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硬件课程设计报告

计算机科学与技术学院

硬件课程设计报告

姓名：

学号：

专业：

计算机科学与技术

班级：

计算机　

设计题目：

可编程节日彩灯实验系统

成员：

指导教师：

职称：

讲师

2010年10月徐州

摘要

本次LED数码管显示实验采用了8088微处理器，8279芯片，74LS138译码器和LED数码显示管。

经过一学期的硬件知识学习及一系列的硬件实验后，做一个LED数码显示管的实验系统，实现各种不同的花样显示效果，这在硬件方面是一个提高，进一步提高实践能力。

首先收集实验中需要用到的各种资料，再认真研究了各个芯片的工作原理以及能够实现的各种功能。

然后分析LED数码显示管试验系统的原理并画出实验电路图，最后在试验箱上连接试验线路，编写实验程序并运行，检查和调试实验效果。

74LS138译码器给8279地址，通过汇编语言实现通过LED屏来显示不同的花样，首先是六个晶体管依次同时跳动显示1,2,3,4,5，然后六个晶体管依次顺序从右到左亮起6,7,8,9,0，接着显示出不同花样。

关键词：

8088微处理器；8279芯片；74LS138译码器；LED数码显示管

目录

1.设计任务与要求1

1.1.实验设计可行性分析1

1.2.实验设计最后要实现的各种效果1

2.总体方案1

2.1.主要器件原理及功能1

2.2.各芯片在数码显示系统中的作用3

3.硬件设计4

3.1.系统主要模块4

3.1.1.地址译码模块4

3.1.2.显示模块5

3.2.总的实验原理图5

4.软件设计6

4.1.程序流程图6

4.2.程序代码7

5.结论17

参考文献18

[1]王惠忠《微机原理及接口技术》2008年03月01日18

1.设计任务与要求

1.1.实验设计可行性分析

通过对LED数码管显示实验系统的了解考察，对其主要实现的功能有了一定的认识。

此后我们又对所要使用的实验箱进行了一定的了解，其上有8255A，8253，8279，74LS138等各种芯片以及LED数码管等器件。

结合对各种芯片的原理功能和汇编语言的掌握，我们认为LED数码显示实验基本功能完全能够通过使用汇编语言编程实现，通过实验箱模拟的展现出来，所以LED数码显示实验系统的方案完全是可行的。

1.2.实验设计最后要实现的各种效果

使6个LED显示管同时显示1，接着跳动显示到2，接着依次闪烁显示3,4,5。

在前5个晶体管保持5的状态下，第5个显示管变为6，接着第4个显示管变为7，第3个显示管变为8，第2个显示管变为9，直到第一个显示管变为0。

使6个LED显示管显示出不同的花样并闪烁。

2.总体方案

2.1.主要器件原理及功能

此系统主要用到的器件有：

8279芯片，74LS138译码器以及LED数码显示管

各种芯片简介：

8279芯片：

图21

8279是可编程的键盘、显示接口芯片。

它既具有按键处理功能，又具有自动显示功能，在单片机系统中应用很广泛。

8279内部有键盘FIFO（先进先出堆栈）/传感器，双重功能的8*8=64BRAM，键盘控制部分可控制8*8=64个按键或8*8阵列方式的传感器。

该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能。

显示RAM容量为16*8，即显示器最大配置可达16位LED数码显示。

8279的工作方式：

8279有三种工作方式：

键盘方式、显示方式和传感器方式。

显示方式8279的显示方式又可分为左端入口和右端入口方式。

显示数据只要写入显示RAM，则可由显示器显示出来，因此显示数据写入显示RAM的顺序，决定了显示的次序。

左端入口方式即显示位置从显示器最左端1位（最高位）开始，以后显示的字符逐个向右顺序排列；右端入口方式即显示位置从显示器最右端1位（最低位）开始，已显示的字符逐个向左移位。

但无论左右入口，后输入的总是显示在最右边。

74LS138：

74LS138为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，

其工作原理如下：

当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1）和/（E2））为

低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在一个对应的输出端以低

电平译出。

利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反

相器还可级联扩展成32线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器

图22引脚图

LED数码显示管：

LED（LightEmitingDiode）是发光二极管的缩写。

LED数码管里面有8只发光二极管，分别记作a、b、c、d、e、f、g、dp，其中dp为小数点，每一只发光二极管都有一根电极引到外部引脚上，而另外一只引脚就连接在一起同样也引到外部引脚上，记作公共端（COM）如图分别是原理图和实物图。

