微机原理基于PROTEUS的跑马灯系统设计及仿真.doc
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1、-学 号:课 程 设 计题 目基于PROTEUS的跑马灯系统设计及仿真学 院自动化学院专 业自动化班 级姓 名指导教师年月日任务书目 录引言11总体方案论证21.1功能分析21.2系统连接图设计2锁存控制电路5可编程并行通信接口芯片8255A62程序流程图设计及其说明93关键程序段落说明113.1数据段定义113.2程序初始化113.3芯片初始化123.4初始LED亮灭状态123.5检测按键开关子程序123.6延时程序片段143.7灯光变换控制154程序调试说明165结果记录及分析17心得体会19参考文献20. z.-引 言微型计算机简称微机,由于具备人脑某些功能,所有又叫做微机。是由大规模集
2、成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为根底,配以存储器及输入输出接口电路和相应的辅助电路构成的裸机。把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机。学习微机原理与接口技术,主要容包括微型计算机体系构造、8086微处理器和指令系统、汇编语言、设计以及微型计算机各个组成局部,而其中很大一块就是汇编语言的学习。汇编语言是面向机器的程序设计语言,也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。用汇编语言编写的程序由于目标程序占用存少,运行速度快,它有着高级语言不可替代的用途。因此,学习汇编语言是很必要的,通过学习汇编语言可以体会它的作用。通过本次课程设计让我们进一步深入汇编语言的学习
3、,掌握简单的接口设计技术,将理论知识联系实际,进一步学习微机原理与接口技术的相关知识,为以后深入学习打下良好的根底。1总体方案论证1.1功能分析此次课程设计的要求为,设计微型计算机最小系统,实现跑马灯的模拟显示功能。具体要求为:1、输入设备三个启动按钮、一个停顿按钮,输出设备为八个跑马灯;2、三个启动按钮对应三种跑马灯显示效果,按下任意一个启动按钮,跑马灯显示对应的效果,按下停顿按钮那么跑马灯全部熄灭。由上分析可知,我们的硬件的电路需要另行搭建,电路中需包含四个按钮和八个跑马灯以及相关芯片,既有输入设备又有输出设备,经过分析可以使用芯片8255A来实现输入与输出,再加上锁存地址芯片74LS27
4、3、译码芯片74LS154以及相关门电路即可构本钱设计的硬件电路根底。进一步分析最终决定用8255A的A口作为输出去控制跑马灯,B口作为按钮信号输入,CPU通过接收输入信号从而发出对应命令去控制8255A芯片A口输出,从而A口输出相应电平控制跑马灯有规律的亮灭。连接好硬件电路后的主要任务就是编写相应程序,通过程序去控制和调度硬件电路的输入与输出。1.2系统连接图设计8255A是一种通过可编程并行I/O接口芯片。广泛用于几乎所有系列的微机系统中,8255A具有三个带锁存或缓冲的数据端口,可与外设并行进展数据交换,8255A有多种操作方式,通用性较强,可为CPU与外设之间提供输入/输出通道。825
5、5A和各端口具有中断控制逻辑,在外设与CPU之间可用中断方式进展信息交换,使用条件传输方式时可用联络线进展控制。在本次课程设计中,我们运用8255A为CPU与外设之间提供输入输出输出通道来实现对跑马灯把戏变换的控制。8086微处理器,选择最小工作模式,所有的总线控制信号均由8086产生;8086CPU的地址数据总线AD15-AD0和地址状态总线A16/S3-A19/S6是复用的,必须通过地址锁存器把地址总线和数据总线别离。跑马灯硬件电路如图1所示。电路包括8个LED彩灯、三片74LS273、一片74LS154、一片8086CPU、一片8255A以及假设干导线和电阻。用LED可以观测在不同按键输
6、入下,跑马灯把戏的变化效果。如图1所示我们利用启动按钮作为输入信号,通过8255A端口扩展芯片,调节输出端口的电平变化,来控制共阳极的LED灯的亮与灭,实现跑马灯不同的把戏变化。图1 跑马灯硬件电路图1.2.1锁存控制电路锁存控制电路电路如图2所示,在微控制器单元MCU中,存放器是十分重要的资源。存放器的主要作用是快速存放算术逻辑运算单元ALU运算过程中的数据,其锁存功能利用74LS273来实现,74LS273是一种带去除功能的8D触发器, 1D8D为数据输入端,1Q8Q为数据输出端,正脉冲触发,低电平去除,常用作数据锁存器,地址锁存器。D0D7:输入,Q0Q7:输出;第一脚WR:主去除端,低
