微机原理与接口技术顺序控制系统

1、武汉理工大学华夏学院课程设计报告书课程名称： 微机原理与接口课程设计题目：顺序控制系统设计系名：信息工程系专业班级：姓名：学号：指导教师 :2012 年12月28日1课程设计任务书学生姓名：伍灿灿专业班级：软件 2101指导教师：李朝纯工作单位：信息工程系设计题目 ：顺序控制系统设计初始条件：1、7 段 LED 数码管引脚功能2、TDN86/88 型多功能微机实验平台要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）主要任务：（ 在规定的时间内完成下列任务）1. 画出硬件原理图（接口芯片和外设部分）和实验连线图；2. 利用 8 个 LED灯分时（按顺序）点亮，模拟

2、1 8 个工艺过程（每个工艺过程持续30 秒，由 8253 实现延时）；3. 由开关 K7 控制系统启动。要求系统在工作过程中，监控外部事件，若有异常事件发生，则暂停系统工作，处理（红灯闪烁10 次）完后，继续原工作。* 4. 当 8 个工艺过程全部完成后，显示“END ”。时间安排： (部分时间 ,某些工作可以重叠进行 )12月 24日布置题目，确定任务、查找相关资料12月 25日1月27日功能分析， 硬件设计， 拟定实验电路， 编写程序， 调试程序、运行系统 ；12月 28日答辩后撰写设计报告。具体要求： 设计报告撰写格式要求 （按提供的设计报告统一格式撰写）具体内容如下： 设计任务与要求

3、 总体方案与说明 硬件原理图与说明 实验电路图与说明 软件主要模块流程图 源程序清单与注释 问题分析与解决方案（包括调式记录、调式报告， 即在调式过程中遇到的主要问题、解决方法及改进设想） ； 小结与体会附录： 源程序（必须有简单注释） 使用说明 参考资料指导教师签字：2012年12月24日系主任签字：年月日2目录1 需求分析1章 1. 1设计目 11.2 设计的原始资料及依据11.3 设计的主要内容及要求11.4 电路设计及主要功能12、概要设计2.1 设计环境及设备22.2设计系统框图22.3硬件接线图32.4设计流程图43. 详细设计3.1 8259 芯片的内部结构及引脚43.28255

4、A的控制字 53.38255A引脚及功能示意图53.48255A内部结构框图63.5 8255 芯片的内部结构及引脚74、 课程设计总结与体会 7 参考文献 8 附录（程序代码） 931. 需求分析1.1 设计目的通过课程设计使学生更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识， 提高应用微机解决问题的能力， 加深对微机应用的理解。 通过查阅资料， 结合所学知识进行软、硬件的设计， 使学生初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。 为以后学生结合专业从事微机应用设计奠定基础。1.2 设计的原始资料及依据1、7 段 LED 数码管引脚功能；2、TDN86/88 型多功能微机实验平台，及可编程定时/ 计数器

5、接口芯片8253，可编程并行芯片8255，或其他相关资料。1.3 设计的主要内容及要求1. 画出硬件原理图（接口芯片和外设部分）和实验连线图；2. 利用 8 个 LED灯分时（按顺序）点亮，模拟 18 个工艺过程（每个工艺过程持续30 秒，由 8253 实现延时）；3. 由开关 K7 控制系统启动。 要求系统在工作过程中， 监控外部事件， 若有异常事件发生，则暂停系统工作，处理（ 红灯闪烁 10 次）完后，继续原工作。* 4. 当 8 个工艺过程全部完成后，显示“ END”。1.4 电路设计及主要功能1 功能简介整个顺序控制实验我们将系统分为8 个过程：第一步： 1 号指示灯亮 10 秒；第二

6、步： 2 号指示灯亮 10 秒；第三步： 3 号指示灯亮 10 秒；第四步： 4 号指示灯亮 10 秒；第五步： 5 号指示灯亮 10 秒；第六步： 6 号指示灯亮 10 秒；第七步： 7 号指示灯亮 10 秒；第八步： 8 号指示灯亮 10 秒；如果系统没有故障产生（即控制红外灯的开关没有闭合） ，此时整个顺序控制系统将循环运行这五个功能。 当出现故障的时候， 即控制红外线灯的开关闭合4的时候，此时系统将不能循环进行下去。所有的过程将停止下来，此时，红外线灯亮，发出报警信号。若此时断开开关，系统将继续运转下去。2. 概要设计2.1设计环境及设备PC 机一台、 windows 98 系统、实验

7、箱，导线若干。8255 并口：用做接口芯片，与数码管相连。8259 中断控制器：用于产生中断开关 K7 控制系统LED灯2.2设计系统框图显示模块8个 LED8255对应结果主控模块中断模块模拟异常事件8259K7 开关图 2.1设计系统图52.3硬件接线图图 2.2 8255 硬件连接2.4设计流程图部分设计流程图 :开始初始化，给 8253 送控制字和初值开关模拟无故障1-8 号灯循环检测开关模拟有故障1-4 号灯齐亮 10 次发中断结束命令，中断返回图设计流程图63详细设计3.1 8259 芯片的内部结构及引脚中断控制器 8259 是 Intel 公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。

