用定时器控制的发光二极管显示器设计.doc

微机原理课程设计学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 测控技术与仪器 题 目：用定时器控制的发光二级管显示器设计指导教师： 陈 鸿 成员姓名：0905034111 李婷婷 0905034112 唐燕林 0905034114 刘宁 0905034115 孙伟哲 0905034116 冯欣哲1、 设计内容：设计一块I/O卡，该卡具有一个定时器和3个8位I/O口（A、B、C口），其中A口外接8个按键，B口外接8个发光二极管，该卡插在PC机的IMB-PC扩展总线插槽上（ISA），选用8255接口芯片。（定时器：8253）2、 设计要求：画出电路原理图，说明工作原理，编写一个程序，用定时器控制设计定时控制B口上的发光二极管依次亮，当A口上的不同键（1#-8#）按下后，其发光管亮灭周期不同。3、 主要元器件 1.8255芯片 8255引脚图 8255是可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。它作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。 由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。 8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下： （1）数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据。 （2）地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。 （3）控制总线CB： CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输. RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0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跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。 D0D7:三态双向数据总线，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。 各通道的引脚编号如下： （1） A口：编号为PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 （2） B口：编号为PB0PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 （3） C口：编号为PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。 2. ISA总线 ISA引脚图 ISA总线是在早期IBM PC/XT总线基础上发展起来的，IBM PC/XT总线具有62条引线，分为A、B两面，其中包括20位地址总线、8位数据总线，4个DMA通道的联络信号和6个中断请求输入端，还有存储器读写信号、I/O读写信号、时钟信号、地址锁存信号、电源和地等众多信号。ISA总线也称为AT总线，产生于二十世纪八十年代初，最初是为16位的AT系统设计的。当前，微型机系统中已经不再采用单一的ISA总线，但是，为了和大量的ISA适配卡兼容，所以，即使以Pentium为CPU的当前最先进的微型机系统中,也仍然通过“桥”来扩展出ISA总线。ISA有主槽和附加槽组成，每个槽都有正反两面插脚。主槽有A1A31、B1B31、共62脚，这就是IBM PC/XT系统中的62芯总线槽；附加槽有C1C18、D1D18、共36脚。两个槽共98脚。A面和C面主要连接数据线和地址线，B面和D面则主要连接其他信号，包括+12V、+5V电源、地、中断输入线和DMA信号线等各种信号。这种设计时数据线和地址线尽量和其他信号分开，减少干扰。 3.8253芯片 8253引脚图 8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。 8253的3个独立的计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。 8253中各通道可有6种可供选择的工作方式， 以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。 8253 各寻址信号组合功能8255端口地址如下：信 号 线名 称编 址 A口 60HI O Y 0 B口 61H C口 62H 控制寄存器 63H8253端口地址如下： 信 号 线名 称编 址 计数器0 70HI O Y 4 计数器1 71H 计数器2 72H 控制寄存器 73H8255部分电路： 8255连接图四、硬件设计 开始五、流程图 :Y8253赋原始初值30NNNNNNNYYYYYYYNYBH=170BH=150BH=130BH=190BH=1100BH=90BH=700DX B口地址AH左移1位BH=50AL=07FH读A口地址初始化B端口并点亮一个灯AL=0BFHAL=0DFHAL=0FDHAL=0FEHAL=0EFHAL=0F7HAL=0FBHAL=0FFH调用8253定时子程序初始化A端口 8253定时子程序NY开始查询现行计数值POP CXPOP BXAX=0000H计数器1的初始化 计数计数器0的初始化初值8000，分频PUSH BXPUSH CX结束6、 程序设计CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AL,90H ;初始化8255 A口输入 B口输出 均工作于方式0 MOV DX,63H OUT DX,AL MOV BH,30 ;给8253赋原始初值 MOV DX,61H MOV AH,0FEH ; BB: MOV AL,AH ; OUT DX,AL ;初始化B端口并点亮一个灯 CALL WTIME ;调用8253定时子程序 ROL AH,1 MOV DX,60H IN AL,DX ;读A端口 CMP AL,0FFH ; 判断开关状态 MOV DX,61H JZ BB ; 无开关按下继续检测 CMP AL,0FEH ; 第一个开关按下？ JNZ NEXT1 ;不是则判断下一个开关 MOV BH,50 ; 赋计数初值 JMP BB NEXT1: CMP AL,0FDH ;第二个开关按下？ JNZ NEXT2 MOV BH,70 JMP BB NEXT2: CMP AL,0FBH ;第三个开关按下？ JNZ NEXT3 MOV BH,90 JMP BB NEXT3: CMP AL,0F7H ;第四个开关按下？ JNZ NEXT4 MOV BH,110 JMP BB NEXT4: CMP AL,0EFH ;第五个开关按下? JNZ NEXT5 MOV BH,130 JMP BB NEXT5: CMP AL,0DFH ;第六个开关按下？ JNZ NEXT6 MOV BH,150 JMP BB NEXT6: CMP AL,0BFH ;第七个开关按下 ？ JNZ NEXT7 MOV BH,170 JMP BB NEXT7: CMP AL,7FH ;第八个开关按下？ MOV BH,190 JMP BB WTIME PROC NEAR ;定义一个8253定时近程序 PUSH BX ;保护BX原来的内容 PUSH CX ;保护CX原来的内容 MOV DX,73H ;控制端口地址 MOV AL,36H OUT DX,AL ;对计数器0写入控制字 MOV AL,54H OUT DX,AL ;对计数器1写入控制字 MOV DX,70H MOV AL,8000 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;对计数器0输入计数初值 MOV DX,71H MOV BL,BH MOV AL,BL OUT DX,AL ;对计数器1输入计数初值 NEXT: MOV AL,45H ;锁存 计数/定时器1命令 MOV DX,73H ；控制端口地址 OUT DX,AL ；发锁存命令 MOV DX,71H ；计数/定时器1IN AL,DX； ；读取计数/定时器的低8位MOV AH,AL ；保存低8位IN AL,DX ；读取计数/定时器的高八位XCHG AH,AL ；将计数器置于AX中CMP AX,0000HJNE NEXTPOP CX ;恢复原来CX内容 POP BX ; 恢复原来BX的内容 RET WTIME ENDP ;8253定时子程序结束 CODE ENDS END START七、课程设计心得：通过本次课程设计，我们初步掌握了8255A芯片和8253芯片的基本使用方法，对汇编语言有了一定的了解，具备了一定的使用能力。在初期讨论设计思路的过程中，大家提出了多种实现电路功能的思路，经过讨论最终选择了一种更容易实现的思路，在有了大体的设计思路之后，在连接电路原理图时又遇到了困难，让我们认识到了熟练掌握芯片管脚属性的重要性，在解决为8253计数器提供合适的工作脉冲的时候，由于ISA主频为8MHZ,在讨论如何降低频率的过程中大家积极讨论，最终选择了使用一