7、电平触发,即当为低电平时,芯片被去除,输出全为0低电平;CPCLK:触发端,上升沿触发,即当CP从低到高电平时,D0D7的数据通过芯片,为0时将数据锁存,D0D7的数据不变。CPU向外部发出地址锁存允许信号,从而使74LS273锁存地址信号,在通过译码芯片74LS154控制接口芯片8255A,在此系统中充当一个桥梁的作用。这局部电路将相应信号传送给8255A的A0、A1和CS片选,进而CPU开场控制8255A从而驱动发光二极管显示不同的样式。图2 锁存控制电路1.2.2可编程并行通信接口芯片8255A芯片8255A有三种工作方式,他们分别是方式0、方式1、方式2,电路如图3所示。方式0为简单I
8、/O,查询方式,端口A、端口B、端口C均可使用;方式1为选通I/O,中断方式,端口A、端口B可以使用,选通的输入/输出方式;方式2为双向I/O,中断方式,只有端口A可以使用,双向的传输方式。方式0也叫根本输入/输出方式。一种方式,不需要应答联络信号,端口A、端口B和端口C的高4位及低4位都可以作为输入或输出端口。方式0的应用场合有无条件传送和查询传送2种; 故根据我们系统设计的要求,综上可知,选择8255A为工作方式0,A口作为输出、B口作为输入。8255A的3种根本工作方式由方式控制字来决定,D71特征位说明是设定方式选择控制字;D7=0,那么表示是端口C按位置位/复位控制字。端口C分成高4
9、位(PC7PC4)和低4位(PC3PC0),可分别设置成输入端口或输出端口;端口C的高4位与端口A配合组成A组,端口C的低4位与端口B配合组成B组。综上可得此系统需要满足A端口为输出,输出数据给到8个LED彩灯;端口B为输入,需要检测按键的输入情况。图3 芯片8255A接口电路1.3算法说明本程序涉及芯片8255A的初始化,因此首先需要确定端口地址,CPU向8255A送出方式控制字,进而8255A的A口作为输出、B口作为输入;定义控制LED灯的相应数据段,由于需要LED亮后持续一段时间这就需要一个相应的延时程序片段,需要确定B口那个按钮开关按下,这就需要一个扫描B口开关按下的子程序,从而CPU
10、发出相应控制等操作给A口送出相应电平,LED显示相应的亮灭。因此,主要要点就是找对端口地址,这个是程序能够运行的必需品,通过分析硬件线路可以正确找到A口、B口以及控制口的地址。2程序流程图设计及其说明主程序流程图如图4所示:初始化程序开场送控制字通过A口输出使灯全灭调用ledflash子程序图4 主程序流程图检测按键延时控制LED子程序流程图如图5所示:开场检测B口信号输入是否为按键1是否为按键2是否为按键3将1型走马灯的偏移地址送给SI将2型走马灯的偏移地址送给SI将3型走马灯的偏移地址送给SI是否终止开关Num是否为0延时YYYYYNNNNN完毕图5 子程序流程图3关键程序段落说明3.1数
11、据段定义dseg segmentnum dw 0 data1 db 0FEh,0FDh,0FBh,0F7h,0EFh,0DFh,0BFh,7Fh data2 db 7Fh,0BFh,0DFh,0EFh,0F7h,0FBh,0FDh,0FEh data3 db 7Eh,0BDh,0DBh,0E7h,0E7h,0DBh,0BDh,7Eh dseg ends三种灯光变幻组合为:第一种为L1L2L3L4L5L6L7L8;第二种为L8L7L6L5L4L3L2L1;第三种为L1L8L2L7L3L6L4L5L3L6L2L7L1L8。dw为灯光循环的控制次数。3.2程序初始化cseg segment para
12、 public code assume ss:sseg,cs:cseg,ds:dseg start: mov ax,dseg mov ds,ax初始化程序。3.3芯片初始化mov dx,0206h ;取8255A的控制端口的地址mov al,82h ;初始化8255A的A口为输出模式,B口为输入模式 out dx,al 82h即为10000010b,也就是说将A口定义在方式0下并且作为输出,B口定义在方式0下并且作为输入,因此这个方式控制字不是唯一的,其通用形式为1000X01X,C口没有定义故可以为任意二进制数。mov dx,0200h ;取8255的端口A的地址mov al,0FFh ;使
13、8255的PA0-PA7全为1out dx,al 上边这个程序段是往外送数据置LED亮灭的。mov dx,0202h ;取8255的端口B的地址 in al,dx ;检测B口输入信号这个是将B口开关闭合信息读回来的,从而发出相应控制命令。3.4初始LED亮灭状态mov dx,0200h ;取8255的端口A的地址mov al,0FFh ;使8255的PA0-PA7全为1out dx,al ;使所有的灯LED全灭电路上电工作后首先要使所有的LED灯全灭,防止对后面的显示造成影响。3.5检测按键开关子程序ledflash proc ;检测开关闭合,以便确定哪种闪烁方式mov dx,0202h ;取
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