夜班防睡控制

1、合肥学院计算机科学与技术系页：1调整字的大小微机原理与接口技术课程设计页：1学期呢？ 课程设计题目：夜班防睡控制页：1下划线长短不一，没有居中 姓 名：洪 欢 学 号：0604031047 班 级：06网络工程（一）班 指 导 教 师：张向东 2008年12月一、题义分析及解决方案1.题义需求分析页：2文章标号混乱，其他雷同1.1任务分析1）每5分钟用一次较柔和的声音提醒值班者按复位键，计时重新开始。2）若计时到6分钟时，无人按复位键，则以较急促的声音报警，黄灯闪烁。3）当到15分钟的时候红灯闪烁，并以持续尖锐的声音报警，用LED显示分和秒。1.2 功能分析本设计主要是为了防止值班人员在值班时

2、睡觉。设计中通过扬声器来防止值班人员睡觉，每隔5分钟用较柔和的声音提醒值班人员一次，值班人员按下复位键重新即时，说明值班人员并未睡着；若计时到6分钟值班人员还没有按复位键，说明此时值班人员可能已经开始打瞌睡，扬声器发出较急促的声音报警，并且黄灯闪烁，若此按下复位键，重新计时；若到了15分钟还没有人按复位键，那么此时值班人员可能已经完全睡着，扬声器发出持续的尖锐声音报警，红灯闪烁，并用LED记录睡着的时间。1.3 需要解决的问题需要发声提醒，发声提醒又分为3种（柔和，急促，尖锐），通过键盘复位，要红，黄灯闪烁。还要将时间动态显示在LED显示器上，每秒刷新一次。而且分秒显示共需4位数字，所以要有4

3、个LED数码管进行控制。秒控制的两位要在60秒后进位，分钟的两位加1，秒清零。扬声器可用专门的扬声器电路。2 解决问题方法及思路2.1 硬件部分 1) PC机一台，并行接口8255A一片，LED数码管4只，发光二极管2只(红、黄各一只)，开关一个，扬声器一只。2) 利用扬声器发声报警，节拍由延时程序决定。3) 使不同颜色的发光二极管按一定规律发光。4) 使实验箱上的8255A作为输出接口，驱动二极管发光。所用端口工作在方式0、输出即可。5) 定义开关清零。6) PC7接开关，用作输入，控制复位。7) 通过8255A来控制LED发光二极管的亮灭。8) PC0接扬声器、PC1接红灯、PC2接黄灯。

4、9) 二极管闪烁：开|关 输出为0则亮，输出为1则灭。2.2 软件部分 程序部分首先进行初始8255,然后进行时间显示,初值显示00分00秒,四个显示器每个显示10ms,接着秒个位加1,进行下一次显示,当秒个位为10时,秒十位加1,同时秒个位清零.当秒十位为6时,分个位加1,秒位清零,依次显示。当显示为5分00秒时,发出控制信号使扬声器发出柔和的声音,此时,若有人拨动开关,则四个显示器全清零,又从00分00秒开始显示。当显示5分00秒时,发出轻微的柔和的报警声, 当显示6分00秒时，发出急促的报警声，发出控制信号使黄灯闪烁。当显示为15分00秒时,扬声器持续发出尖锐的报警声，发出控制信号使红灯

5、闪烁。二、硬件设计1.芯片8255-A1.1在本设计中的作用8255A作为输出接口，驱动二极管发光。所用端口工作在方式0。控制发光二极管的亮灭。A口,B口控制LED数码显示管，C口低四位分别接扬声器，红灯，黄灯。高四位中的Pc4接开关，用于输入信号，使系统复位。1.2功能分析8255A有A、B、C三个并行输入/输出端口（简称为A口、B口、C口），其功能全部由程序设定，每个端口都有自己的特点。A口、B口通常作为独立的I/O端口使用，C口也可作为一般的I/O端口使用，但当A口、B口作为应答式的I/O口使用时，C口分别用来作为A口、B口提供应答控制信号，各端口的功能如下：页：3表名呢？工作方式A口B

6、口C口0基本输入/输出端口输入不锁存，输出锁存同A口同A口1选通输入/输出端口输入/输出均可锁存同A口C口3位作为A口的应答线；C口另3位作为B口的应答线2应答式双向输入/输出端口，均可锁存不用C口5位用作A口的应答线1.3原理图及功能表图 2-1 8255A原理图表 2-1 8255A的操作功能表 A1 A0操 作数 据 传 送 方 式 0 0 1 0 0读 A 口A口数据 数据总线 0 0 1 0 1读 B 口B口数据 数据总线 0 0 1 1 0读 C 口C口数据 数据总线 0 1 0 0 0写 A 口数据总线数据 A口 0 1 0 0 1写 B 口数据总线数据 B口 0 1 0 1 0

