微机原理及应用课程设计报告最年终版要点

1、微机原理及应用课程设计报告题目LED16*16点阵实验学院电子信息工程学院专业电子信息工程组长姓名和学号学生姓名和学号指导教师2015年1月22日目录1选题目的、意义及任务11.1 选题目的11.2 选题意义11.3 设计任务12方案设计22.1 设计思路22.2 总体设计32.3 设计论证32.4 硬件连接33设计流程63.1 程序流程图64主程序分析74.1 程序分析74.2 功能解释95调试结果95.1 硬件、软件实现95.2 结果图106团队构成107问题分析118心得体会118附录141选题目的、意义及任务1.1 选题目的本次微机原理及应用课程设计我们组的选题是LED16*16点阵实

2、验。LED点阵通过LED （发光二极管）组成，以灯珠亮灭来显示文字、图片、动画、视频等， LED点阵常常被用来做点阵屏。点阵屏是各部分组件都模块化的显示器件，通常 由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示系统中各模块的显示方式 有静态和动态显示两种，静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实 际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的 窄脉冲驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可以显示各种图形或文 字信息。对于我们的课程设计主要目的如下：熟悉8155、8255的功能，了解点

3、阵显示的原理及控制方法；学会使用LED点阵，通过编程显示不同字符；1.2 选题意义LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、 驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等特点。广泛应用于车站、码头、机场、 商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它 公共场所。因此16*16LED点阵实验的课程设计对实际的生产和生活具有非常重 要的指导意义。通过LED16*16点阵实验来让我们更好地理解微机工作的原理， 并更深层次的了解各大芯片的用法以及功能。1.3 设计任务设计一个能显示16X16点阵图文LED显示屏，要求能显示文字，文字应稳定、 清晰，文字以卷

4、帘形式向上滚动显示“欢迎使用星研实验仪”。12方案设计2.1 设计思路16 X16点阵LED电子显示屏的设计：能依次显示“欢迎使用星研实验仪”几 个字符。LED点阵中没有16X16的点阵，可以通过四个8X8的LED点阵对应的行 和列分别连接起来构成16X16点阵，此时共需要32根行列控制线，对微机来说 明显不够，需要外扩I/O接口。可以选择的芯片有8255、8155等。设计过程中 注意LED的驱动电压。本实验微机扩展采用 74LS244N 8255A、8155A。LED采用动态扫描的显示方 法。这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套驱动器。具体就 16x 16的点阵来说，把所有同1行的

5、发光管的阳极连在一起，把所有同 1列的发光 管的阴极连在一起（共阴极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁 存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存， 然后选通第2行使其点亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快，由于人眼的视觉暂留现 象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一 个驱动器。显示数据通常存储在微机的存储器中， 按8位一个字节的形式顺序排 放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从

6、控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或申 行方式。采用用行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线， 将列数据一位一 位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数 据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之 后，这一行的各列才能并行地进行显示。 这样，对于一行的显示过程就可以分解 成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准 备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠 处理的方法。即在显示本行各列数

7、据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处 理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。 经过上述分析，就可以归纳出列2驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现用入并处的移位功 能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据 打入并行锁存器进行显示时，用并移位寄存器就可以准备下一行的列数据， 而不 会影响本行的显示。2.2 总体设计图1总体设计框架16X16LED 显示点阵2.3 设计论证图文显示一般有静态和动态显示两种方案，静态方案虽然设计简单，但其使用的管脚太多，如本设计中16x16的点阵共有256个发光二极管，显然微机没 有这么多的端口，如果采用锁存器来

8、扩展端口，按8位的锁存器来计算，16 x 16 的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16x16的点 阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多， 这样在锁存器上花的成本将是一个很 庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。这就是我们此次课程设计在显示字符上使用动态扫 描的原因。2.4 硬件连接本次设计采用了 STAR ES598+验仪，本实验硬件使用该实验仪，使用实验仪的A2、A3和B4区。具体的连线可按下图连接表1连线说明V-Z' 11DSLLED: 16*16熹阵实脸t-kr 5dll-L 巨-feE.t

