彩灯显示控制系统设计

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： 彩灯显示控制系统设计 系 名： 信息工程系 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师: 2012 年 12 月 28 日课程设计任务书设计题目：循环彩灯控制系统设计设计目的：1.巩固和加深课堂所学知识；2.学习掌握计算机控制系统的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；3.通过步进电机控制系统设计与制作，深入了解与掌握步进电机的运行原理和控制方式。设计任务：（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.用1个开关控制步进电机起停，1个开关控制正反转，1个开关控制速度的快与慢，（

2、电机正转停反转；反之相同）；3.送电时和步进电机停止时，彩灯全部点亮；步进电机正转时，彩灯正向循环点亮。步进电机逆转时，彩灯反向循环点亮。时间安排：(部分时间,某些工作可以自己安排重叠进行)6月18日布置题目，确定任务、查找相关资料6月19日6月21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，6月21日中午12:00前检查系统运行和设计报告6月22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，应包括如下内容： 设计任务与要求 总体方案与说明 硬件原理图与说明 实验接线图与说明 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

3、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）； 总结与体会 参考文献附录： 源程序（必须有简单注释） 使用说明 指 导 教 师 签 名： 2012 年 6 月 18 日教研室主任（或责任教师）签名： 2012 年 6 月 18 日目 录1 需求分析11.1 课程设计题目11.2 课程设计任务及要求11.3 软硬件运行环境及开发工具12 概要设计1 2.1 循环彩灯流程图.1 2.2 设计原理及方法.33 详细设计33.1 硬件设计与实现3 3.1.1 LED数码管与8255的连线设计.3 3.1.2 8255与中断电路的实现.4 3.1.3 8255连接二极管连接实

4、现53.2 软件设计54 系统调试与操作说明94.1系统调试9 4.1.1 硬件调试.9 4.1.2 软件调试.94.2 操作说明95 课程设计总结与体会9参考文献10第1章 需求分析1.1 课程设计题目：彩灯显示控制系统设计1.2 课程设计任务及要求：1、任务：设计一个彩灯显示控制系统，其功能如下：1）三个开关输入07 8个十六进制数字，对应8种不同的彩灯组合状态进行显示；2）彩灯显示方式中必须有左、右移动循环亮，左右对向移动循环亮；3）用1位7段LED数码管以十进制显示当前输入开关显示方式的序号；4）使用软件延时实现彩灯左、右移动循环过程中点亮1s的时间间隔；5）若有异常事件发生（用开关模

5、拟中断信号的产生），则使红灯闪烁10秒钟后，返回原处继续。* 6）使用硬件延时实现彩灯左、右移动循环过程中点亮1s的时间间隔。2、设计任务要完成实验方案论证，进行彩灯显示系统电路硬件设计，画出电路原理图实验电路图；搭建实验电路，进行软件编程、调试、运行以及使用说明文档的建立等一整套工作任务。进行循环彩灯效果控制程序设计（采用8086汇编语言）；系统联调，提交一个符合上述功能要求的循环彩灯效果的系统设计。1.3 软硬件运行环境及开发工具1、软硬件运行环境利用TDN86/88实验平台进行硬件连接，利用TDN集成开发环境进行彩灯显示系统的程序设计（采用8086汇编语言），调试，直到满足设计要求。2、

6、开发工具实验所使用的实验开发设备是TDN86/88型多功能微机实验平台，它的硬件由基本系统、外设功能模块和面包板实验区三大部分，按模块化开放式结构设计而成。第2章 概要设计2.1 循环彩灯流程图循环彩灯的设计思想就是通过读开关状态信息，执行程序。首先检测开关K1，启动程序，然后彩灯闪烁亮，检测k2，彩灯左循环亮，检测k3，彩灯右循环亮，检测k3和k2，彩灯右递增亮，检测k4和k1，彩灯由中间向两边扩散亮最后全亮，检测k2和k1，彩灯次循环由中间向两边扩散亮,。检测开关K0，退出循环控制程序。 开始初始化检测k1检测k2检测k3检测k2和k1检测k2和k3调用左循环调用右循环调用规律递增调用交替