市面上常用的LED数码显示管有两种，分别为共阳极与共阴极。

共阳极：

当发光二极管的阳极接在一起作为公共引脚，在正常使用时此引脚接电源正极。

当发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，从而相应的数码段显示，而输入高电平的段则不能点亮。

相反，共阴极：

当数码管里面的阴极接在一起作为公共引脚，在正常使用时此引脚接电源负极。

当发光二极管的阳极接高电平时，发光二极管被点亮，从而相应的数码段显示，而输入低电平的段则不能点亮。

LED显示器的工作原理：

当要显示“1”时，只需置b与c为高电平，而其它为低电平；当要显示“2”时，只需置a、b、g、e、d为高电平，而其他为低电平；当要显示“8”时，就除了小数点外全部为高电平；如此类推。

图23

图24图25

2.2.各芯片在数码显示系统中的作用

1.8279通过编程来实现使6个LED显示管同时显示1，接着跳动显示到2，接着依次闪烁显示3,4,5。

在前5个晶体管保持5的状态下，第5个显示管变为6，接着第4个显示管变为7，第3个显示管变为8，第2个显示管变为9，直到第一个显示管变为0。

以及其它各种显示效果，并把各种数据输出到数码显示管。

2.74LS138用于译码，连接8279芯片给地址。

3.LED数码显示管显示在实验中接受来自8279芯片输入的数据来显示输出数码显示管试验系统实现的各种效果

3.硬件设计

3.1.系统主要模块

3.1.1.地址译码模块

原理：

系统通过74LS138地址译码器片选和8279芯片地址口相连进行通信，

将8279芯片的CS79接口与74LS138连接。

图32地址译码模块电路图

3.1.2.显示模块

图33

8279芯片与6个LED数码显示管一一相连，每个数码显示管a,b,c,d,e,f,g都直接连到8279芯片的OUT输出端，由8279扫描显示器，即可在LED的数码显示端显示出不同的2进制信号，追中显示出数字及花样。

此接线过程已在实验箱内部完成，不需要动手接线，但是对于其中的具体连线过程实需要非常清楚的，这样才能更加顺利地完成实验。

3.2.总的实验原理图

实验箱内部已经将RL0——RL7接通高电平有效，SL0——SL3分别接至译码器的ABC三个接口。

图35总的试验电路图

4.软件设计

4.1.

程序流程图

跳转Y

4.2.程序代码

Z8279EQU212H

D8279EQU210H

LEDMODEQU00;左边输入,八位显示，外部译码八位显示

LEDFEQEQU38H;扫描频率

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

CODE

PUSHCS

POPDS

START:

;初始化

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,06H

OUTDX,AL;使数码管都显示为1

MOVCX,60000;延时

LOOP1:

NOP

LOOPLOOP1

PUSHCS

POPDS

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,5BH

OUTDX,AL;使数码管都显示为2

MOVCX,60000

LOOP2:

NOP

LOOPLOOP2;延时

PUSHCS

POPDS

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,4FH

OUTDX,AL;使数码管都显示为3

MOVCX,60000

LOOP3:

NOP

LOOPLOOP3;延时

PUSHCS

POPDS

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,66H

OUTDX,AL;使数码管都显示为4

MOVCX,60000

LOOP4：

NOP

LOOPLOOP4;延时

PUSHCS

POPDS

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,6DH

OUTDX,AL;是右边第一个数码管显示为5

MOVCX,60000

LOOP6:

NOP

LOOPLOOP6;延时

MOVDX,D8279

MOVAL,7DH

OUTDX,AL;使右边第二个数码管显示为6

MOVCX,60000

LOOP7:

NOP

LOOPLOOP7;延时

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL;第三、四个数码管被切掉了

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL;是右边第三个数码管显示为7

MOVCX,60000

LOOP8:

NOP

LOOPLOOP8;延时

MOVDX,D8279

MOVAL,7FH

OUTDX,AL;使右边第四个数码管显示为8

MOVCX,60000

LOOP9:

NOP

LOOPLOOP9;延时

MOVDX,D8279

MOVAL,6FH

OUTDX,AL;使右边第五个数码管显示为9

MOVCX,60000

LOOP10:

NOP

LOOPLOOP10;延时

MOVDX,D8279

MOVAL,3FH

OUTDX,AL;使右边第六个数码管显示为0

MOVCX,60000

LOOP11:

NOP

LOOPLOOP11;延时

PUSHCS

POPDS

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP12:

