《芯片8253结合8255初始化和控制红绿灯的亮灭-硬件课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《芯片8253结合8255初始化和控制红绿灯的亮灭-硬件课程设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 页芯片 8253 结合 8255 初始化和控制红 绿灯的亮灭-硬件课程设计、绪论在本次硬件课程设计中，要求我们运用汇编语言实现电子计算器，通过键盘的2、总体方案试验中我们用芯片 8253 结合 8255 来初始化和控制红绿灯的亮灭，即东西方向红灯倒计时 15 秒，南北方向绿灯倒计时 12 秒，转向箭头保持显示 12 秒，然后 3 秒黄灯倒计时，转向箭头停止显示；之后，南北方向 15 秒倒计时，东西方向绿灯 12 秒倒计时，转向箭头反方向显示 12 秒，黄灯 3 秒倒计时，转向箭头停止显示；正常交替。并用 7段数码管显示红绿灯亮的时间。用逻辑电平开关模拟突发状况红绿灯的控制，共有三种突发
2、状态，即东西紧急、南北紧急、夜间紧急。当发生紧急状态时，根据不同的紧急类型会有不同的显示方式来表示。3、硬件整体设计3.1 硬件设计总体说明8254 通道 0 的地址端口为 208H，通道 1 的地址端口为 209H，通道 2 的地址端口为 20AH，8253 的控制端口的地址为 20BH，通道 0 和通道 1 级联，用来得到实验所需的频率，OUT1 与 8255 的 PA0 口连接。8255 A 口地址为 200H,B 口地址为 201H,控制口地址为 203H ，8255 的 PA0 口接入 8254 的脉冲， B 口用于输出，连接双色点阵。3.2 硬件连接说明图第 2 页图图 1 1 硬
3、件连接图硬件连接图硬件的连接图如上所示，按照上图的端口以及地址连接好相关芯片以及工作单位即可。3.3 8254 芯片简介3.3.13.3.1 82548254 芯片内部结构芯片内部结构8254 芯片有 24 条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。第 3 页图图 1-21-2 82548254 内部结构框图内部结构框图（1）数据总线缓冲器 数据总线缓冲器与系统总线连接，8 位双向，与 CPU 交换信息的通道。这是 8254 与CPU 之间的数据接口，它由 8 位双向三态缓冲存储器构成，是 CPU 与 8254 之间交换信息的必经之路。 （2）读/写控制 读/写控制分别连接系统的 IOR#和 IOW
4、#， 由 CPU 控制着访问 8254 的内部通道。接收 CPU 送入的读/写控制信号， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功能， 因此， 它实际上是 8254 芯片内部的控制器。A1A0：端口选择信号，由 CPU 输入。8254 内部有3 个独立的通道，加上控制字寄存器，构成 8254 芯片的 4 个端口，CPU 可对 3 个通道进行读/写操作 3 对控制字寄存器进行写操作。 这 4 个端口地址由最低 2 位地址码 A1和 A0 来选择。 第 4 页(3)通道选择 CS片选信号，由 CPU 输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成RD、WR读/写控制命令，由 CPU 输入， 低电平有
5、效。RD 效时，CPU 读取由A1、A0 所选定的通道内计数器的内容。WR 有效时，CPU 将计数值写入各个通道的计数器中， 或者是将方式控制字写入控制字寄存器中。CPU 对 8254 的读/写操作。 （4）计数通道 02 每个计数通道内含 1 个 16 位的初值寄存器、减 1 计数器和 1 个 16 位的（输出）锁存器。8254 内部包含 3 个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个 16 位计数器，可进行二进制或十进制（BCD 码）计数。采用二进制计数时， 写入的初值范围为0000H0FFFFH，最大计数值是 0000H，代表 65536。 采用 BCD 码计数时，写入的初值范围为 00
6、009999，最大计数值是 0000，代表 10000。与此计数器相对应，每个通道内设有一个 16 位计数值锁存器。必要时可用来锁存计数值。（特别说明：8253 计数器的值先减 1 再判断是否为 0，为 0 就中断了，所以最大初始值为 0，这样减 1 以后，不为0，所以为最大的，取决于 CF 标志位） （5）方式选择控制字 图图 1-41-4 方式控制字方式控制字8254 的初始化编程就是对其工作方式的确定。具体实现就是在 8254 上电后，由 CPU向 8254 的控制寄存器写入一个控制字，就可以规定 8254 的工作方式、计数值的长度以及计数所用的数制等，另外根据要求将计数值写入 8253
7、 的相应通道。 8254 的一个方式控制字只决定一个技术通道的工作模式。第 5 页3.3.23.3.2 82548254 的通道工作方式的通道工作方式8254 中各通道可有 6 种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。在这次设计中我们只用到了方式 2 和方式 3，8254 的这两种工作方式如下： (1)方式 2：速率波发生器 工作方式 2 被称作速率波发生器。进入这种工作方式， OUT 输出高电平，装入计数值 n 后如果 GATE 为高电平，则立即开始计数，OUT 保持为高电平不变； 待计数值减到“1”和“0”之间， OUT 将输出宽度为一个 CLK 周期的负脉冲，计数值
8、为“0”时，自动重新装入计数初值 n，实现循环计数，OUT 将输出一定频率的负脉冲序列， 其脉冲宽度固定为一个 CLK 周期， 重复周期为 CLK 周期的 n 倍。 如果在减“1”计数过程中，GATE 变为无效（输入 0 电平），则暂停减“1”计数，待 GATE 恢复有效后，从初值 n 开始重新计数。这样会改变输出脉冲的速率。如果在操作过程中要求改变输出脉冲的速率，CPU 可在任何时候，重新写人新的计数值， 它不会影响正在进行的减“1”计数过程，而是从下一个计数操作用期开始按新的计数值改变输出脉冲的速率。（2）方式 3：方波发生器 工作方式 3 被称作方波发生器。任一通道工作在方式 3， 只在
