微机基础原理课设

1、-/微机原理与接口技术课程设计题目：可控制霓虹灯班级：电气本 151小组组长：徐 明（ 2015040104）小组成员：王军三（2015040107）黄国涛（2015040108）刘飞鸿（2015040113）指导教师：刘微日期：2017年 10月 11日齐齐哈尔工程学院机电工程系-/一、设计可控制霓虹灯目的及意义霓虹灯其设计目的主要为：(1) 进一步熟悉 8255A 并行接口的基本工作原理(2) 运用 CES-86 通用微机实验装置 ,了解键盘的基本结构 ,学会编写程序 .(3) 在熟悉了小键盘的基础上 ,加上 LED 发光二极管的使用设计出绚丽闪耀的霓虹灯.本课程设计是自动化专业学生的一次

2、较全面的的设计训练，是配合“微机与接口技术 ”课堂教学的最后一个重要的实践教学环节，它将起到巩固课堂和书本上所学的知识、加强综合能力、提高系统设计水平、启发创新思想的作用。当然，虽然程序最后达到了预期控制要求，但是由于实际情况和理想情况存在差距，我知道还有很多地方有待改进，同时我还是个初学者，各方面肯定存在不足，如果老师发现了缺陷之处，请指出，我们一定会虚心接受。二、芯片介绍本次课程设计中所使用的芯片 8255A（如右图）是 Intel 公司采用 CHMOS工艺生产的一种高性能通用可编程输入 / 输出并行接口芯片，可以方便地应用在 Intel 系列微处理器系统中。 下面对 8255A 芯片进行

3、简单介绍：8255A 的内部结构8255A 是 40 引脚双列直插式芯片，片内有 A,B,C 三个 8 位 I/O 端口，可提供 24 条可编程的U134D0PA04333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA75RDPB0183619WRPB1920A0PB2821A1PB33522RESETPB423PB5624CSPB625PB7PC01415PC116PC217PC313PC412PC511PC610PC7输入 / 输出端口线。它的内部结构由三部分电路组8255A成：把他用线路与8086CPU的接口电路、内部控制

4、逻辑电路和与外设连接的输入 / 输出接口电路。8086 内部介绍8086CPU 中寄存器总共为14 个，且均为16 位 。即 AX ，BX ， CX， DX ，SP， BP， SI，DI ， IP，FLAG ，CS，DS， SS， ES 共 14 个。而这 14 个寄存器按照一定方式又分为了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。与 CPU 的接口电路(1) 与 CPU的接口电路由数据总线缓冲器和读 / 写控制逻辑组成。数据总线缓冲器是一个三态、双向、 8 位寄存器， 8 条数据线 D7D0 与系-/统数据总线连接，构成 CPU与 8255A 之间信息传送的通道， CPU通过执行输出指令向 8255

5、A 写入控制命令或往外设传送数据，通过执行输入指令读取外设输入的数据。读写控制逻辑电路用来接收 CPU系统总线的读信号 RD，写信号 WR，片选择信号 CS，端口选择信号 A 和复位信号 RESET，用于控制 8255A内部寄存器的读写操作和复位操作。（ 2) 内部控制逻辑电路内部控制逻辑包括A 组控制与 B 组控制两部分。 A 组控制寄存器用来控制A 口 PA7PA0和 C 口的高四位 PC7PC4；B 组控制寄存器用来控制B 口 PB7PB0 和低四位 PC3PC0。它们接收CPU发送来的控制命令，对A,B,C3 个端口的输入 / 输出方式进行控制。（ 3）输入输出接口电路8255A 片内

6、有 A,B,C3 个 8 位并行端口， A 口和 B 口分别有 1 个 8 位的数据输出锁存 / 缓冲器和 1 个 8 位数据输入锁存器， C 口有一个 8 位数据输出锁存 / 缓冲器，用于存放 CPU与外部设备交换的数据。对于 8255A的 3 个数据端口和 1 个控制端口， 数据端口既可以写入数据也可以读出数据，控制端口只能写入命令而不能读出，读、写控制信号（RD,WR）和端口选择信号（ CS,A1 ,A 0）的状态组合可以实现A,B,C3 个端口和控制端口的读写操作。8255A 的端口分配及读写功能见下表 :CS WR RDAA0功能100100数据写入A口00101数据写入B口0011

