微机设计报告

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1、微机原理与接口技术课程设计报告题 目： LED 数码管倒计时系统 专业名称： 电子信 息工程班 级：学 号：姓 名：2016 年 11 月LED数码管倒计时系统李聪毅（信息工程学院）摘要：本次设计用了 8086 CPU芯片以及8255A芯片 8253芯片和数码管等辅助硬件 电 路，进行了数码管倒计时的设计。进行了软件设计并编写了源程序。数码管倒计时 在人 们的日常生活中运用广泛。本系统采用 8086 为中心器件来设计数码管倒计时系 统，系 统实用性强 操作简单 扩展强。 本设计就是采用 8086 最小方式下在Protues7.8 软件下 模拟倒计时显示时间。 本设计系统由 8255AI/O 口

2、扩展系统 LED 数码显示系统等几大部 分组成，本系统采用 8086 汇编语言编写，主要编写了主程 序，LED数码管显示程序等。总体上完成了软件的编写。关键词： 8086 微机系统；倒计时； LED 显示系统1 概述1.1课程设计应达到的目的通过本课程设计， 使学生掌握控制系统设计的一般步骤， 掌握系统总体控制方案的 设计方法。 使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬 软件开发方法， 输入/输出（I/O）接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的微型计算机应用系 统。针对课堂重点讲授内容使学生加 深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序 设计的能力， 为以后的毕业设计搭建了微

3、机 系统应用平台，提高学生的开发创新能力。 1.2课题训练内容设计一个基于8086微型计算机的一个LED数码管倒计时系统，要求能完成基本的倒 计时功 能；要求学生了解 80868 微型计算机控制系统的基本设计方法与思路，能独立查阅 资料并汇总， 具备一定的控制系统设计能力， 掌握绘制电路原理图的能力， 能编写一定 难度的汇编程序并调试。1.3设计一个模拟交通信号灯控制系统，要求：1）系统功能：闭合倒计时开关后， LED 数码管能自动开始倒计时，能在数码管每隔 1 秒钟， 计时器减 1，并具有随时能够暂停的功能，重新闭合开关后能继续倒计时，直到倒 计时结束，数 码管显示为 0 为止。2）给出系统

4、设计方案，画出硬件连线图，并说明工作原理；3）画出程序框图并编写程序。2总体设计方案与说明2.1系统总体设计方案本设计是基于Windows环境下的Proteus7.8软件，在其中进行硬件电路的的设计，汇 编语言 源程序的编写以及以上两部分工作完成后的软件系统的调试。本设计的处理控制系统由 Intel 8086 微处理器在最小模式下组成的单处理器系统构 成，用来 进行对外围硬件电路进行信息采集、数据处理和控制。 2.2系统结构框图如图 2-2结构图74HC1544-16译旳器数列浮74HC273地址锁存器8086NMI闸刀开关8255A接口芯片8253A定时器2-2纟吉构图3系统硬件部分设计3.

5、1 Intel 8086 微处理器的简介Intel 8086是Intel公司于1978年推出的16位微处理器。它采用HM0S工艺制造，片内有 2.9 万个晶体管，单一电源 +5V 供电，时钟频率 4.77-10MHz ，片内数据总 线、寄存器和外部数据 总线都为 16 位，最大可寻址的物理地址为 1M。要掌握一个 CPU 的工作性能及使用方法，首先应该了解它的编程吉构。在 8086CPU 的 编程结构上，从功能上，分为两部分，即总线接口部件（BIU ）和执行部件（EU）。8086的逻辑地址 为 20 位，物理地址为 16 位，对于编程员来说，只需要考虑逻辑地址即可。8086 为 40 只引脚双

6、列直插式封装Intel 8086 可以工作在最大和最小两种模式下，最小模式和最大模式的确定是通过一 条MN/MN 所接的逻辑电平是“ 1”还是“ 0”来完成。在最小方式下，微处理器被用来构成一个小规模的单处理机系统，微处理器本身必须提 供全 部的的控制信号给外围电路。微处理器被用来构成一个较大规模的多机系统。在最小 模式下的信 号如下：(1) AD15AD0 ( address data bus)地址/数据复用引脚(双向工作)分时复用的地址/ 数据线。(2) A19/S6A16/S3( Address/Status)输出，是分时复用的地址/状态线。用作地址线 时，A19A16与A15A0 起构

7、成访问存储器的20位物理地址。(3) BHE/ S7 (Bus High Enabale/Status)总线高字节有效信号。三态输出，低电平有 效，用来 表示当前高 8 位数据线上的数据有效。(4) NMI ( Non Maskable Interrupt Req u e s t )不可屏蔽中断请求信号。 由外部输入， 上升沿触发， 不受中断允许标志的限制。(5) INTR (Interrupt Request)可屏蔽中断请求信号。由外部输入，电平触发，高电平有 效。(6) RD ( Read)读信号。三态输出，低电平有效，表示当前CPU正在读存储器或10端口。(7) CLK (Clock )