9、计数值 n 为偶数，则可输出重复周期为 n、占空比为 1：1 的方波。 进入工作方式 3，OUT 输出低电平， 装入计数值后，OUT 立即跳变为高电平。如果当GATE 为高电平， 则立即开始减“1”计数，OUT 保持为高电平，若 n 为偶数，则当计数值减到 n/2 时，OUT 跳变为低电平，一直保持到计数值为“0”，系统才自动重新置入计数值 n，实现循环计数。这时 OUT 端输出的周期为 nCLK 周期，占空比为 1:1 的方波序列； 若 n 为奇数， 则 OUT 端输出周期为 nCLK 周期，占空比为(n+1)/2)/(n-1)/2)的近似方波序列。 如果在操作过程中， GATE 变为无效，
10、则暂停减“1”计数过程，直到 GATE 再次有效，重新从初值 n 开始减“l”计数。 如果要求改变输出方波的速率， 则 CPU 可在任何时候重新装入新的计数初值 n，并从下一个计数操作周期开始改变输出方波的速率。 第 6 页读取计数器的当前值 直接读计数器：输出锁存器在非锁存状态会跟随计数器计数的变化而变化，直接读计数器是从锁存器得到计数器的当前值。但由于计数器处于工作状态，读出值不一定能稳定。 先锁存再读取：通过方式选择控制字对指定通道(SC1、SC0)的计数值锁入锁存器(RL1RL0=00)， 锁存器一旦锁存了当前计数值，就不再随计数器变化直到被读取。读计数器通道（有锁存器）。3.3.33
11、.3.3 82548254 的级联和地址分配的级联和地址分配8354 采用级联方式。此实验中使用 8254 的 0 通道和 1 通道以实现级联。通道 0 的工作在实验中起到的作用是在 OUT0 端输出一个比较合适的时钟频率，然后用通道 1 进行时间的控制。通道 1 在控制灯闪烁的时候采用的工作方式是方式 3，这样可以让 8255 的 A 端口检测到输出端的方波信号。3.4 8255A 芯片简介第 7 页3.4.13.4.1 82558255 的基本工作原理的基本工作原理8255 是 Intel 公司生产的可编程输入输出接口芯片，它是具有 3 个 8 位的并行 I/O端口，具有三种工作方式，被广
12、泛地使用于单片机的并行 I/O 端口。工作方式 0：基本输入输出方式工作方式 1：选通输入输出方式工作方式 2：双向传送方式图图 1-51-5 82558255 内部结构内部结构3.4.23.4.2 82558255 的引脚功能说明的引脚功能说明第 8 页123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSize B Date:16-Oct-2002Sheet of File:E:-.ddbDrawn By:1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 1617 18 19 2040 39 38 37 36 35 34 3332 31 30
13、29 28 27 26 2524 23 22 21PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A0A1 PA7 PA6 PA5 PA4 PA0 PA1 PA2 PA3 PB0 PB1 PB2PA5 PA6 PA7 PA0 WR RESET D0 D1D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vcc PA7 PA6 PB5 PB4 PB38255图图 1-61-6 82558255 引脚图引脚图PA0PA7:端口 A 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个 8 位的数据输入锁存器。PB0PB7:端口 B 输入输出线，一个 8 位的 I/O 锁存器， 一个 8 位的输入输出缓冲
14、器。 PC0PC7:端口 C 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个 8 位的数据输入缓冲器。端口 C 可以通过工作方式设定而分成 2 个 4 位的端口， 每个 4 位的端口包含一个 4 位的锁存器，分别与端口 A 和端口 B 配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。CS:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许 8255 与 CPU进行通讯。 D0D7:三态双向数据总线，8255 与 CPU 数据传送的通道，当 CPU 执行输入输出指令时，通过它实现 8 位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。第 9 页3.4.33.4.3 825
15、58255 的读写控制的读写控制8255 的读/写控制逻辑电路接受 CPU 发来的控制口号 RD、WR、RESET 和地址信号A1A0。然后根据命令端口，控制信号的要求，将端口的数据读出选信 CPU 或者将 CPU 送来的数据写入端口，各端口的工作状态。如表所示。通过用输出指令对 8255A 的控制字寄存器编程，写入设定工作方式的控制字，可以让 3 个数据口以不同的方式工作，端口 A 可工作于 3 种方式的任一种，端口 B 只能工作于方式 0 和方式 1，端口 C 除了用于输入输出端口外，还能配合 A 口和 B 口工作，为这两个端口的输入输出操作提供联系信号。3.5 双色 8*8 点阵简介3.
16、5.13.5.1 双色点阵发光二极管工作原理双色点阵发光二极管工作原理点阵 LED 显示器是将许多 LED 类似矩阵一样排列在一起组成的显示器件，双色点阵LED 是在每一个点阵的位置上有红绿或红绿或红白两种不同颜色的发光二极管。当微机输出的控制信号使得点阵中有些 LED 发光，有些不发光，即可显示出特定的信息，包括汉字、图形等。实验仪上设有一个共阳极 88 点阵的红绿两色 LED 显示器。该点阵对外引出 24 条线，其中 8 条行线，8 条列线，若使某一种颜色、某一个 LED 发光，只要将与其相连的行线加高电平，列线加低电平即可。第 10 页3.5.23.5.2 双色点阵内部原理图双色点阵内部原理图图图 1-71-7 点阵的显示电路点阵的显示电路3.6 七段数码管简介3.6.13.6.1 七段数码管基本工作原理七段数码管基本工作原理LED 数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引