7、闪烁调用从中扩散检测k4和k1调用从中扩散最后全亮延时检测k0结束YYYYYY图2.1 程序流程图2.2 设计原理及方法在本次实验中主要用到了8255A可编程并行接口芯片。Intel 8255A是一种通用的可编程并行接口芯片，由于它是可以编程的，可以通过程序来设置芯片的工作方式，通用性强，使用灵活，可为多种不同的CPU与外设之间提供并行输入/输出的通道。(1) 数据总线缓冲器它是一个双向三态8位缓冲器,用作与系统总线连接是的缓冲部件.CPU与8255A之间所有的数据的发送与接收以及CPU向8255A发送的控制信息和8255A向CPU回送的状态信息都是通过它传送的(2) 三个8位端口PA、PB、

8、PC端口A(PA口)：有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输入锁存/缓冲器;端口B(PB口)：有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输入/输出,锁存/缓冲器;端口C(PC口)：有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据锁存/缓冲器。通常PA口与PB口用作输入/输出的数据端口,PC口用作控制和状态信息端口。PC口可以分为两个四位的端口,每个端口包含一个四位锁存器,可分别同PA口和PB口配合使用,用作控制信号(输出)或作为状态信号(输入)。(3)A组和B组控制电路A组：PA口和PC口的高四位(PC7PC4);B组：PB口和PC口的低四位(PC3PC0)。用来管理数据信息.控制字和状态字的传送,它接收

9、来自CPU的地址总线的A1,A0和控制总线的信号RD.WR.RESET等,并向8255A的A,B两组发送命令.由它控制把CPU发出的控制命令字或输出的数据送到相应的端口,或把外设的状态信息或输入的数据从相应的端口送到CPU. 第3章 详细设计3.1硬件设计与实现3.1.1 LED数码管与8255的连线设计 A口和B口0方式， A口为输入端口，接有4个开关， B口为输出端口，接有一个七段发光二极管，编程实现发光二极管显示开关所拨通的数字。A口地址： 60H B口地址： 61H C口地址： 62H 控制口地址： 63H 图3.1 LED数码管与8255的连接图3.1.2 8255与中断电路的实现按

10、图7 所示接线,编写程序，使8255A端口A工作在方式0并作为输出口，端口B工作于方式1并作为输入口，则端口C的PC2 成为选通信号输入端STBB，PCO 成为中断请求信号输出端INTRB。当B口数据就绪后，通过发STBB 信号来请求CPU读取端口B数据并送端口A输出显示。IRQ7中断子程序是实现所有灯闪烁10s就返回的功能。具体流程就如下开始AX,BX,CX进栈CX清零，调用1s延时子程序时LED数码管显示00置AL=0FFH,BX=0AH从C口输出AL值，用于把灯灭掉(AL=00H)或全点亮(AL=0FFH)调用1s延时子程序AL取反，BX-1否判断BX是否为0是AX,BX,CX出栈中断结

11、束、返回图3.2 中断服务程序流程图图3.3中断连接电路图3.1.3 8255连接二极管连接实现A口和B口0方式， A口为输入端口，接有4个开关， B口为输出端口，接有一个七段发光二极管，编程实现发光二极管显示开关所拨通的数字。A口地址： 60H B口地址： 61H C口地址： 62H 控制口地址： 63H实验连接线路图如图9。图3.4 实验线路连接第4章 系统调试与操作说明4.1 系统调试4.1.1 硬件调试最初设计的电路是由KK1和KK2来控制系统的启动和停止，KK1接PC7，KK2接PC0。后来考虑到KK1和KK2都要接2根线，接线时比较复杂。后来改用K2来控制系统的启动K3来控制系统的

12、停止。K2接C组的PC6，K3接C组的PC7。花型的变换还是由K0和K1来控制。K0接A组的PA0，K10接A组的PA1。B组的PB0PB7接发光二级管的D0D7。4.1.2 软件调试软件调试是一个困难的过程。从初始化开始调试。开关改接后，PB输作为输出口，PA和PC作为输入口。所以初始化改为MOV AL,98H。因为我对接口地址不是很清楚，所以造成程序在读断口地址时发生错误。A口地址为60H，B口地址为61H，C口地址为62H。经改正后，各子程序可正常运行。开关对应的是和开关相连接的端口地址，所以检测开关时，检测的是对应A组C组的地址。即检测K0要用TEST AL,80H，就的对PC7的检测

