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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2012年1月12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21.2.1锁存控制电路51.2.2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引 言微型计算机简称微机，由于具备人脑某些功能，所
2、有又叫做微机。是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内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，主要内容包括微型计算机体系结构、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部分，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内存少，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
3、计让我们进一步深入汇编语言的学习，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基础。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、一个停止按钮，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，按下停止按钮则跑马灯全部熄灭。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
4、与输出，再加上锁存地址芯片74LS273、译码芯片74LS154以及相关门电路即可构成本设计的硬件电路基础。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,可与外设并行进行数据交换,8255A有多种操作方式,通用性较强,可为CP
5、U与外设之间提供输入/输出通道。8255A和各端口内具有中断控制逻辑,在外设与CPU之间可用中断方式进行信息交换,使用条件传输方式时可用“联络”线进行控制。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花样变换的控制。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分离。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以及若
6、干导线和电阻。用LED可以观测在不同按键输入下，跑马灯花样的变化效果。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，实现跑马灯不同的花样变化。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，寄存器是十分重要的资源。寄存器的主要作用是快速寄存算术逻辑运算单元（ALU）运算过程中的数据，其锁存功能利用74LS273来实现，74LS273是一种带清除功能的8D触发器， 1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作数据锁存器，地址锁存器。D0D
7、7：输入，Q0Q7：输出；第一脚WR：主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；CP（CLK）：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。这部分电路将相应信号传送给8255A的A0、A1和CS片选，进而CPU开始控制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
8、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/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也叫基本输入/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种基本工作方式由方式控制字来决定，D71（特征位）表明是设定方式选择控制字；
9、D7=0，则表示是端口C按位置位/复位控制字。端口C分成高4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
10、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：初始化程序开始送控制字通过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：开始检测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YYYY
11、YNNNNN结束图5 子程序流程图3关键程序段落说明3.1数据段定义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
12、控制次数。3.2程序初始化cseg segment para 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
