微机接口课程设计(红路灯)

课程设计报告书姓名：学号：指导老师：职称：助教设计地点：硬件实验室4407起讫时间：2012.6.25-2012.6.29完成报告书时间：2012年06月29日计算机科学与技术系编印二零一二年六月第0页课程设计要求各专业学生应根据课程任教老师的要求，做出选题计划，并按下列要求完成课程设计任务。一、学生应按照老师的要求完成规定的课程设计任务量。二、课程设计报告书要求格式统一，字迹工整，语言简练,文字通顺,按课程设计格式要求书写。程序清单不够填写时统一用A4纸补充并粘贴。对不按格式要求书写或打印的报告书一律不收，也不得进行答辩和评分。三、必须独立完成课程设计，不得相互抄袭。在答辩和批阅过程中发现源程序相同或有大面积抄袭现象，课程任教老师有权通知学生重做，不得给予评分，并通报综合教研室。四、学生课程设计结束后应提交的材料：（1）课程设计报告书；（2）包含完整的、正确的源程序代码（含电子文档）；（3）设计体会与心得，要求深入、具体、生动、1000字以上；（4）答辨材料（介绍课程设计要点）。南京理工大学科技学院课程设计报告书第16页选题内容及要求编写程序控制8255A可编程并行接口芯片，使实验台上的红、绿、黄发光二极管按照十字路口交通信号灯的燃灭规律发光。倒计时采用硬件计时的方法，如采用8253定时/计数器芯片。同时将中断控制器接口芯片8259A引入系统中，让其实现能服务于某种特殊的情况的功能，如出现交通事故或到晚上9点以后，交通灯控制系统全显示黄灯灯，待事故处理完毕或时间到了正常工作时间时能自动启动该系统。当按下任意键则停止运行，返回DOS。要完成本次设计，首先必须了解交通灯的亮灭规律。设有一个十字路口，1、3位南北方向，2、4位东西方向。初态为4个红灯全亮，禁止通行：1、3路口绿灯亮，2、4路口红灯亮；1、3路口绿灯灭；1、3路口黄灯闪烁；4个路口红灯全亮2、4路口绿灯亮，同时1、3路口红灯亮；2、4路口绿灯灭；2、4路口黄灯闪烁；转向(1)循环执行。设计电路并在实验台上连接线路，应连线如图2所示：L1~L4接PB4~PB7，控制黄灯；L5~L8接PC0~PC3，控制红灯；L9~L12接PC4~PC7，控制绿灯；CS接地址译码器218H~21FH插空。各发光二极管通过电阻接+5V。因此，要使其点亮应使8255A相应端口位清零。教师评价情况指导老师评语:指导老师：_____________(签名)日期：年月日学生答辩情况综合成绩评定情况综合评价等级:__________________注：共分五个等级(1.优2、良3、中4、合格5、不合格)课程设计考核情况一、设计课题编写程序控制8255A可编程并行接口芯片，使实验台上的红、绿、黄发光二极管按照十字路口交通信号灯的燃灭规律发光。当按下任意键则停止运行，返回DOS。二、设计目的通过对红绿黄LED发光二极管的控制，熟练掌握8255A可编程并行接口的编程方法。三、操作环境TDN－CM＋＋教学实验系统一套，PC微机一台四、设计场所4407硬件实验室五、设计过程（设计内容及主要模块）电路图图（1）设计电路图2.实验流程图主程序图如下：图（2）设计主程序图子流程图：每个状态（BT0、BT1、BT2、BT3）的流程，它是说明8255A和8254是如何控制模拟交通灯的（如下图）图（3）交通灯子程序图设计思想8255A设计：（1）端口A、B、C工作在方式0；（2）端口A、B作为输出口，端口C高四位输入。端口A来控制LED显示管以显示十字路口的红、绿以及黄灯，端口B输出线接至到数码管上使用一位实现时间倒计时。PC6用于读取开关K0的状态控制白天和黑夜，PC7用于检测8254的OUT0口实现定时。8254A设计：（1）工作在方式2下实现计时器功能；（2）设置时间常数为4800H；设计数器0的计数初值为18432，由CLK0接收频率为18.432KHZ的脉冲信号，则输出的频率OUT0为1HZ，所以每计数完一次为1秒钟。状态D7D6D5D4D3D2D1D0STATE000100001STATE100100100STATE200010010STATE300011000STATE4返回STATE0HEIYE100110000HEIYE200000000图（4）十字路口红绿灯具体分配图备注：1）D0：表示南北绿灯；D1：表示东西绿灯；D2：表示南北黄灯；D3：表示东西黄灯；D4：表示南北红灯；D5：表示东西红灯。2）“STATE0”表示白天状态0，即南北绿灯，东西红灯；“STATE1”表示白天状态1，即南北黄灯，东西红灯；“STATE2”表示白天状态2，即南北红灯，东西绿灯；“STATE3”表示白天状态3，即南北红灯，东西黄灯；3）“HEIYE”表示黑夜状态“HEIYE1”表示黄灯亮；“HEIYE2”表示灯全灭（交替形成黑夜状态的黄灯闪烁）。