7、写 C 口数据总线数据 C口 0 1 0 1 1写控制口数据总线数据 控制口8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。1.4方式控制字图 2-2 8255A方式控制字页：5太多空白1.5 方式0的工作特点这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。其功能为：1)两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高4位和低四位；2)任何一个通道可以作输入/输出；3)输出是锁存的；4)输入是不锁存的；5)在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。1.6 8255部分技术参数表 2-2 8255A技术参数SymbolParameterMin

8、MaxUnitVILInput Low Voltage-0.50.8VVIHInput High Voltage2.0VCCVVOL(DB)Output Low Voltage(Date Bus)0.45*VVOL(PER)Output Low Voltage(Peripheral Port)0.45*VVOH(DB)Input Low Voltage(Date Bus)2.4VVOH(PER)Input Low Voltage(Peripheral Port)2.4VIDAR(1)Dartington Drive Current-1.0-4.0mAICCPower Supply Curren

9、t120mAIILInput Load Current±10AIOFLOutput Float Leakage±10A输入最低电压：min -0.5V,max 0.8 V，输入最高电压：2.0 V。输出最低电压：0.45 V输出最高电压：2.4 V。2.LED显示器2.1在本设计中的作用LED发光二级管（Light-Emitting Diode），在本设计中采用7段数字发光二级管，做为终端显示。2.2 功能分析 图 2-3 LED图示(1)物理构造：LED发光二级管，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。(2)工作原理：当在发光二极

10、管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现。(3) 数字成像：将七个发光管进行组合，排列成数字图形8，再根据需要控制七个管的亮与灭，即可显示出定义数字。实验中采页：6注意整篇文章的段落和缩进，调整文章段落关系，使之更有条理用的是共阴极七段LED显示器，他由多个发光二极管组成，七段或八段笔画显示器，当段组发亮时，便可显示数字1位，七段代码的各位用作a-g和Dp的输入，当对应的位为1时，则该段亮。图2-4 LED内部结构示意图2.3 LED显示管

11、段选码编码表表 2-3 LED段选码数字DPgfedcba二进制编码（字形）0001111113FH10000001103H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FHA0111011177HB011111007CHC0011100169HD010111105EHE0111100179HF0111000171H2.4 技术参数表 2-4 LED技术参数PCWIfVrIrIfRP对应型号散射颜色BT-235-270255>=1.5<=2.

12、5200SEL-10红色3.单刀双掷开关3.1在本设计中的作用本次设计需要用1个开关，用于检测值班者是否睡着。+5V图 2-5 单刀双掷开关3.2功能分析开关闭合输入0，开关断开输入1。3.3 技术参数开关高电平：+5V、低电平：0V实验中单刀双掷开关接地，即通过8255，PC5检测到为0，当值班者拨动开关接+5V电压时，PC5检测到为1（即相当于值班者按动按扭）4扬声器4.1 在本设计中的作用本次设计需要扬声器发出三种不同频率的响声，由8255的PC0控制（第0位控制）4.2 功能分析如果使该位交替为0为1则产生一个脉冲电流，该电流放大后驱动扬声器发出声音。5.硬件总逻辑图及其说明图 2-8

13、 硬件总逻辑图上图所示为数码显示管逻辑总图，图中所用到的为一片8255芯片、1位开关、4个七段LED数码显示管、红灯和黄灯。将PCI的CS、A0、A1分别接8255A的CS、A0、A1，8255A的PA0PA7接入数码管选择脚， PB0PB7分别与数码管段码相连，作为段选择。8255的A口,B口控制LED数码显示管，C口低四位作输出口，PC0接扬声器，PC1接黄灯，PC2接红灯，高四位作输入口，PC7接开关。三、控制程序设计1.控制程序设计思路说明首先将8255初始化（设置8255A的控制方式，A口、B口用于输出C口高四位输入，低四位输出），LED动态显示时间（分、秒），用软件查询判断分秒的情

