微机原理课设霓虹灯闪烁控制系统.docx
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微机原理课设霓虹灯闪烁控制系统
《微机原理与接口技术》课程设计
题目：
可控制霓虹灯
班级：
电气本151
小组组长：
徐明（2015040104）
小组成员：
王军三（2015040107）
黄国涛（2015040108）
刘飞鸿（2015040113）
指导教师：
刘微
日期：
2017年10月11日
齐齐哈尔工程学院机电工程系
一、设计可控制霓虹灯目的及意义
霓虹灯其设计目的主要为：
（1）进一步熟悉8255A并行接口的基本工作原理
（2）运用CES-86通用微机实验装置,了解键盘的基本结构,学会编写程序.
（3）在熟悉了小键盘的基础上,加上LED发光二极管的使用设计出绚丽闪耀的霓虹灯
.本课程设计是自动化专业学生的一次较全面的的设计训练，是配合“微机与接口技术”课堂教学的最后一个重要的实践教学环节，它将起到巩固课堂和书本上所学的知识、加强综合能力、提高系统设计水平、启发创新思想的作用。
当然，虽然程序最后达到了预期控制要求，但是由于实际情况和理想情况存在差距，我知道还有很多地方有待改进，同时我还是个初学者，各方面肯定存在不足，如果老师发现了缺陷之处，请指出，我们一定会虚心接受。
二、芯片介绍
8086内部介绍
8086CPU中寄存器总共为14个，且均为16位。
即AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI，IP，FLAG，CS，DS，SS，ES共14个。
而这14个寄存器按照一定方式又分为了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。
与CPU的接口电路
（1）与CPU的接口电路由数据总线缓冲器和读/写控制逻辑组成。
数据总线缓冲器是一个三态、双向、8位寄存器，8条数据线D7~D0与系
统数据总线连接，构成CPU与8255A之间信息传送的通道，CPU通过执行输出指令向8255A写入控制命令或往外设传送数据，通过执行输入指令读取外设输入的数据。
读写控制逻辑电路用来接收CPU系统总线的读信号RD，写信号WR，片选择信号CS，端口选择信号A和复位信号RESET，用于控制8255A内部寄存器的读写操作和复位操作。
（2）内部控制逻辑电路
内部控制逻辑包括A组控制与B组控制两部分。
A组控制寄存器用来控制A口PA7~PA0和C口的高四位PC7~PC4；B组控制寄存器用来控制B口PB7~PB0和低四位PC3~PC0。
它们接收CPU发送来的控制命令，对A,B,C3个端口的输入/输出方式进行控制。
（3）输入输出接口电路
8255A片内有A,B,C3个8位并行端口，A口和B口分别有1个8位的数据输出锁存/缓冲器和1个8位数据输入锁存器，C口有一个8位数据输出锁存/缓冲器，用于存放CPU与外部设备交换的数据。
对于8255A的3个数据端口和1个控制端口，数据端口既可以写入数据也可以读出数据，控制端口只能写入命令而不能读出，读、写控制信号（RD,WR）和端口选择信号（CS,A1,A0）的状态组合可以实现A,B,C3个端口和控制端口的读写操作。
8255A的端口分配及读写功能见下表:
CSWRRD
A1A0
功能
001
00
数据写入A口
001
01
数据写入B口
001
10
数据写入C口
001
11
命令写入控制寄存器
010
00
读出A口数据
010
01
读出B口数据
010
10
读出C口数据
010
11
非法操作
引脚信号
8255A的引脚如下图示，分为数据线、地址线、读写控制线、输入/输出端口线和电源线。
D7~D0:
三态、双向数据线，与数据总线连接，用来传送数据。
CS:
片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。
A1,A0：
地址线，用来选择内部端口。
RD:
读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。
WR:
写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。
RESET:
复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。
PA7~PA0:
A口输入/输出信号线。
PB7~PB0:
B口输入/输出信号线。
PC7~PC0:
C口输入/输出信号线。
VCC:
+5V电源。
GND:
电源地线。
8255A的工作方式及初始化编程
8255A有三种工作方式：
基本输入/输出方式，单向选通输入/输出方式和双向选通输入/输出方式。
（1）方式0：
基本输入输出方式
方式0是8255A的基本输入输出方式，其基本特点是与外部传送数据时，不需要设置专用的信号联络（应答）信号，可以无条件的直接进行I/O端口传送。
A,B,C三个端口都可以工作在方式0。
A口和B口工作在方式0时，只能设置以8位数据格式输入输出；C口工作在方式0时，可以将高4位和低4位分别设置为数据输入或数据输出方式。
方式0常用于与外设无条件数据传送或查询方式数据传送。
（2）方式1：
单项选通输入/输出方式
方式1是一种带选通信号的单方向输入/输出工作方式，其特点是：