六、设计中用到的课程知识点8255A芯片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，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图2所示。8254芯片8254是Intel公司生产的可编程定时器。是8253的改进型，比8253具有更优良的性能。8254具有以下基本功能：(1)有3个独立的16位计数器；(2)每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数；(3)每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；(4)8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）；(5)8254有读回命令（8253没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。(6)计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为n=fCLKi÷fOUTi其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。图1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：(1)方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。(2)方式1：硬件可重触发单稳方式。(3)方式2：频率发生器方式。(4)方式3：方波发生器。(5)方式4：软件触发选通方式。(6)方式5：硬件触发选通方式。8254的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表1所示。读回控制字格式如表2所示。当读回控制字的D4位为0时，由该读回控制字D1～D2位指定的计数器的状态寄存器内容将被锁存到状态寄存器中。图18254的内部接口和引脚表18254的方式控制字格式表28254读出控制字格式表38254状态字格式七、设计中遇到的问题及解决方法问题1：在调用七段码时，黄灯和绿灯、红灯的显示时间不一样，怎样调用。解决方法：定义两个七段码，分别用于绿灯红灯显示和黄灯显示来简化调用程序。问题2：不知如何实现黑夜功能。解决方法:初始化8255后，就应该检测c口的pc6的状态是否有效，若为1，即跳转至黑夜功能；且每个状态执行完之后，都要检测pc6的状态，若为1时，也跳转到黑夜功能。问题3：怎么实现紧急状态。解决方法：中断处理过程时必须要做保护现场、开中断、中断服务、关中断、恢复现场、开中断返回这几步。并不是仅仅编写中断处理程序即可，不然程序报错。问题4：中断处理程序使用的栈如何获取。解决方法：查找资料发现，栈是自己在程序首部自己定义的，并非系统生成的。八、课程设计体会与心得初学微机接口时，觉得这门学科比较难，很难掌握。由于不太习惯此类机器代码，在学8255时，一直战战兢兢。但是，当学完8255后，再来学习8253和8259时，明显觉得接收和吸收知识的能力明显提高。掌握8255的使用其实不是很难。只要有并行操作，就需要用到8255。它有其固定的一套程序方式，即为方式控制字初始化，然后对其A\B\C接口进行相应的输入或输出操作。8253（此实验中为8254）的使用与8255类似，由于它是定时计数的功能，所以在方式控制字初始化之后，还要再编写时间常数。在未编写紧急情况时，路口红绿灯很好快即解决问题。紧急情况处理比较繁琐，即为8259所要实现的功能，在实验时，硬件方面很好解决，连一个脉冲即可解决问题，可是软件方面就很难下手了。在整个实验过程中，为程序代码，大家上网查询，一起分析讨论，等到理清头绪，花了不少时间。8259不比前两种芯片程序的简单，它的程序本该有的套路就比前两者的复杂。不谈在从主程序跳转到中断服务程序所要执行现场保护的过程，中断程序的代码就较为复杂难写。首先装入中断入口地址，入口地址还要分为2步，要分别装入偏移地址和段地址，初始化程序也比较复杂，在有参考代码的情况下，与同学一起翻书才将源代码写好。整个实验过程持续大概5天左右的时间，从刚开始不知如何编写紧急情况，到后来同学一起讨论、查阅资料将中断程序实现出来，觉得自己学习能力进步不少，大家心里也有点小小的自豪感。课程设，能加强同学之间的合作，拉进同学间距离。在课上所学的知识，并非全懂，有的是通过实验发现问题，有的本来就没有听懂，在最后的课程设计中，通过同学间的合作，大家一起能发现和解决很多自己一直都是问号的问题。