7、0数据写入C口00111命令写入控制寄存器01000读出A口数据01001读出B口数据01010读出C口数据-/01011非法操作引脚信号8255A的引脚如下图示，分为数据线、地址线、读写控制线、输入/ 输出端口线和电源线。D 7D0: 三态、双向数据线，与数据总线连接，用来传送数据。CS: 片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。A 1, A0：地址线，用来选择内部端口。RD: 读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。WR:写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。RESET:复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。PA7PA0:A 口输入 / 输出信号线。PB7PB0

8、:B 口输入 / 输出信号线。PC7PC0:C 口输入 / 输出信号线。VCC:+5V电源。GND:电源地线。8255A 的工作方式及初始化编程8255A有三种工作方式：基本输入/ 输出方式，单向选通输入/ 输出方式和双向选通输入/ 输出方式。(1 ）方式 0：基本输入输出方式方式 0 是 8255A 的基本输入输出方式， 其基本特点是与外部传送数据时，不需要设置专用的信号联络（应答）信号，可以无条件的直接进行I/O 端口传送。 A,B,C三个端口都可以工作在方式 0。A 口和 B 口工作在方式 0 时，只能设置以 8 位数据格式输入输出； C 口工作在方式 0 时，可以将高 4 位和低 4

9、位分别设置为数据输入或数据输出方式。方式0 常用于与外设无条件数据传送或查询方式数据传送。(2) 方式 1：单项选通输入 / 输出方式方式 1 是一种带选通信号的单方向输入 / 输出工作方式， 其特点是：与外设传送数据时，需要联络信号进行协调， 允许用查询或中断方式传送数据。由于 C 口的 PC0，PC1 和 PC2 定义为 B 口工作在方式 1 的联络信号线， PC3,PC4 和 PC5 定义为 A 口工作方式 1 的联络信号线， 因此只允许 A 口和 B 口工作在方式 1。-/(3) 方式 2：双向选通输入 / 输出方式方式 2 为双向选通输入输出方式， 是方式 1 输入和输出的组合， 即

10、同一端口的信号线既可以输入又可以输出。由于 C 口的 PC7PC3定义为 A 口工作在方式 2 时的联络信号线，因此只允许A 口工作在方式2。8255A的 A,B,C 三个端口的工作方式是在初始化编程时，通过向8255A 的控制端口写入控制字来设定的。8255A由编程写入的控制字有两个：方式控制字和置位/ 复位控制字。方式控制字用于设置端口A，B，C 的工作方式和数据传送方向；置位/ 复位控制字用于设置C 口的PC7PC0中某一条口线PCi（i=07 ）的电平。两个控制字公用一个控制字公用一个端口地址，由控制字的最高位最为区分这两个控制字的标志位。8255A工作方式控制字的格式如图所示：三、硬

11、件设计21 块积木的具体电路为：A ：单脉冲发生器电路；B： 时钟脉冲发生器电路；C：数 /模转换（ DAC0832 ）电路；D： 可编程计数器 /定时器（ 8253）电路；E：模 /数转换（ ADC0809 ）电路 ；F： 单板机 I/O 地址电路；G：逻辑电路芯片插座区；H：电平开关电路；I ： 发光二极管（ LED ）显示电路；J：计数器分频电路；K ：可编程并行通信接口（8255A）电路；-/L ：可编程串行通信接口（8251A）电路M ：十六进制键盘电路；N：七段数码显示电路；O：随机存储（ RAM6116 ）电路；P：中继电路；Q：直流电源及控制电路；R：PC 总线接口；S：与 P

12、C 机连接的接口电路；QCBASPDNEGMFROLKH万 用 表JI“单板积木式”示意图本课程设计使用了F（单板机 IO 地址电路）， H（电平开关电路） , I 发光二极管显示电路 , K（可编程并行通信接口即8255A 电路）。设计电路图如下图所示，A 口为输出，连接8 个发光二极管， B 口为输入，其中的PB0，PB1接开关 K1，K2。开关的四个状态分别对应霓虹灯的四种变化状态，做试验时，通过控制开关的断开与闭合，可以观察到霓虹灯的闪烁。同时CPU 通过 B 端口将K1，K2 的信息读入，然后转换成ASCII码-/BAT1R1R2R3R4R5R6R7R0200k200k200k200

