夜班防睡控制+记录器.docx
《夜班防睡控制+记录器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《夜班防睡控制+记录器.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
夜班防睡控制+记录器
合肥学院
计算机科学与技术系
微机原理与接口技术
课程设计报告
2008〜2009学年第1学期
课程
课程设计名称学学
专
指
名
号
级
师
微机原理与接口技术
夜班防睡控制/记录器
0604032020
网络工程专业（06网工2）
2009年1月
、需求分析和解决问题的思路
1.题义与需求分析1）任务分析
1每5分钟用一次较柔和的声音提醒值班者按复位键，之后计时重新开始。
2若计时到6分钟时，还没人按复位键，则以较急促的声音报警，黄灯闪烁。
3当到15分钟的时候红灯闪烁，并以持续尖锐的声音报警，以LEDS示分和秒。
2）功能分析
本设计主要是为了解决值班人员在值夜班时容易睡觉的问题。
设计中主要通
过扬声器发生来防止值班人员睡觉，每隔5分钟用较柔和的声音提醒值班人员一次，值班人员按下复位键重新即时，说明值班人员并未睡着；如果及时到6分钟
值班人员还没有按复位键，说明此时值班人员可能已经开始打盹，扬声器发出较急促的声音报警，并且黄灯闪烁，若此按下复位键，又重新计时；如果到了15
分钟还没有人按复位键，那么此时值班人员可能已经完全睡着，扬声器发出尖锐的声音报警，红灯闪烁，并以LED记录睡着的时间。
3）需要解决的问题
需要发声提醒，发声提醒又分为3种（较柔和，较急促，尖锐的声音），通过键盘复位，要红，黄灯闪烁。
还要将时间动态显示在LED显示器上，每秒刷新一次。
而且分秒显示共需4位数字，所以要有4个LED数码管进行控制。
秒控制的两位要在60秒后进位，分钟的两位加1,秒清零。
扬声器可用专门的扬声器电路，也要用PC机的喇叭实现。
2.解决问题方法及思路1）硬件部分
1PC机一台，并行接口8255A一片，LED数码管4只，发光二极管2只（红、黄各一只），开关一个，扬声器一只。
2利用扬声器发声报警，节拍由延时程序决定.
3使不同颜色的发光二极管按一定规律发光。
4使实验箱上的8255A作为输出接口，驱动二极管发光。
所用端口工作在方式0、输出即可。
5定义开关清零。
6PC7接开关，用作输入，控制复位。
7通过8255A来控制LED发光二极管的亮灭。
8PC0接扬声器、PC1接红灯、PC2接黄灯。
9二极管闪烁：
开I关输出为0则亮，输出为1则灭。
2）软件部分
程序部分首先进行初始8255,然后进行时间显示,初值显示00分00秒,四个显示器每个显示10ms,接着秒个位加1,进行下一次显示，当秒个位为10时,秒十位加1,同时秒个位清零.当秒十位为6时，分个位加1,秒位清零,依次显示。
当显示为5分00秒时,发出控制信号使扬声器发出柔和的声音，此时,若有人拨动开关,则四个显示器全清零,又从00分00秒开始显示。
当显示5分00秒时,发出轻微的柔和的报警声，当显示6分00秒时，发出急促的报警声，发出控制信号使黄灯闪烁。
当显示为15分00秒时,扬声器持续发出尖锐的报警声，发出控制信号使红灯闪烁。
、硬件设计
1.芯片8255-A1）8255A在本设计中的作用
8255A作为输出接口，驱动二极管发光。
所用端口工作在方式0。
控制发光二极管的亮灭。
A口,B口控制LED数码显示管，C口低四位分别接扬声器，红灯，黄灯。
高四位中的Pc4接开关，用于输入信号，使系统复位。
2）8255A的功能分析
8255方式0是基本输入/输出方式，A、B、C三个口中任何一个口都可提供简单的输入和输出操作，不需要应答联络信号，即可用于无条件传送的场合，也可以用作查询方式传送。
当采用查询方式传送时，原则上可用A、B和C三个口的任一位充当查询信号，但通常都是选用C口充当查询信号，这和C口的编程有关。
通常把C口的4位（高4位或低4位）规定为输出口，用以输出一些控制信号，把C口的另4位规定为输人口，用以输入外设的状态。
3）8255A原理图及功能表
图2-18255A原理图
表2-18255A的操作功能表
CS
RD
WR
A1
操
作
数据传
送方式
A0
0
0
1
0
0
读
A口
A口数据f
数据总线
0
0
1
0
1
读
B口
B口数据f
数据总线
0
0
1
1
0
读
C口
C口数据f
数据总线
0
1
0
0
0
写
A口
数据总线数据
fA口
0
1
0
0
1
写
B口
数据总线数据
fB口
0
1
0
1
0
写
C口
数据总线数据
fC口
0
1
0
1
1
写控制口
数据总线数据
f控制口
8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。
4）8255A的方式控制字
图2-28255A方式控制字
5）方式0的工作特点
这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。
其功能为：
1两个8位通道：
通道A、B。
两个四位通道：
通道C高4位和低四位；
2任何一个通道可以作输入/输出；
3输出是锁存的；
4输入是不锁存的；