9、ri一LR匐t,z - f , 力？cU4in - r-l氏三口者*«0-A CA%工第 <二 雪工 ,品 3A HA 堪IVL'J"4LS140Nzvdh I2IXMnH;-PA3PA4PJL2FA5PA.IPA6理?A7R&W艮CSKE5ETGMDmAIDtA0D2PC7DiPCSD4PC 5D5PC4D6PCDD7PCI VCCPCiPE6PSD聊BBLPB4PB2?助B255AI255A呼grhkF穿着加JTpas 工 ITpat<am wOpaTT侬工尹MFTFIF nr_?£jrai jTfbs 1FfB4 3Db>f

10、/jl1K01Tg Q i(mW IGNDiaecc Al KYS Yl A2同包Y? ¥1 AJ A7Ytf Y3 A4是& Y5 Y47<LS240N3CTC- 5 |?B2 <5U函即g1GTC A与 Y* YI A2" Y7 Y1 AJ A7 Y« Y3 A4黄& Y5 Y4 丽Nvcc_20T国QKDLS LRCWFliTTpaje iR<E二和L3L四班!"TTpasL2 IKCKE'4LI PA4EOWL 1 1面&吐三 lUCrei 3 1HOW4 -i KOW5_5 jJUy 轻 g I

11、KCim-T 7IJOiX；115 X： 皿吧二里 E3 3CWL5 KW aUCTF4 4IT 尔wn亘)S3皿喧JTT?s amir匚工匕9- ，耳巴 adl 5医一 F 一 . 11 3 3 4 5 6 r5RRRKRR艮Ktarn 1LMtl 1IR-0'5 3LKOS85 5 l蛀富G yI Eg 二1LKOW1 B12LG联箱H卡X 咎W«*口 U L Crla 广4 FL iL3L-!L&7O6SBH连接区接线位置称号（依次）被连接区被接线位置称号（依次）B4区CS (8255)、A0、A1A3区CS1、A0、A1B4区CS (8152)、IO/MA3区

12、CS2、A8B4区JP56、 JP53A2区JP23、JP24 （行输出线）B4区JP52、 JP76A2区JP33、JP34 （列输出线）P2图2 LED驱动原理图LED驱动原理图是通过AD软件绘制的，另附有原理图生成的 PCB版图。在 实际连接线路时需要注意接线的方向，行线跟 8255的PAD, PB 口要高低位对 应，不可接反。而16X16点阵LED的两根列线编号跟点阵是相反的，故连线的 时候两根列线要与8255的PC口，8155的PA口高低位反接。在该电路中 JP23、 JP24组成16根行扫描线；JP3& JP34组成16根列扫描线。行扫描线是低电平 有效，列扫描线是高电平有

13、效。需要介绍的芯片是可编程接口芯片 8155,8255A接口芯片就不再介绍。可编程接口芯片8155:8155采用40脚双列直插式封装，单一 + 5v电源。CE：片选端,8155为低电平有效，8156为高电平有效，当8155上加上一个低 电平时，芯片被选中，可以与微机交换信息。AD(K AD7:三态地址/数据总线，在ALE的下降沿把8位地址锁存于内部地 址锁存器，地址可代RAMS输入/输出用,由IO/M信号的极性而定，8位数据的 流向取决于RD或WRW号的状态。RESET复位信号线，高电平有效，在该输入端加一脉冲宽度为600ns的高电平信号，就可使8155可靠复位，复位时三个输入/输出口预置为输

14、入方式。PA0PA7:输入/输出口 A的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方 向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。PB0PB7:输入/输出口 B的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方 向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。PC3PC5输入/输出口 C的信号线，6位可编程输入/输出口，也可用作A 口 和B口的控制信号线，通过对命令/状态寄存器编程来选择。JP790TWROUT口7TWIN叫65PC55RESET4PC42PC3PC239TMR1N<TMRINPCI兆PR亍4 |PCO37JP757 £PB736TWROUT工TMF.OUTQwrdutPBd免PB