14、况：当显示5：00 、6：00、15：00时，分别调用不同的发声子程序。显示期间若按复位键则时间从00：00开始计时。2 控制程序流程图页：8流程图要居中，不要超出边界，且每一个流程图下面都要有图标。 图 3-1主程序流程图图 3-2判断时间控制流程图 图 3-3进位判断33 控制程序.MODELTINYpcibar3equ1ch;8位i/o空间基地址(它就是实验仪的基地址, 也为dma & 32 bit;ram板卡上的8237提供基地址) vendor_idequ 10ebh ;厂商id号device_idequ8376;设备id号.stack100.dataio_bit8_base

15、addressdw?msg0 db'bios不支持访问pci $'msg1 db'找不到star pci9052板卡 $'msg2 db'读8位i/o空间基地址时出错$'com_adddw00f3h;控制口偏移量pa_adddw00f0h;pa口偏移量pb_adddw00f1h;pb口偏移量pc_adddw00f2h;pc口偏移量tab db 3fh,06h, 5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh;存储表示数字的各段选码分别表示为0-9m1 db 00h,00h,00h,00h ;存储要显示的四个时间量.codestar

16、t:movax,datamovds,axnopcallinitpcicallmodifyaddress ;根据pci提供的基地址,将偏移地址转化为实地址init8255: mov dx,com_add ;写8255a方式控制字mov al,88h ;设置端口a为工作方式0输出端口；端口pc7到pc4为输入，pc3到pc0为输出；端口b 为输出并工作在方式0out dx,almov dx,pc_add mov si,offset m1 ;设置m1的偏移地址于si中initime: mov ah,0 mov si,ah ;初始化4位时间的初值 mov si+1,ah mov si+2,ahmov

17、si+3,ahmov al,0ffhout dx,allop1: mov ah,30 ;设置一秒钟显示之间的间隔时间waite: mov di,offset m1+3 ;显示四个时间量 mov cl,0feh ;位选码送入cl低位为1110;将tab内的段选码传送入m1空间内的相对位置，根据位选码决定disp: mov al,dimov bx,offset tabxlat mov dx,pb_add ;写入端口b out dx,al ;将从tab空间内读取的段选码输入到端口bmov al,clmov dx,pa_add out dx,al ;将位选码送入端口a call delay ;调用延时

18、子程序延时低于20um则不闪烁 cmp cl,0f7h ; 1111 01111b 判断该位选码是否指向最后一个时间值（一次时间显示有四个时间值显示在led上） jz judge ;是最后一个时间值则转向将时间加一秒的程序 dec di ;指向下一个时间值以待显示 rol cl,1 ;将位选码左移一 位 cl 1110 jmp disp ;重新显示下一位 lop2: jmp lop1 delay proc ;每一位经段选和位选后的延时，之后处理下一位的段选、位选push cxmov bl,10del: mov cx,1000wait5: loop wait5dec bljnz delpop c

19、xret delay endp judge: dec ah jnz waite ;若一秒未显示30次则转向以上显示四个时间量的程序显示30次;否则转向判断报警 mov dx,pc_add ;判断c口开关端口pc7输入是否为0in al,dxtest al,10000000b jnz initime ;为零则转向初始化时间量的程序段;是否复位 ;报警方式 mov al,0 mov ah,1 mov bl,5 mov bh,6 mov ch,10 cmp si,ah jb a cmp si+1,bl jb b call red jump carrya: cmp si+1,bh jnb b cmp

20、si+1,bl jnb c jmp carryb: call yellow jmp carryc: call soft jump carry ;时间进位控制carry: add si+3,ah ;秒个数的时间量加1 cmp si+3,ch ;判断秒个位是否为10，不为则转向以上显示四个时间量的程序段中 jnz lop1 mov si+3,al ;若秒个位为10则将其置零 add si+2,ah ;秒十位加1 cmp si+2,bh jnz lop2 ;判断秒十位是否为6，是则转向显示时间量的程序段 mov si+2,al ;若为6则将其清零 add si+1,ah ;并分个位加1pp: cmp

21、 si+1,ch jnz asd ;若分个位不为10则转向显示时间量 mov si+1,al ;若为10则将其清零 add si,ah ;并分十位加1asd: jmp lop1 ;控制时间进位soft proc ;柔和报警子程序push axpush bxpush cx mov bx,5 ;bx为一秒内报警次数sound1:mov dx,pc_add mov al,11111110b out dx,al ;扬声器工作 mov cx,00fffh ;一次报警的延时wait1: loop wait1 mov al,0ffh ;扬声器停止工作out dx,al dec bxjne sound1mov