在帮助别人时，你也能加强对原有知识的掌握。我觉得，这次实验，8259这个以前看见就惧怕的困难，通过这次中断程序的锻炼，能够熟悉掌握了。每一个问题都有一百种解决方法，遇到问题，解决问题，加强同学之间的合作，并勤奋的翻阅资料，勤动手动脑，很多难题都能解决。程序清单;*****************************************************************IOY0EQU0e400H;片选IOY0对应的端口始地址IOY1EQU0e440H;片选IOY1对应的端口始地址;*****************************************************************MY8255_AEQUIOY0+00H*2;8255的A口地址MY8255_BEQUIOY0+01H*2;8255的B口地址MY8255_CEQUIOY0+02H*2;8255的C口地址MY8255_MODEEQUIOY0+03H*2;8255的控制寄存器地址MY8254_0EQUIOY1+00H*2;8254的0口地址MY8254_1EQUIOY1+01H*2;8254的1口地址MY8254_2EQUIOY1+02H*2;8254的2口地址MY8254_MODEEQUIOY1+03H*2;8254的控制寄存器地址;*****************************************************************STACK1SEGMENTSTACKDW256DUP(?)STACK1ENDSDATASEGMENTDTABLEDB6FH,7FH,07H,7DH,6DH,66H,4FH,5BH,06H,3FHDTABLE1DB4FH,5BH,06H,3FHDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTRAT:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,MY8255_MODE;定义8255工作方式MOVAL,88HOUTDX,ALTEST1:MOVDX,MY8255_CINAL,DXTESTAL,40HJNZHEIYESTATE0:MOVDX,MY8255_AMOVAL,21HOUTDX,ALMOVCX,10LEABX,DTABLELOOP0:MOVDX,MY8255_BMOVAL,BYTEPTR[BX]OUTDX,ALMOVDX,MY8254_MODE;初始化8254工作方式MOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,MY8254_0MOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,48HOUTDX,ALCHECK0:MOVDX,MY8255_CINAL,DXTESTAL,80HJNZCHECK0INCBXLOOPLOOP0STATE1:MOVDX,MY8255_A;状态1:南北黄灯,东西红灯MOVAL,24HOUTDX,ALCALLT8254_1STATE2:MOVDX,MY8255_A;状态2:南北红灯,东西绿灯MOVAL,12HOUTDX,ALMOVCX,10LEABX,DTABLELOOP2:MOVDX,MY8255_BMOVAL,BYTEPTR[BX]OUTDX,ALMOVDX,MY8254_MODE;初始化8254工作方式MOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,MY8254_0MOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,48HOUTDX,ALCHECK2:MOVDX,MY8255_CINAL,DXTESTAL,80HJNZCHECK2INCBXLOOPLOOP2STATE3:MOVDX,MY8255_A;状态3:南北红灯,东西黄灯MOVAL,18HOUTDX,ALCALLT8254_1MOVAH,1;判断是否有键按下INT16HJZTEST1JMPQUITHEIYE:MOVDX,MY8255_A;黑夜状态:南北、东西黄灯闪烁MOVAL,0CHOUTDX,ALCALLDELAY2MOVAL,00HOUTDX,ALCALLDELAY2MOVDX,MY8255_CINAL,DXTESTAL,60H;检测PC6JZSTATE2MOVAH,1;判断是否有键按下INT16HJZHEIYEQUIT:MOVAX,4C00H