15、534rDO 口口 EAUECbTulliALE5PB4J2UPB4y9 反4PBi32ppiiWR RD CEWR31DPlTRDPB130rDJ PR13155Ocs1PBOVPBOJP76L876543 nPA728AD7 AD6 ADSADSAn19D7PA627rA /18D6PA5rAD D A C17D5PM 25rA >FA4PA 31664PA 3X15D3PA 22314D2PA I 22FrtZ HAJADIADO13DI出1PAO21rft LD八n12DDrHU3155图3 8155硬件图163设计流程3.1程序流程图此次LED16*16点阵实验程序流程图如下:

16、;计数器，16列依次被扫描;上边列输出值;下边列输出值;上边列输出;下边列输出；调整AL,将AL中二进制数旋转180度;左边行输出；调整AL,将AL中二进制数旋转180度;右边行输出;循环移位BX,行线扫描输出04主程序分析4.1 程序分析： 扫描子程序：DISP1 PROC NEAR PUSH SI PUSH CX MOV CX,16 MOV BL,0FEH MOV BH,0FFHREPEAT: MOV DX,LINE1 MOV AL,BL OUT DX,AL MOV DX,LINE2 MOV AL,BH OUT DX,AL LODSB CALL ADJUST MOV DX,ROW1 OUT

17、 DX,AL LODSB CALL ADJUST MOV DX,ROW2 OUT DX,AL CALL DL10MS CALL CLEAR STC RCL BL,1 RCL BH,1 LOOP REPEAT POP CX POP SI RETDISP1 ENDP初始化程序：INIT_IO PROC NEARMOV DX,ADDR_8255_CMOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,ADDR_8155_CMOV AL,03H OUT DX,ALRETINIT_IO ENDP LED测试子程序： TEST_LED PROC NEARMOV DX,LINE1XOR AL,AL OUT D

18、X,AL MOV DX,LINE2 OUT DX,AL MOV AL,0FFH MOV DX,ROW1 OUT DX,AL MOV DX,ROW2 OUT DX,AL CALL DL500ms CALL DL500ms RET TEST_LED ENDP显示程序：CHS_1: PUSH CXMOV CX,16 CHS_2: CALL DISP_CHINC SIINC SI;8255控制字地址;设置8255的PA PB PC为输出口；写控制字；8155控制字地址；设置8155的PA口为输出；写控制字;测试LED?程序，点亮LED并延时1SLOOP CHS_2POP CXLOOP CHS_1JMP

19、 CHS_SHOW;显示一个16*16点阵子程序，字型码放在 DPTR旨出的地址DISP_CH PROC NEARPUSH CXMOV CX,8DISP_CH_1: CALL DISP1LOOP DISP_CH_1 POP CXRETDISP_CH ENDP;显示一个16*16点阵子程序，字型码放在显示缓冲区 XBUFF 设置滚动字符数： MOV CX,9 LEA SI,HUAN4.2 功能解释：程序一开始就设置好了循环变量，便于滚动显示多个字符，即从“欢”字 一直滚动到“仪”字结束，随后进行重复性的循环显示。由于我们人为输入的各个汉字的显示位置是从左向右的，而LED扫描时是从右向左的，所以程

20、序中需要将 AL中的二进制数旋转180度。如果你想改变显示内容，先用字模产生字代码，将用这段代码覆盖原来的 代码，即可显示你想要的内容。5调试结果5.1硬件、软件实现硬件的连接首先检查实验仪是否能够正常使用。在实验仪断电情况下，严格按照前面 硬件设计中的接线说明进行接线。 最后连接USB和电源线。在连接导线时务必 不能带电操作，否则有可能会烧坏芯片和试验箱。注意在连接排线时需要对照原 理图来正确连接端口。将试验箱通电，由于软件库中含有程序的源代码，我们可以直接从库中调 出源程序，通过编译、链接、运行，可以观察试验现象。通过观察试验箱，可以清楚地观察到“欢迎使用星研试验仪”几个滚动的 字符，且文