8、它将中断源优先排队、 辨别中断源以及提供中断矢量的电路集中于一片中。因此无需附加任何电路，只需对8259 编程，就可以管理8 级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。在MD 微机系统中， 8259 芯片工作于单片方式。8259 引脚图如图 3.2，各引脚功能如下。D7-D0八条双向数据线；WR（低电平有效）写输入信号；RD（低电平有效）读输入信号；CS（低电平有效）片选输入信号；A0地址信号；INT 中断请求信号；INTA （低电平有效）中断响应信号；CAS0-CAS2级联信号， 形成一条专用 8259A 总线，以便多片 8259A 的级联；SP/EN从编程 /允

9、许级联。在缓冲方式中， 可用做输出信号以控制总线缓冲器的接收和发送。在非缓冲方式中，作为输入信号用于表示主片还是从片； IR0-IR7 外部中断请求输入线。要求输入的中断请求信号是由低电平到高电平的上升沿（并保持高电平到 CPU 响应时为止）或者是高电平。8259 中断矢量地址与中断信号之间的关系如表3.1 所示：表 3.1 8259 中断矢量表中断序号01234567功能调用08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH20H24H28H2CH30H34H38H3CH矢量地址23H27H2BH2FH33H37H3BH3FH说明时钟键盘可用可用串行口可用可用可用7图 3.1 8259 引脚图

10、图 3.2 8255 引脚图3.2 8255A的控制字（ 1）工作方式选择控制字8255A的工作方式可由 CPU写一个工作方式选择控制字到 8255A的控制寄存器来选择。控制字的格式，可以分别选择端口 A、端口 B 和端口 C上下两部分的工作方式。端口 A 有方式 0、方式 1 和方式 2 共三种工作方式，端口 B 只能工作在方式 0 和方式 1，而端口 C仅工作在方式 0。注意：在端口A 工作在方式 1 或方式 2，端口 B 工作在方式 1 时， C 口部分 I/O线被定义为 8255A 与外设之间进行数据传送的联络信号线，此时，C 口剩下的 I/O线仍工作在方式0，是输入还是输出则由工作方

11、式控制字的D0和 D3位决定。（ 2） C口按位置位 / 复位控制字8255A的 C 口具有位控功能，即端口C 的 8 位中的任一位都可通过CPU向 8255A的控制寄存器写入一个按位置位/ 复位控制字来置1 或清 0，而 C 口中其他位的状态不变。控制字格式。应注意的是， C 口的按位置位 / 复位控制字必须跟在方式选择控制字之后写入控制字寄存器， 即使仅使用该功能， 也应先选送一个方式控制字。方式选择控制字只需写入一次，之后就可多次使用C 口按位置位 / 复位控制字对 C 口的某些位进行置 1或清 0操作。83.3 8255A引脚及功能示意图PA3140PA4PA2239PA5PA1338

12、PA6PA0437PA7RD536WRCS635RESETD0 D7PA0PA7GND734D 0A 口A 1833D 18A 0932D 2WRA 组8255APC4 PC7PC71031D 3C 口PC61130D 4RD4PC51229D 5PC41328D 6A 08255APC01427D 7PC0PC3PC11526V CCA 1C 口PC21625PB74PC31724PB6CSPB0PB7B 组PB01823PB5B 口PB11922PB4RESET8PB22021PB3（ a）引脚（ b） 功能示意图图 8255A 引脚及功能示意图3.4 8255A内部结构框图A 组A 组P

13、A7PA0控制部件端口 A（8）A 组端口 CPC7PC4(高4位)数据总线内部 DB（8）D0 D7缓冲器B 组端口 CPC3PC0WR(低4位)读 / 写RDA1控制逻辑B 组A0B 组端口 BPB 7PB0RESET控制部件（8）CS图8255A 内部结构框图93.5 8255 芯片的内部结构及引脚8255 可编程外围接口芯片是Intel 公司生产的通用并行I/O 接口芯片，它具有 A 、B、C 三个并行接口，用 +5V 单电源供电，能在以下三种工作方式下工作：方式 0基本输入 /输出方式方式 1选通输入 /输出方式方式 2双向选通输入 /输出方式8255 引脚图如图示，各引脚功能如下。

14、D7D0与 CPU 侧连接的八条双向数据线；WR（低电平有效）写输入信号；RD（低电平有效）读输入信号；CS（低电平有效）片选输入信号；A0、A1 片内寄存器选择输入信号；PA7PA0 A 口外设双向数据线；PB7PB0 B 口外设双向数据线；PC7PC0C 口外设双向数据线；RESET复位输入信号8255 端口地址表 3.2 8255 端口地址表信号线寄存器编址A 口60HIOY3B 口61HC 口62H控制寄存器63H104. 软件设计子程序名称： SHOW;子程序功能：依次点亮八个LED 灯;子程序入口：无;子程序出口；无SHOW PROCPUSHAXB1:MOVAL,82HOUT63H