5在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。
6）8255部分技术参数
表2-28255A技术参数
Symbol
Parameter
Min
Max
Unit
VIL
InputLowVoltage
-0.5
0.8
V
ViH
InputHighVoltage
2.0
Vcc
V
VOL（DB）
OutputLowVoltage（DateBus）
0.45*
V
VOL（PER）
OutputLowVoltage（PeripheralPort）
0.45*
V
VOH（DB）
InputLowVoltage（DateBus）
2.4
V
VOH（PER）
InputLowVoltage（PeripheralPort）
2.4
V
Idar⑴
DartingtonDriveCurrent
-1.0
-4.0
mA
icc
PowerSupplyCurrent
120
mA
IlL
InputLoadCurrent
±10
A
loFL
OutputFloatLeakage
±10
A
输入最低电压：
min-0.5V,max0.8V，输入最高电压：
2.0V。
输出最低电压：
0.45V
输出最高电压：
2.4V。
2丄ED显示器
1）作用
LED发光二级管（Light-EmittingDiode），在本设计中采用7段数字发光二级管，做为终端显示。
2）LED功能分析
图2-3LED图示
1物理构造：
LED发光二级管，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成,
其内部结构为一个PN吉，具有单向导电性。
2工作原理：
当在发光二极管PN吉上加正向电压时，PN吉势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现。
3数字成像：
将七个发光管进行组合，排列成数字图形8,再根据需要控制七个管的亮与灭，即可显示出定义数字。
4
1位，七段代码的各位用作a-g和
实验中采用的是共阴极七段LED显示器，他由多个发光二极管组成，七段或八段笔画显示器，当段组发亮时，便可显示数字Dp的输入，当对应的位为1时，则该段亮。
数码管内部结构
3）LED显示管段选码编码表
表2-3LED段选码
数字
DP
g
f
e
d
c
b
a
二进制编码（字形）
0
0
0
1
1
1
1
1
1
3FH
1
0
0
0
0
0
0
1
1
03H
2
0
1
0
1
1
0
1
1
5BH
3
0
1
0
0
1
1
1
1
4FH
4
0
1
1
0
0
1
1
0
66H
5
0
1
1
0
1
1
0
1
6DH
6
0
1
1
1
1
1
0
1
7DH
7
0
0
0
0
0
1
1
1
07H
8
0
1
1
1
1
1
1
1
7FH
9
0
1
1
0
1
1
1
1
6FH
A
0
1
1
1
0
1
1
1
77H
B
0
1
1
1
1
1
0
0
7CH
C
0
0
1
1
1
0
0
1
69H
D
0
1
0
1
1
1
1
0
5EH
E
0
1
1
1
1
0
0
1
79H
F
0
1
1
1
0
0
0
1
71H
4）技术参数
表2-4LED技术参数
PCW
If
Vr
Ir
If
RP
对应型号
散射颜色
BT-235-270
25
5
>=1.5
<=2.5
200
SEL-10
红色
3.
单刀双掷开关
本次设计需要用1位开关，用于检测值班者是否睡着。
图2-5单刀双掷开关
开关闭合输入0,开关断开输入1。
开关高电平：
+5V低电平：
0V
实验中单刀双掷开关接地，即通过8255,PC5检测到为0,当值班者拨动开关接
+5V电压时，PC5检测到为1（即相当于值班者按动按扭）
4.扬声器1）作用
本次设计需要扬声器发出三种不同频率的响声，由8255的PC0空制（第0位控
制）
2）功能分析
如果使该位交替为''为T则产生一个脉冲电流，该电流放大后驱动扬声器发出声曰。
5.硬件总逻辑图及其说明
图2-8硬件总逻辑图
上图所示为数码显示管逻辑总图，图中所用到的为一片8255芯片、1位开关、4个七段LED数码显示管、红灯和黄灯。
将PCI的CSA0、A1分别接8255A勺CSA0、A1,8255A的PA0~PA接入数码管选择脚，PB0~PB分别与数码管段码相连，作为段选择。
8255的A口,B口控制LED数码显示管，C口低四位作输出口，PC0接扬声器，PC1接黄灯，PC2接红灯，高四位作输入口，PC接开关。
三、控制程序设计
1）控制程序设计思路说明
首先将8255初始化（设置8255A勺控制方式，A口、B口用于输出C口高四位输入，低四位输出），LED动态显示时间（分、秒），用软件查询判断分秒的情况：
当显示5:
00、6:
00、15:
00时，分别调用不同的发声子程序。
显示期间若按复位键则时间从00:
00开始计时。
2）控制程序流程图
开始
初始化8255
*
设置时间向量
地址
设置时间初值
>
*
图3-1主程序流程图
返回显示子程序
返回设置时间初值
图3-2判断时间控制流程图
返回设置间隔
N
Y
秒十位加1
个位清零
返回设置间隔
秒十位是否为6
Y
秒十位清零
分个位加1
返回设置间隔