21、字比较清晰。5.2结果图图5结果图6团队构成7问题分析：这次的课程设计在整个过程中遇到了很多的问题与疑惑， 硬件的连接部分 就出现了问题。在组员一起进行硬件连接的时候，如果一味的秉着排线不绕连的 原则是无法显示出最终结果的，必须要看清原理图上引脚的对应位， 通过引脚的标号来连接排线。在连线的时候由于试验书上的排线连接印刷错误，开始我们只能显示一半的结果，最终还是通过检查找出了原因所在。软件程序部分也存在诸多不合理的部分。首先是变量名定义的问题，程序 出应该将LINE变量定义为列线，将ROV定量定义为行线。定义比较草率，很难 让读者一目了然，要注意代码命名的规范性。在软件仿真中也遇到了麻烦，其中

22、 proteus对于加载到8086的masm32 或emu808计成的执行文件仿真时，和结果预计不一致。而其中的 8155芯片输 出端口总是处于不确定的状态，导致无法有正确的展示。8心得体会ccc:这次微机原理课程设计历时两个多星期， 可以说中间遇到了很多麻烦，但是 学到了很多东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上学不 到的东西，例如AD软件的制版、流程的分析。课程设计可以说是把课本上的理 论知识具体化形象化了，整个学习设计过程也变得更加有趣了。 通过这次课程设 计我们懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能够从理论

23、中得出结论，并且很好的运用。 通过这次的课程设计，让我们对汇编语言的基本知识更加的熟练， 同时也明白了 团队合作的重要性。aaa：进行了差不多两个星期的微机原理课程设计， 虽然时间较短，但是让我感觉 到了学习微机原理这门课的乐趣。 看见实验箱上清晰地显示几个 LED文字，整个 人都兴奋了，甚至可以自己通过修改程序来改变 LED点阵上显示的文字，一下子 感觉到了代码的力量。平时自己做微机原理实验也没太认真去分析代码， 现在自 己分析代码后知道最后结果是怎么出来的， 感觉特别有趣。这次课程设计也学到 了很多，甚至许多课本之外的东西，收获特别大。ddd:我负责利用Altium Designer绘制原

24、理图和PCB®图。在绘制过程之中，主 要参考微机原理实验教材上的原理图。实验箱上的是双层布线，无法准确查 找各个引脚之间连线。实验书上的原理图，利用三排排针代替8255A的三个八位的PA PR PC端口，另一排排针代替8155的八位PA端口。然而为了方便理解， 自行绘制了 8255A的原理图封装和PCB封装，而不是用排针代替，是原理图和 PCB图看上去浑然一体。在从原理图转为 PCB图时，个别引脚并未同原理图一样 连接在一起，后来通过请教同学，找到了原因。室友绘制原理图和PCE4寸装时，对应的引脚序号不一样导致。通过修改对应的引脚序号，使之相同就解决了问题。同时也查找的74LS240

25、M 74LS244N和16*16LED点阵的资料。74LS244明口 74LS240N是八路缓冲器和线路驱动器设计特别是为了改进的性能和三态存储器 地址驱动器密度。LED1接原理：将4片8*8点阵连接成为一片16*16点阵，将四个点阵按照 同样的方向排列，即有字一面向着同一方向，假设四个点阵的排列方式为：00 0110 11将00与01的行控制线一对一连接，10和11的行控制线一对一连接；00 与10的列控制线一对一连接，01和11的列控制线一对一连接。最后，00和01 的16根列控制线就是16x16的列控制线；00和10的行控制线就是16x16的行 控制线。锻炼了阅读英文文献的能力和了解了驱动器缓冲器的概念。xxx :在这次课程设计中，我主要负责proteus仿真及阅读代码的工作，同时协调 组员之间的任务分配协调。其中对于 8086在proteus下的仿真着实让我头疼， 硬件电路搭建好后，分别使用了 emu8086tt masm32成.com和.bin文件，然后 加载到proteus的8086