15、,ALMOVAL,11111111B;使灯开始处于熄灭状态OUT60H,ALMOVAL,BL;按要求点亮灯OUT60H,ALCALLDELAYNORMAL;显示后延时RORAL,1;移位MOVBL,AL;把初始工作过程保存在 BL 中POPAXRETSHOWENDP子程序名称： DELAYSHANSHUO;子程序功能：延时;子程序入口：无;子程序出口；无DELAYSHANSHUOPROCPUSHCXMOVCX,8000H;延时的长短由 CX 寄存器内容来决定AGAIN0:NOPLOOPAGAIN0POPCXRETDELAYSHANSHUOENDP子程序名称： DELAYNORMAL;子程序功能

16、：延时;子程序入口：无;子程序出口；无DELAYNORMALPROCPUSHAXPUSHCXMOVAX,0FFFFH ; 用双重循环来控制较长时间的延时AGAIN1:MOVCX,0003HAGAIN2:NOPLOOPAGAIN2DECAX11CMPAX,0000HJNZAGAIN1POPCXPOPAXRETDELAYNORMALENDPCODE ENDSEND START5. 设计中所遇到的各种问题及解决1.如何引入中断？答：取中断程序入口地址、 填 8259 中断 7 中断矢量 、填偏移量矢量 、 填段地址矢量 、关中断 、把初始工作过程保存在 BL 中、 请取 8259 中断屏蔽字 、开放

17、 8259 中断 IRQ7 、启动工作过程及用初始化命令队 8259A 设置为电平触发方式，那么， 8259A 便把中断请求输入端出现的高电平作为中断请求信号2.8258 初始化 P A 口输出的作用是什么？答：发送信息来控制LED灯12小结一周的微机原理及接口技术课程设计，顺序控制系统从无到有，这个过程使我感触很多，当然也获益匪浅。我们通信专业的学生对微机原理硬件知道了解太少，对其中有些具体的知识点了解很肤浅，在整整一星期的实验过程中我们可以学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过对数字闹钟的汇编实现，对硬件特别是8253、 8255、

18、 8259 并行口的原理和实现都有了很深的了解。更加深了对汇编语言的使用 .以前接触的那些程序都是很短、 很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务。 所以在编写程序之前必须有一个完整清晰的思路设计好各个模块所实现的功能。其次，以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上， 但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果，怎么去了解每个寄存器的内容以确保程序的正确性上都有了很大程度的提高。刚看到课设题目的时候不知道该从哪开始编起， 后来老师给我们讲了大概的设计思路和各个芯片的功能， 才有了点头绪。 因为基础知识学得不是很扎实， 所以在编写程序的过程中

19、还是遇到了很多问题。 最后通过老师耐心的指导和讲解我们的程序终于完成了。 刚看见数码管能显示数而且时间计数还很准的时候别提有多激动了，只是六个数码管都显示一样的数， 就因为一个小小的疏忽让我们查了很长时间，所以编程的时候一定要细心地思考和编写每一个语句。 当显示正常的时候我们都忍不住地叫起来，大家都很兴奋。参考文献1 戴梅萼，史嘉权编著 .微型计算机技术及应用 (第三版 ).北京：清华大学出版社 ,20032 周明德编著 .微型计算机系统原理及应用 (第四版 ).北京：清华大学出版社 ,20023 李顺增，吴国东，赵河明等 .微机原理及接口技术 .北京：机械工业出版社 ,20064 杨立新 .

20、微型计算机原理和应用 M. 北京：科学技术文献出版社， 1986.1113附录源程序代码：STACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOVAL,82H;方式控制字为 10000010,A 口方式 0 作为输出 ,C 口未使用OUT63H,AL;B 口方式 0,作为输入MOVAL,11111111B;使灯开始为熄灭状态OUT60H,ALBEGIN: INAL,61H;读取启动开关状态TEST AL,01HJZ BEGIN;测试启动开关是否按下，若未按下，继续测试PUSHDS; 保存数据段MO

21、VAX,0000HMOVDS,AX;数据段清零MOVAX,OFFSET IRQ7 ; 取中断程序入口地址MOVSI,003CH;填 8259 中断 7 中断矢量MOVSI,AX;填偏移量矢量MOVAX,CSMOVSI,003EHMOVSI,AX;填段地址矢量CLI; 关中断POPDSMOVBL,01111111B;把初始工作过程保存在 BL 中INAL,21H;请取 8259 中断屏蔽字ANDAL,7FH;开放 8259 中断 IRQ7OUT21H,ALA1:STICALLSHOW; 启动工作过程JMPA1IRQ7:PUSHAX;中断服务程序，实现异常事件处理PUSHCXMOVCX,10;红灯闪烁次数SNOP:MOVAL,11111111B;使灯开始处于熄灭状态OUT60H,ALMOVAL,00001111B14OUT60H,ALCALLDELAYSHANSHUOMOVAL,11111111BOUT60H,ALCALLDELAYSHANSHUOLOOPSNOPMOVAL,20H;中断结束返回OUT20H,ALPOPCXPOPAXCLIIRET;子程序名称： SHOW;子程序功能：依次点亮八个LED 灯;子程序入口：无;子程序出口；无SHOW PROCPUSHAXB1:MOVAL,82HOUT63H,ALMOVAL,11111111B;使灯开始处于熄灭状态OUT