图3-3进位判断
db
位选码
;重新显示下
;若一秒
判断c
0
；复位
3）控制程序
.MODELTINY
pcibar3equ1ch;8位i/o空间基地址（它就是实验仪的基地址，也为dma&32bitram板卡上的8237提供基地址）vendor_id
device_id.stack100.dataio_bit8msg0db$'msg1db卡$'msg2db
pa_addpb_addpc_add.codeLight3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh;存储表示数字的各
段选码分别表示为0-9
timdb00h,00h,00h,00h
;存储要显示的四个时间量start:
movax,@data
movds,ax
nop
callinitpci
callmodifyaddress;根
据pci提供的基地址，将偏移地址转化为实地址
main:
movdx,com_add
;写8255a方式控制字
moval,88h
;设置端口a为工作方式出端口
moval,10001000b;pc4为输入，pc3到pc0为输出；端口b为输出并工作在方式0
outdx,almovdx,pc_addmoval,11111111boutdx,almovsi,offsettim
;设置tim的偏移地址于si中
movah,1
mov[si],ah
mov[si+1],ah
mov[si+2],ah
mov[si+3],ah
movah,30
;设置一秒钟循环显示的次数movdi,offsettim+3movcl,11111110b;
disp:
moval,[di]
movbx,offsetlightxlat
movdx,pb_add;写入端口b
outdx,al
;将从light空间内读取的段选码输入到端口b
moval,clmovdx,pa_add
outdx,al;将位选码送入端口a
calldelay;调用延时子程序
cmpcl,11110111bjztimingdecdirolcl,1
jmpdisp
一位
guodu:
jmpgotiming:
decah
jnzctrl
未显示30次则转向以上显示四个时间量的程序显示30次
movdx,pc_add;
口开关端口pc7输入是否为
inal,dx
testal,10000000b
jnzinit
moval,0
movah,1movbl,5movbh,6movch,10add[si+3],ah;
的时间量加1
cmp[si],ahjbmin5cmp[si+1],bljbcallhcallstrongalarmjmptimeadmin5:
cmp[si+1],bljnzmin6callsoftalarmjmptimeadmin6:
cmp[si+1],bhjbtimeadcallhurryalarmcallh:
callhurryalarmjmptimeadtimead:
cmp[si+3],chjnzgomov[si+3],aladd[si+2],ahcmp[si+2],bhjnzguodumov[si+2],aladd[si+1],ahcmp[si+1],chjnzguodumov[si+1],aladd[si],ahjmpgosoftalarmproc
;柔和声音子程序pushaxpushbxpushcx
movbx,10
sound1:
movdx,pc_add
moval,11111110b
outdx,al;
movcx,0fffh
秒个数
;叫声次数
蜂鸣器
；延时
蜂鸣器
；延时
waitl:
Ioopwaitlmoval,11111111boutdx,almovcx,Offfh;延时每次叫声持续的时间waitti:
loopwaitti
decbxjnesoundlpopcxpopbxpopaxretsoftalarmendphurryalarmproc
;急促声音伴随黄灯闪烁子程序
Pushaxpushbxpushcxmovbx,25sound2:
movdx,pc_addmoval,11111100boutdx,al;
movcx,0fffhwait2:
loopwait2
moval,11111111boutdx,almovcx,0fffhwaitt2:
loopwaitt2decbxjnesound2popcxpopbxpopaxrethurryalarmendpstrongalarmproc
;尖锐声音伴随红灯闪烁子程序
Pushaxpushbxpushcxmovbx,50sound3:
movdx,pc_addmoval,11111010boutdx,al;蜂鸣器
;是否存
movcx,0fffh;延时wait3:
loopwait3
moval,11111111b
outdx,al
movcx,0fffhwaitt3:
loopwaitt3
decbx
jnesound3
popcx
popbx
popax
ret
strongalarmendpdelayproc;延时子程序
pushcx
movbl,20
del:
movcx,1000waitd:
loopwaitddecbl
jnzdel
popcx
ret
delayendp