13、k200k200k200k200kD0D1D2D3D4D5D6D7LEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLED135319?11地U2:AU2:BU2:CU2:DU2:EU2:FU3:GU3:H74LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS04246208?11U134D0PA04333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA75RDPB0183619WRPB1920A0PB2821A1PB33522RESETPB423PB5624CSPB625PB7PC01415PC11

14、6PC217PC3J113PC412318-31fPC5PC61110PC7K1K2BAT28255A地任务外设的 8 个发光二极管在 2个开关 K1，K2 的控制下按照不同的规律闪烁，同时在电脑屏幕上显示开关状态，二极管闪烁规律如下：（ 1）开关状态为 K1 关， K2 关时，前四灯同时亮，熄灭后，接着后四个同时亮。（ 2）开关状态为 K1 关， K2 开时， 8 灯依次点亮。（ 3）本次课程设计所使用的主要设备是 CES-86 型通用实验装置。 CES-86 型通用 PC 机实验装置的特点是“单板积木式”电路。而且可以和任何一种PC 机相连组成系统，相连后即可在此装置上进行硬件拼接，组成各

15、种实验系统。它所实现的功能是实现开关对发光二极管的亮灭状态控制，并将开关状态在屏幕上显示出来。在运行程序后按任意键发光二极管根据开关状态开始闪烁，同时在程序运行过程中按任意键可返回 DOS。四、软件设计-/流程图如下 :开始初始化编程显示提示信息写入控制字读取开关状态在屏幕上显示开关状态开关状态装入 AL是调用子程序 DELAY0AL=00H否是AL=01H调用子程序 DELAY1否是调用子程序 DELAY2AL=02H否是AL=03H调用子程序 DELAY3否有键按下是返回 DOS结束-/主程序代码段START: MOV AX,DATA;数据段装入初始地址MOV DS,AXMOVES,AXM

16、OVAH,09H;显示提示信息MOVDX,OFFSET MESSINT 21HMOVDX,31BH;控制字端口MOVAL,10000010B;控制字， B口输入 A口输出OUTDX,AL;写入控制字A:MOVDX,319H;端口 BIN AL,DX;读开关状态ANDAL,03H;保留 B1,B0位，其他位置 0MOVX,AL;将 AL暂时装入 XMOVCX,02HB:MOVDL,AL;AL装入 DL以备子程序使用CALL DISP;调用显示子程序，显示 PB2的状态SHLAL,1LOOP B;循环 2次，显示 2个开关状态MOVAL,X;开关状态装入 ALCMPAL,00H;比较开关状态， 0

17、0调用 STATE0JNZMCALL STATE0M:CMPAL,01H;比较开关状态， 01调用 STATE1JNZNCALL STATE1N:CMPAL,02H;比较开关状态， 10调用 STATE2JNZO-/CALL STATE2O:CMPAL,03H;比较开关状态， 11调用 STATE3JNZMCALLSTATE3STATE0子程序 ： 前四灯同时亮，熄灭后，接着后四个同时亮流程图如下子程序开始显示子程序信息在 CX 中置入循环次数为 4 次控制 A 口使前 4个灯亮，后4 个灯灭调用延时子程序控制 A 口使前 4个灯灭，后4 个灯亮调用延时子程序否CX=0是标号 SSTATE0

18、PROC NEARMOVAH,09HMOVDX,OFFSET ZEROINT21HMOVDX,318H-/MOV CX,04H;端口 AH: MOV AL,0FHOUT DX,AL CALL DELAY10MOVAL,0F0HOUTDX,ALCALL DELAY10LOOPHJMPSRETSTATE0 ENDPSTATE1子程序 : 8灯依次点亮流程图如下子程序开始显示子程序信息在 CX 中置入循环次数为 8 次输出状态写入ALAL 逻辑右移一位灯显示输出状态调用延时子程序否CX=0是标号 S-/STATE1 PROC NEARMOVAH,09HMOVDX,OFFSET ONEINT21HMOVDX,318H;MOVCX,08H端口 AD: MOV AL,80HNOT AL ROR AL,1OUT DX,AL CALL DELAY10 LOOP DJMP SRETSTATE1 ENDP总结开关控制霓虹灯实验总