22、 cx,00effh ;一秒内5次报警完毕后的停顿延时wai1: loop wai1pop cxpop bxpop axretsoft endpyellow proc ;黄灯急促报警子程序push axpush bxpush cxmov bx,20sound2:mov dx,pc_add mov al,11111100bout dx,al ;扬声器mov cx,01f00h wait2: loop wait2 mov al,0ffhout dx,aldec bxmov cx,000ffhwai2:loop wai2 dec bxjne sound2pop cxpop bxpop axretye

23、llow endpred proc ;红灯尖锐报警子程序push axpush bxpush cx mov bx,100sound3:mov dx,pc_add mov al,11111010bout dx,al ;扬声器 dec bxmov cx,00fffh wait3: loop wait3 mov al,0feh out dx,almov cx,000f0h wai3: loop wai3 dec bxjne sound3pop cx pop bx pop ax retred endpinitpciprocnearmovah,00hmoval,03hint10h;清屏movah,0b1

24、hmoval,01hint1ahcmpah,0jzinitpci2leadx,msg0initpci1:movah,09hint21hjmpexitinitpci2:movah,0b1hmoval,02hmovcx,device_idmovdx,vendor_idmovsi,0int1ahjncinitpci3;是否存在star pci9052板卡leadx,msg1jmpinitpci1initpci3:movdi,pcibar3movah,0b1hmoval,09hint1ah;读取该卡pci9052基地址jncinitpci4leadx,msg2jmpinitpci1initpci4:a

25、ndcx,0fffchmovio_bit8_baseaddress,cxretinitpciendpmodifyaddressprocnearaddcom_add,cxaddpa_add,cxaddpb_add,cxaddpc_add,cxretmodifyaddressendpexit:movah,4chint21hendstart四、设计结果分析及问题讨论1.上机调试过程页：6调试分为硬件调试，软件调试，联机调试3部分，详细些1）在扬声器发声的时候，LED数码显示管停止显示时间，这将导致当前时间显示太长。2) 在程序控制部分出现了错误，时间从6分00秒开始黄灯闪烁，发出急促的报警声后，到7

26、分00秒就不报警了。应该从6分00后一直报警直到15分00秒。通过对程序的反复检验，发现在调用声音子程序的模块上少了个循环语句。3）最后在报警声音方面上又遇到了问题，没有达到预期的声音逐渐增强的效果。通过反复的对声音模块参数的修改终于达到了预期效果。4)蜂鸣器正常发声后，出现了不能及时将其关闭的问题，经过思考后决定采用8255的PC0作为GATE门控信号，对8253的计数器2进行控制，解决这个问题的关键是对8255的PC0进行置位/复位，以此来控制8253开始和停止输出方波。2 课程设计结果及分析2.1 设计结果程序开始运行时，四个LED灯从00分00秒开始显示时间，并隔相应的时间加一秒，一直

27、显示到59分59秒，然后又从00分00秒开始显示，如此循环下去。当时间显示到05分00秒时，扬声器发出较柔和的声音，到06分00秒时，扬声器发出较急促的声音，黄灯闪烁，到15分00秒时，扬声器发出尖锐的报警声，红灯闪烁。每次拨开关为高电平时，LED灯就变成从00分00秒开始显示。2.2 结果分析1、数码管的显示使用段选和位选的方法进行控制，即用位选来选择哪一个显示灯亮，用段选来控制显示器显示的时间值。设计中因为时间的确定决定着发声和灯亮的操作，故一定要设置一个时间数字的缓冲区，以便于对时间的变化进行查询。本次设计中最为重要的是定义段码表，其作用可归纳为：（1）初始状态时，时间为00：00这时要利用段码表提供的数和位选依次对各个位进行赋值。（此时偏移地址为0）（2）计时时通过改变缓冲区内的数值值，以此作为换码指令的偏移地址，通过换码指令得到应该在数码显示器中显示的时间值。2、时间变化过程中要进行查询，注意与0，5，6，15几个敏感的数值进行比较，通过比较进行相应的操作。3、本设计中峰鸣器的发声由8253完成，通过在计数器中打入不同的计数初值，使8253在特定的工作方式下实现峰鸣器发出不同频率和强度的报警声。8253要与8255的C口相连，8255向8253输出门控信号，通过对8255控制口写C口置位复位控制字，控制PC0置1,使8253以方式3产生方波，从而驱动蜂鸣