微机原理课设：霓虹灯闪烁控制系统

1、微机原理与接口技术课程设计题目班级：小组组长：可控制霓虹灯徐明电气本151(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、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较全面的的设计训练，是配合微机与接口技术

2、”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D0PA0D1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RDPB0WRPB1A0PB2A1PB3RESETPB4PB5CSPB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7U18255A3433323F-02928275736

3、9-835-6鳥飞1811勿PR 绍1415W1713121 110本次课程设计中所使用的芯片8255A (如右图)是In tel公司采用CHMO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In tel系列微处理器系统中。下面对8255A 芯片进行简单介绍：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 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。8086内部介绍8086 CPU中寄存器总共为14个

4、，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勺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DD与系 统数据总线连接，构成CPU与8255A之间信息传送的通道，CPU!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

5、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 PAPA 和C 口的高四位PCPC; B组控制寄存器用来控制 B 口 PBPB和低四位PGPC。它们接收 CPUS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

6、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,A,A）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 RDA1A 0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 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。

7、D7D：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。Ai,A :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。PAPA:A 口输入/输出信号线。PBPE0:B 口输入/输出信号线。PGPC: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

8、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: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PC, PC和PC定义为 B 口

9、工作在方式1的联络信号线，PG.PC4和PC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PC7PC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

10、控制字用于设置C 口的 PC7PC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：0 : TC7aTC4输出 1:昭卡訊输入1 ：标志位00 : A口方式D01 ； A口方式1 lx ； A口方克0 :直口输出 1 : A 口轴J入.三、硬件设计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

11、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；0: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；SQCBAPDGR0NEMFLKH万用表JI“单板积木式”示意图本课程设计使用了 F （单板机I0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

12、 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BAT1地318-31fDOPA0D1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RDPBOWRPB1AOPB2A1PB3RESETPB4PB5CSPB6PB7PCOPC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7rh R2200k5VU2:C74LS041R3200kU2:D74LS04D5LED9VU2:F74LS04VU3:H74LS04u343

13、33231302958:3R4200kR5200kEG-7IORAOAlRESETAO19D4LEDR7200kD7LED80S &冷i%5戶RESEI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

14、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。四、软件设计流程图如下：主程序代码段START: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV ES,AXMOV AH,09H ;MOV DX,OFFSET MESSINT 21HMOV DX,31BH ;MOV AL,10000010B ; OUT DX,AL ;A: MOV DX,319H ;IN AL,DX ;AND AL,03H ;MOV X,AL ;MOV CX,02HB: MOV DL,

15、AL ;ALCALL DISP ;SHL AL,1LOOP B ;MOV AL,X ;CMP AL,00H ;JNZ MCALL STATE0M: CMP AL,01H ;JNZ NCALL STATE1N: CMP AL,02H ;数据段装入初始地址显示提示信息控制字端口控制字，B 口输入A 口输出写入控制字端口 B读开关状态保留B1,B0位，其他位置0将AL暂时装入X装入DL以备子程序使用调用显示子程序，显示PB2勺状态循环2次，显示 2个开关状态开关状态装入 AL比较开关状态， 00调用 STATE0比较开关状态，01调用STATE1比较开关状态， 10调用 STATE2JNZ OCAL

16、L STATE2O: CMP AL,03H;比较开关状态，11调用STATE3JNZ MCALL STATE3STATE（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标号SSTATE0 PROC NEARMOV AH,09HMOV DX,OFFSET ZEROINT 21HMOV DX,318H端口 AMOV CX,04H;H: MOV AL,0FHOUT DX,ALCALL DELAY10MOV AL,0F0HOUT DX,ALCALL DELAY10LOOP HJMP SRETSTATE0 ENDPSTATE仔程序：8灯依次点亮流程图如下标号SSTATE1 PROC NEARMOV AH,09HMOV DX,OFFSET ONEINT 21HMOV DX,318H;端口 AMOV CX,08HD:MOV AL,80HNOT ALROR AL,1OUT DX,ALCALL DELAY10LOOP DJMP SRETSTATE1 ENDP总结开关控制霓虹灯实验总结( 1). 在设置霓虹灯闪烁控制系统中，先确定设