13、。经过以上的调试，编译加载后系统能够正常运行。4.2 操作说明本系统主要由五个开关控制，分别为K0、K1、K2、k3和K4。k0为退出系统程序，k3控制左循环，k2控制右循环，k1控制闪烁交替亮，k3和k2控制从左到右规律递增亮k4和k1控制中间向两边扩散亮，k2和k1控制等从中间向两边扩散亮最后全亮。数码管会同步显示06序号。第5章 课程设计总结与体会在此次课程设计中碰到了很多困难,经过老师和同学的帮助,都能够得以解决。使我深深的体会到，团队合作精神的重要和可贵。其次，在此次课程课程设计中，我知道了个人思路和团队计划的重要性。只有思路清晰才能制定好一个完整严密的计划。这样即可以节约时间，也避

14、免了一些不必要的麻烦。先设计好硬件的电路原理图，再进行软件的编译。第一次是不可能成功的，所以在做软件的编译和调试时一定要有很好的细心和耐心。在本次课程设计中，我进一步了解了8255A各引脚的功能， 8255A和系统总线之间的连接， 8255A和CPU之间的数据交换，以及8255A的内部逻辑结构。我深入掌握了8255A显示电路的基本功能及编程方法，同时我深入了解了8255等芯片的工作方式、作用。参考文献:1 周佩玲，彭虎，傅忠谦.微机原理与技术，电子工出版社 2005.2 周明德.微型计算机系统原理及应用(第四版)习题集与实验指导书，清华大学出版社，2002.3 吴秀清，周荷琴. 微机计算机原理

15、与接口技术（第二版）.中国科学技术大学出版社，2002.4 戴梅萼.微型计算机技术及应用（第三版）.清华大学出版社，200附录：源程序：STACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENT DZ DB 0FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H,0FFH,00H,0FFH JT DB 55H,0AAH TAB DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH BUF DB 01,02,03,04,05,06DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:COD

16、E, DS:DATA,SS:STACKSTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,89H OUT 63H,AL ;初始化 X: IN AL,62H TEST AL,40H ;检测k0 JNZ X ;退出程序 IN AL,62H AND AL,0FH ;屏蔽高4位 CMP AL,01H ;AL的状态为01H JZ LOOP1 ;调用LOOP1子程序 CMP AL,02H ;AL的状态为02H JZ LOOP2 ;调用LOOP2子程序 CMP AL,03H ;AL的状态为03H JZ LOOP3 ;调用LOOP3子程序 CMP AL,04H ;AL的状态为04H JZ

17、LOOP4 ;调用LOOP4子程序 CMP AL,05H ;AL的状态为05H JZ LOOP5 ;调用LOOP5子程序 CMP AL,0 JMP LOOP6 LOOP1: MOV BX,OFFSET TAB MOV SI,OFFSET BUF XLAT OUT 60H,AL MOV CX,0800H MOV CX,08H MOV AL,0FEH ;左移子程序 ZY: OUT 61H,AL CALL DELAY ;调延时程序 ROL AL,1 LOOP ZY JMP XLOOP2: MOV BX,OFFSET TAB MOV SI,OFFSET BUF+1 XLAT OUT 60H,AL MO

18、V CX,0600H MOV CX,08H MOV AL,07FH ;右移子程序 YY: OUT 61H,AL CALL DELAY ;调延时程序 ROR AL,1 LOOP YY JMP XLOOP3: MOV BX,OFFSET TAB MOV SI,OFFSET BUF+2 XLAT OUT 60H,AL MOV CX,0600H MOV BL,11 LEA SI,DZ DIZ: MOV AL,SI ;向右递增子程序 OUT 61H,AL CALL DELAY ;调延时程序 INC SI DEC BL JNZ DIZ JMP X LOOP4:MOV BX,OFFSET TAB MOV S

19、I,OFFSET BUF+3 XLAT OUT 60H,AL MOV CX,0600H MOV BL,2 LEA SI,JTJIAOT: MOV AL,SI ;交替亮灯子程序 OUT 61H,AL CALL DELAY ;调延时程序 INC SI DEC BL JNZ JIAOT JMP XLOOP5: MOV BX,OFFSET TAB MOV SI,OFFSET BUF+4 XLAT OUT 60H,AL MOV CX,0600H MOV AL,0E7H OUT 61H,AL CALL DELAY MOV AL,0C3H OUT 61H,AL CALL DELAY MOV AL,81H OUT 61H,AL CALL DELAY MOV AL,00H OUT 61H,AL CALL DELAY JNZ JIAOT JMP XLOOP6: MOV BX,OFFS