initpciprocnear
mov
ah,00h
mov
al,03h
int
10h
mov
ah,0b1h
mov
al,01h
int
1ah
cmp
ah,0
jz
initpci2
lea
dx,msg0
;清屏
initpci1:
movah,09h
int21h
jmpexitinitpci2:
movah,Ob1h
moval,02h
movcx,device_idmovdx,vendor_idmovsi,0int1ahjncinitpci3在starpci9052板卡
leadx,msg1jmpinitpcHinitpci3:
movdi,pcibar3
movah,0b1hmoval,09hint1ah;读取该卡pci9052基地址
jncinitpci4leadx,msg2jmpinitpcHinitpci4:
andcx,0fffch
mov
io_bit8_baseaddress,cx
ret
initpciendpmodifyaddressprocnear
addcom_add,cx
addpa_add,cxaddpb_add,cxaddpc_add,cxretmodifyaddressendpexit:
movah,4ch
int21h
endstart
四、设计结果分析及问题讨论
1.上机调试过程
1上机过程中由于事先对实验的具体实际要求理解不彻底，所以导致实验方案失败，重新修改了方案；
2上机运行后，数码管显示数字不对，经检查，发线问题出在数码转换表定
义有误；
3程序的时间控制部分写得不够完善，导致计时到15分钟后报警音混乱。
经思考，修改了程序。
4最后在报警声音方面上又遇到了问题，没有达到预期的声音逐渐增强的效果。
通过反复的对声音模块参数的修改终于达到了预期效果。
58253—直输出方波，使得蜂鸣器不停的发声。
解决方法：
在指定的发声位置调用发声延时并通过控制8253计数器2的门控信号控制发声的停止。
将不同的发声程序定义不同的实现过程。
6蜂鸣器正常发声后，出现了不能及时将其关闭的问题，经过思考后决定采用8255的PCG作为GAT门控信号，对8253的计数器2进行控制，解决这个问题的关键是对8255的PC0t行置位/复位，以此来控制8253开始和停止输出方波。
2.课程设计结果及分析1）设计结果
程序开始运行时，四个LED丁从00分00秒开始显示时间，并隔相应的时间加一秒，一直显示到59分59秒，然后又从00分00秒开始显示，如此循环下去。
当时间显示到50分00秒时，扬声器发出较柔和的声音，到60分00秒时，扬声器发出较急促的声音，黄灯闪烁，到15分00秒时，扬声器发出尖锐的报警声，红灯闪烁。
每次拨开关为高电平时，LED丁就变成从00分00秒开始显示。
2）结果分析
1数码管的显示使用段选和位选的方法进行控制，即用位选来选择哪一个显示灯亮，用段选来控制显示器显示的时间值。
设计中因为时间的确定决定着发声和灯亮的操作，故一定要设置一个时间数字的缓冲区，以便于对时间的变化进行查询。
本次设计中最为重要的是定义段码表，其作用可归纳为：
（1）初始状态时，时间为00:
00这时要利用段码表提供的数和位选依次对各个位进行赋值。
（此时偏移地址为0）
（2）计时时通过改变缓冲区内的数值值，以此作为换码指令的偏移地址，通过换码指令得到应该在数码显示器中显示的时间值。
2时间变化过程中要进行查询，注意与0,5,6，10几个敏感的数值进行比较，通过比较进行相应的操作。
功能扩展后，为了实现可控时间的发声，还需要
与7、&9三个数字进行比较，从而发出特定的报警声。
3本设计中峰鸣器的发声由8253完成，通过在计数器中打入不同的计数初
值，使8253在特定的工作方式下实现峰鸣器发出不同频率和强度的报警声。
8253
要与8255的C口相连，8255向8253输出门控信号，通过对8255控制口写C口置位复位控制字，控制PC（置1,使8253以方式3产生方波，从而驱动蜂鸣器的发声。
3）收获、体会和建议
1通过本次课程设计，对8255的工作方式尤其是方式0有了进一步的了解。
8255有三个8位端口PAPBffiPC,各端口都可由程序设定为各种不同的工作方式。
在本设计中A口工作于方式0，低4位用作位选码；B口工作于方式0，8位用于段选码，C口也工作于方式0，高4位用于输入口，低4位用于输出口。
2通过本次课程设计对七段LED数码显示器的发光原理有了进一步的了解。
发光二极管是一种当外加电压邙阳极电压接高电位）超过额定电压时发生击穿，并因此能产生可见光的器件。
数码显示管通常由多个发光二极管来组成7段或8
段笔画显示器，当段组合发亮时，便可显示某一数码或字符。
本设计有4位七段
LEE接口电路，共有4个七段发光二极管的器件。
为了减少所用器件的数量，这个
电路可以和4个8位并行输出口连接。
4个显示器共用同一组段代码输出线，但通
过数位选择线，在任何时间内只有一个显示器能够显示其代码。
为了实现这一功能，可让每个显示器接通一小段时间，以显示其对应的数，并且循环显示这4个数，以达到一秒的时间。
这样可，人们看上去好象4个显示器都在同时显示。
3充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼
升级会员 