NOP

LOOPLOOP12

MOVDX,D8279

MOVAL,40H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP13:

NOP

LOOPLOOP13

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,08H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP14:

NOP

LOOPLOOP14

MOVDX,D8279

MOVAL,40H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP15:

NOP

LOOPLOOP15

MOVDX,D8279

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP16:

NOP

LOOPLOOP16

MOVDX,D8279

MOVAL,40H

OUTDX,AL;是数码管实现一个波浪式显示

MOVCX,60000

LOOP17:

NOP

LOOPLOOP17;延时

PUSHCS

POPDS

MOVDX,Z8279

MOVAL,LEDMOD

OUTDX,AL

MOVAL,LEDFEQ

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP18:

NOP

LOOPLOOP18

MOVDX,D8279

MOVAL,40H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP19:

NOP

LOOPLOOP19

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,07H

OUTDX,AL

MOVDX,D8279

MOVAL,08H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP20:

NOP

LOOPLOOP20

MOVDX,D8279

MOVAL,40H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP21:

NOP

LOOPLOOP21

MOVDX,D8279

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVCX,60000

LOOP22:

NOP

LOOPLOOP22

MOVDX,D8279

MOVAL,40H

OUTDX,AL;是数码管实现一个波浪式显示

MOVCX,60000

LOO23:

NOP

LOOPLOOP23;延时

JMPSTART;跳转循环

CODEENDS

END

5.结论

在实验过程中碰到了很多问题，但最终还是一一解决了这些问题，最终基本实现了所要设计的功能。

整个设计过程需要小组成员间的相互协作，许多问题就是在经过相互讨论后解决的。

在设计编写代码之前应该先对芯片和各种器件的原理和使用有较好的了解和掌握，这样才能非常清楚的知道应该用什么器件能够实现自己所需要的功能。

才能正确的完成实验线路的连接和代码的编写工作。

此外在设计过程中分模块设计，实现。

最后完成各个模块的组合，使各个模块能够协工作，最终实现整个系统的平稳运行。

在整个课程设计过程中，小组成员共同努力，团结协作同时在老师的精心指导下，解决了所碰到一个又一个的问题，最终完成了这个LED数码管显示的实验设计。

在系统的设计实现过程中我们学到了很多新的知识，在许多方面尤其在动手能力方面得到了很好的锻炼。

在设计实现系统时，当遇到不懂的问题时要查阅有关资料并需要仔细思考并要有一定的耐心，例如在刚开始时，我们并不会使用芯片8279，但通过学习，我们最终实现了用芯片8279显示每种状态。

当所编写的程序出现问题或不能实现所设计的功能，应该仔细耐心的寻找问题和错误的所在，在任何时候都不要失去信心，要相信自己一定能够克服遇到的困难。

我们感到遗憾的是在软件编程方面完成的有一些死板，对于汇编语言使用的不够灵活，但是之前的微机接口基础较差，通过实验课上的学习已经有了很大的提高，我们对于自己的实验成果还是颇为满意的，毕竟结果还是不错的，更重要的是我们为此而付出的努力。

经过此次课程设计，不仅使我们对8279等各种芯片以及汇编语言有更深刻的理解和掌握。

同时我们也深刻的体会到基础理论知识和实践应用结合的重要性，只有掌握了扎实的基础知识以及较好的动手实践能力才能正确快速的完成系统的设计，编码实现，在出现问题出现时能准确的找到并解决问题。

虽然我们所设计的系统考虑到了完成了所设计的功能，也考虑到了现实中可能遇到的很多问题，但还是有许多不完善和需要改进的地方。

最后，很感谢谢王春兰老师的提示与帮助，还有其他一些同学的宝贵意见，没有他们的贡献，我可能做不出来这些成绩，至少会多花一些心思。

参考文献

[1]王惠忠《微机原理及接口技术》2008年03月01日

[2]刘红玲《微机原理与接口技术》2008年11月07日

[3]HUSY惠世科技88TC接口实验指导书《实验三8279键盘显示实验》

[4]清华大学教学课件第五章《8279芯片》

[5]浙江大学学报1998年第3期，总第64期

[6]戴梅萼，史嘉权编著.微型计算机技术及应用（第三版）.北京：

清华大学出版社,2003

[7]李顺增，吴国东，赵河明等.微机原理及接口技术.北京：

机械工业出版社,2006

[8]周明德编著.微型计算机系统原理及应用（第四版）.北京：

清华大学出版社,2002