8、主时钟引脚(输入) 。由 8284时钟发生器输入。 8286CPU 可使用的最 高时 钟频率随芯片型号不同而异， 8086 为 5MHz ，8086-1为 10MHz ，8086-2 为 8MHz。(8) RESET(reset) 复位信号。由外部输入，高电平有效。(9) READY (ready)准备就绪信号。由外部输入，高电平有效，表示CPU访问的存储器 或I0 端口已准备好传送数据。(10) TEST测试信号。由外部输入，低电平有效。CPU执行WAIT指令时，每隔5个 时钟周期对TEST进行一次测试，若测试TEST无效，则CPU处于踏步等待状态，直到TEST有 效， CPU 才继续执行下

9、条指令。(11) MN/MX 工作模式选择信号。由外部输入， MN/MX 为高电平时， CPU 工作在最小模 式；MN/MX为低电平时，CPU工作在最大模式。(12) GND/VCC电源地和电源。8086CPU只需要单一的+5V电源，由VCC引脚输入。(13) INTA中断响应信号。向外部输出，低电平有效。在中断响应周期，该信号表示CPU 响应外部发来的INTR信号，用作读中断类型码的选通信号。(14) ALE地址锁存允许信号。向外部输出，高电平有效。在最小模式系统中用作地址锁 存器的片选信号。(15) DEN数据允许信号，三态输出，低电平有效。(16) DT/R数据发送/接收控制信号。(17

10、) M/IO存储器/IO端口访问信号。(18) WR写信号。三态输出，低电平有效，表示当前CPU正在写存储器或10端口。(19) HOLD总线请求信号。由外部输入、高电平有效。表示有其他共享总线的处理器/控制器向CPU请求使用总线。(20) HLDA总线请求响应信号。向外部输出，高电平有效。CPU 旦测试到有HOLD 请求，就在当前总线周期结束后，使HLDA有效，表示响应这一总线请求，并立即让出总 线使用权。在 不要求使用总线的情况下，CPU中指令执行部件可继续工作。HOLD变为 无效后，CPU也将HLDA置成无效，并收回对总线的使用权，继续操作。3.2 8255A芯片的工作原理8255是In

11、tel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O 口。具 有 3个通道 3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚)。其各口功能可由软件选 择，使用灵活，通用性强。 8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的 3个总线接口，即数据 线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口 A、B、C 口。由于8255可编 程，所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、 与外设连接部分、控制部分。1) 与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于

12、8255具有3个通道A、B、C,所以只要两根地址线就能寻址A、B、C 口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。 各信 号的引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为DOD7,用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB :编号为A0A1 ,用于选择A、B、C 口与控制寄存器。（3） 控制总线CB :片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255 进行读、 写操作时，必须先向 8255 发片选信号选中 8255 芯片，然后发读信号或写 信号对 8255 进行读或 写数据的操作。2）与外设接口部分

13、根据定义， 8255 有 3 个通道 A、B、C 与外设连接，每个通道又有 8 根线与外设连 接，所以8255 可以用 24 根线与外设连接，若进行开关量控制，则 8255 可同时控制 24 路开关。各 通道的引脚编号如下:1）A 口：编号为PA0PA7,用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B 口：编号为PB0PB7,用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C 口：编号为PC0PC7,用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工 作于应 答 I/O 方式时， C 口用于应答信号的通信。3）控制器部分8255 将 3 个通道分为两组，即 PA0PA7 与 PC4PC7 组

14、成 A 组， PB0PB7 与 PC0 PC3 组成 B 组。如图 7.5 所示，相应的控制器也分为 A 组控制器与 B 组控制器， 各组控 制器的作用如 下：（ 1）A 组控制器：控制 A 口与上 C 口的输入与输出。（2）B 组控制器：控制 B 口与下 C 口的输入与输出。引脚功能 :RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均 被清 除，所有 I/O 口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/CS=0时，表示芯片被选中，允 许 8255与 CPU 进行通讯 ;/CS=1 时 ，8255 无法与 CPU 做数据传输 .RD

15、:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时，即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时，允许 8255 通过数据总线向 CPU 发送数据或状态信息，即 CPU 从 8255 读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时，即/WR产生一个低脉冲且/CS=O时，允 许 CPU将数据或控制字写入 8255 。DOD7:三态双向数据总线，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。8255 具有 3 个相互独立的输入 /输出通道端口，用 +5V 单电源供电，能在以下三种 方式下工 作。方式 0基本输入输出方式； 方式 1选通输入 /出方式； 方式 2双向选通输入 / 输出方式；PAOPA7: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。工作于三种方式中的任何一种；PBOPB7: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 器。 不能 工作于方式二；PCOPC7:端口 C输入输出线，一个 8位的数据输出锁存器/缓冲器，一