微机原理课设：可控制霓虹灯

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

2、学生的一次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。霓虹灯的意义：随着改革的不断深入，社会主义市场经济的不断繁荣与发展，大中小城市都在进行亮化工程。企业为发展自己的形象和产品，一般都会采用通过霓虹灯广告屏这种广告手法，所以当我们夜晚走在大街上，马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见，一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管，另一种为日光灯管或白炽灯管作为光源，另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果，大部分是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及

3、流动方向等诸多控制问题，如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为人们考虑的重点。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、总体方案（一）概述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。（二）芯片介绍1.8255A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

4、输入/输出端口线。它的内部结构由三部分电路组成：把他用线路与8086CPU的接口电路、内部控制逻辑电路和与外设连接的输入/输出接口电路。 图12.8086内部介绍8086 CPU 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。3.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

5、息传送的通道，CPU通过执行输出指令向8255A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片内有A,B,C3

6、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,A0）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 RDA1 A0 功 能0 0 10 0数据写入A口0 0 10 1数据写入B口0 0 11 0 数据写入C口0 0 11 1命令写入控制寄存器0 1 00

7、 0读出A口数据0 1 00 1读出B口数据0 1 01 0读出C口数据0 1 01 1非法操作图23.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。 D7D0:三态、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。 A1,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:B口输入/输出信号线。PC7PC0

8、:C口输入/输出信号线。VCC:+5V电源。GND:电源地线。4.8255A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

9、：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

10、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：图3（三）、硬件设计 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

11、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PC机连接的接口电路；S R O QCBAPDGNEMFL万 用 表KHJI“单板积木式”图4 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

12、，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码图5图6 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

13、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。 三、软件设计（一）1.流程图如下:结束初始化编程写入控制字开始读取开关状态在屏幕上显示开关状态开关状态显示提示信息开关状态装入ALAL=03HAL=01HAL=02HAL=00H返回DOS调用子程序DELAY0调用子程序DELAY1调用子程序DELAY2调用子程序DELAY3有键按下是是是是否否否否是2.

14、主程序代码段START: MOV AX,DATA ;数据段装入初始地址 MOV DS,AX MOV ES,AX MOV AH,09H ;显示提示信息 MOV DX,OFFSET MESS INT 21H MOV DX,31BH ;控制字端口 MOV AL,10000010B ;控制字，B口输入A口输出 OUT DX,AL ;写入控制字 A: MOV DX,319H ;端口B IN AL,DX ;读开关状态 AND AL,03H ;保留B1,B0位，其他位置0 MOV X,AL ;将AL暂时装入X MOV CX,02H B: MOV DL,AL ;AL装入DL以备子程序使用 CALL DISP

15、;调用显示子程序，显示PB2的状态 SHL AL,1 LOOP B ;循环2次，显示2个开关状态 MOV AL,X ;开关状态装入AL CMP AL,00H ;比较开关状态，00调用STATE0 JNZ M CALL STATE0 M: CMP AL,01H ;比较开关状态，01调用STATE1 JNZ N CALL STATE1 N: CMP AL,02H ;比较开关状态，10调用 STATE2 JNZ O CALL STATE2 O: CMP AL,03H ;比较开关状态，11调用STATE3 JNZ M CALL STATE3 （二）1.STATE0子程序： 前四灯同时亮，熄灭后，接着后

16、四个同时亮流程图如下标号S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CX=0是否调用延时子程序 2.STATE0 PROC NEAR MOV AH,09H MOV DX,OFFSET ZERO INT 21H MOV DX,318H MOV CX,04H ;端口A H: MOV AL,0FH OUT DX,AL CALL DELAY10 MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DELAY10 LOOP H JMP S RETSTATE0 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AL调用延时子程序CX=0标号S是否AL逻辑右移一位灯显示输出状态STATE1 PROC NEAR MOV AH,09H MOV DX,OFFSET ONE INT 21H MOV DX,318H ;端口A MOV CX,08H D: MOV AL,80H NOT AL ROR AL,1 OUT DX,AL CALL DELAY10 LOOP D JMP S RETSTATE1 ENDP四、心得体会 开关控制霓虹灯总结（1）.在设置霓虹灯闪烁控制系统中，先确定设置霓虹灯的大致思路，有一