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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1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
2、制正反转，1 个开关控制速度的快与慢，（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
3、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 .12.1 循环彩灯流程图.12.2 设计原理及方法.33 详细设计 .33.1 硬件设计与实现 .33.1.1 LED 数
4、码管与 8255 的连线设计.33.1.2 8255 与中断电路的实现.43.1.3 8255 连接二极管连接实现53.2 软件设计 .54 系统调试与操作说明 .94.1 系统调试 .94.1.1 硬件调试.94.1.2 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 .101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
5、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
6、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、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 k
7、1，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。2图 2.1 程序流程图开始初始化检测 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YYYYYY32.2 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
8、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、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
9、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(PC 7PC4);B 组：PB 口和 PC 口的低四位(PC 3PC0)。用来管理数据信息.控制字和状态字的传送,它接收来自 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43.1.2 8255 与中断电路的实现按图 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
