用户对应用 程序进行调试 介绍 LCA88ET 软件的调试界面和调试主要方法和技巧 1 调试界面 LCA88ET 是一个集成开发 调试和编辑 编译都在同一界面下完成 调 试时的界面如图所示 在编辑状态时 界面右下角的当前状态显示为 编辑 在调试状态时 实验机 仿真机运行程序时 界面右下角的当前状态显示为 运行 在调试 状态 最下方的状态行显示常用的寄存器的值 实验机 仿真机运行时左上角 的图标会不停变动 右下角的当前状态会显示为 运行 当前 IP 指针行的 背景颜色为绿色 8 5 3 3 ISA 总线配置下的软件使用 ISA 总线配置下的软件使用包括 1 初始屏幕 2 初始选择 3 文件操作 4 运行 5 帮助 其中初始选择又包含实验项目选择 编辑器选择 DOS SHELL 退出程序 文件操作包含文件编辑 宏汇编 连接 运行包含实验程序 的执行 实验程序的动态调试 帮助里包括查看源程序 查看原理图 查看元 件位置图 实验目的及要求 实验说明 芯片查询 下表为热键功能一览表 F1 实验说明 F10 选择主菜单 F2 选择实验项目 Ctrl F1实验目的及要求 F3 编辑文件 Ctrl F1实验目的及要求 F4 动态调试 Ctrl F9执行程序 F5 查看源程序 Alt F3关闭窗口 F6 查看原理图 Alt F3关闭窗口 F7 查看元件位置图 Alt F9宏汇编源文件 F8 芯片查询 Alt D进入 DOS SHELL F9 连接目标文件 Alt X退出程序 5 45 4 利用利用 AEDK8688ETAEDK8688ET 实验机设计一个微机接口实例实验机设计一个微机接口实例 5 4 1 设计思路 设有一个十字路口 1 3 为南北方向 2 4 为东西方向 初始太为 4 个路口的红灯全亮 之后 1 3 路口的红灯亮 2 4 路口的绿灯亮 2 4 路 口方向通车 延迟 30 秒后 2 4 路口的绿灯熄灭 而 2 4 路口的黄灯开始闪 烁 闪烁 5 次后 2 4 路口的红灯亮 同时 1 3 的绿灯亮 1 3 路口方向开 9 始通车 延长 30 秒后 1 3 路口的绿灯熄灭 而黄灯开始闪烁 闪烁 5 次之 后 在切换到 2 4 路口方向 之后 重复上述过程 5 4 2 程序流程图 开始 8255 初始化 N 东西绿 南北红 东西黄灯闪烁 南北继续红灯 延长一段时间 东西绿灯灭 东西黄灯灭 10 Y N Y N 5 4 3 实习程序 CODE SEGMENT ASSUME CS CODE C8255 EQU 0202H 8255A 的 c 端口地址 K8255 EQU 0203H 8255A 的控制口地址 org 1000H START MOV AL 80H MOV DX K8255 OUT DX AL MOV DX C8255 LOOP1 MOV AL 66H 东西绿 南北红 OUT DX AL CALL LDELAY 长延时 MOV CX 5 东西黄灯闪烁 南北红 LOOP2 MOV AL 0A6H 黄灯亮 OUT DX AL CALL SDELAY 短延时 MOV AL 0E6H 黄灯灭 南北黄灯灭 南北绿灯灭 东西红灯亮 南北绿灯亮 延长一段时间 东西继续红灯 南北黄灯闪烁 11 OUT DX AL CALL SDELAY 短延时 LOOP LOOP2 MOV AL 0C3H 东西红 南北绿 OUT DX AL CALL LDELAY 长延时 MOV CX 5 东西红灯闪烁 南北黄灯闪烁 LOOP3 MOV AL 0C5H 黄灯亮 OUT DX AL CALL SDELAY 短延时 MOV AL 0C7H 黄灯熄灭 OUT DX AL CALL SDELAY 短延时 LOOP LOOP3 JMP LOOP1 循环 LDELAY PROC PUSH CX 长延时子程序 MOV CX 100 DEL1 CALL SDELAY LOOP DEL1 POP CX RET LDELAY ENDP SDELAY PROC PUSH CX 短延时子程序 MOV CX 0BA53H DEL2 LOOP DEL2 POP CX RET 12 SDELAY ENDP CODE ENDS END START 5 4 4 实验电路及连线 将 8255 的 CS 片选接至 138 译码器的 200 至 207 插孔 然后将 8255 的 PC0 PC1 PC2 和 PC5 PC6 PC7 接到相应的灯上 并做好标记 如 将 PC0 PC1 PC2 接到 1 2 3 插孔 分别表示东西的红 黄 绿 将 PC5 PC6 PC7 分别接到 8 7 6 插孔 分别表示南北的红 黄 绿 5 5 5 调试 根据实验的要求 结合所学的 微机与接口技术 知识和读懂实验指导书 实验一的实验电路图和实验参考程序 用 LCA88ET 软件系统编译和连接文件 然后 调试 全速运行 的同时拨开电源 把程序载入到 AEDK8688ET 实验 13 机上 观察相应灯的现象 起初 灯都不亮 我们就猜想 是不是试验箱有问 题 于是我们换了一台 用同样的方法将程序载入到 AEDK8688ET 实验机上 但 是灯还是不亮