与外设传送数据时，需要联络信号进行协调，允许用查询或中断方式传送数据。
由于C口的PC0，PC1和PC2定义为B口工作在方式1的联络信号线，PC3,PC4和PC5定义为A口工作方式1的联络信号线，因此只允许A口和B口工作在方式1。
（3）方式2：
双向选通输入/输出方式
方式2为双向选通输入输出方式，是方式1输入和输出的组合，即同一端口的信号线既可以输入又可以输出。
由于C口的PC7~PC3定义为A口工作在方式2时的联络信号线，因此只允许A口工作在方式2。
8255A的A,B,C三个端口的工作方式是在初始化编程时，通过向8255A的控制端口写入控制字来设定的。
8255A由编程写入的控制字有两个：
方式控制字和置位/复位控制字。
方式控制字用于设置端口A，B，C的工作方式和数据传送方向；置位/复位控制字用于设置C口的PC7PC0中某一条口线PCi（i=0~7）的电平。
两个控制字公用一个控制字公用一个端口地址，由控制字的最高位最为区分这两个控制字的标志位。
8255A工作方式控制字的格式如图所示：
三、硬件设计
21块积木的具体电路为：
A：
单脉冲发生器电路；
B：
时钟脉冲发生器电路；
C：
数/模转换（DAC0832）电路；
D：
可编程计数器/定时器（8253）电路；
E：
模/数转换（ADC0809）电路；
F：
单板机I/O地址电路；
G：
逻辑电路芯片插座区；
H：
电平开关电路；
I：
发光二极管（LED）显示电路；
J：
计数器分频电路；
K：
可编程并行通信接口（8255A）电路；
L：
可编程串行通信接口（8251A）电路
M：
十六进制键盘电路；
N：
七段数码显示电路；
O：
随机存储（RAM6116）电路；
P：
中继电路；
Q：
直流电源及控制电路；
R：
PC总线接口；
S：
与PC机连接的接口电路；
S
RO
Q
C
B
A
P
D
G
N
E
M
F
L
万用表
K
H
J
I
“单板积木式”示意图
本课程设计使用了F（单板机IO地址电路），H（电平开关电路）,I发光二极管显示电路,K（可编程并行通信接口即8255A电路）。
设计电路图如下图所示，
A口为输出，连接8个发光二极管，B口为输入，其中的PB0，PB1接开关K1，K2。
开关的四个状态分别对应霓虹灯的四种变化状态，做试验时，通过控制开关的断开与闭合，可以观察到霓虹灯的闪烁。
同时CPU通过B端口将K1，K2的信息读入，然后转换成ASCII码
任务外设的8个发光二极管在2个开关K1，K2的控制下按照不同的规律闪烁，同时在电脑屏幕上显示开关状态，二极管闪烁规律如下：
（1）开关状态为K1关，K2关时，前四灯同时亮，熄灭后，接着后四个同时亮。
（2）开关状态为K1关，K2开时，8灯依次点亮。
（3）本次课程设计所使用的主要设备是CES-86型通用实验装置。
CES-86型通用PC机实验装置的特点是“单板积木式”电路。
而且可以和任何一种PC机相连组成系统，相连后即可在此装置上进行硬件拼接，组成各种实验系统。
它所实现的功能是实现开关对发光二极管的亮灭状态控制，并将开关状态在屏幕上显示出来。
在运行程序后按任意键发光二极管根据开关状态开始闪烁，同时在程序运行过程中按任意键可返回DOS。
四、软件设计
流程图如下:
主程序代码段
START:
MOVAX,DATA;数据段装入初始地址
MOVDS,AX
MOVES,AX
MOVAH,09H;显示提示信息
MOVDX,OFFSETMESS
INT21H
MOVDX,31BH;控制字端口
MOVAL,10000010B;控制字，B口输入A口输出
OUTDX,AL;写入控制字
A:
MOVDX,319H;端口B
INAL,DX;读开关状态
ANDAL,03H;保留B1,B0位，其他位置0
MOVX,AL;将AL暂时装入X
MOVCX,02H
B:
MOVDL,AL;AL装入DL以备子程序使用
CALLDISP;调用显示子程序，显示PB2的状态
SHLAL,1
LOOPB;循环2次，显示2个开关状态
MOVAL,X;开关状态装入AL
CMPAL,00H;比较开关状态，00调用STATE0
JNZM
CALLSTATE0
M:
CMPAL,01H;比较开关状态，01调用STATE1
JNZN
CALLSTATE1
N:
CMPAL,02H;比较开关状态，10调用STATE2
JNZO
CALLSTATE2
O:
CMPAL,03H;比较开关状态，11调用STATE3
JNZM
CALLSTATE3
STATE0子程序：
前四灯同时亮，熄灭后，接着后四个同时亮
流程图如下
STATE0PROCNEAR
MOVAH,09H
MOVDX,OFFSETZERO
INT21H
MOVDX,318H
MOVCX,04H;端口A
H:
MOVAL,0FH
OUTDX,AL
CALLDELAY10
MOVAL,0F0H
OUTDX,AL
CALLDELAY10
LOOPH
JMPS
RET
STATE0ENDP
STATE1子程序:
8灯依次点亮
流程图如下
STATE1PROCNEAR
MOVAH,09H
MOVDX,OFFSETONE
INT21H
MOVDX,318H;端口A
MOVCX,08H
D:
MOVAL,80H
NOTAL
RORAL,1
OUTDX,AL
CALLDELAY10
LOOPD
JMPS
RET
STATE1ENDP
总结
开关控制霓虹灯实验总结
（1）.在设置霓虹灯闪烁控制系统中，先确定设置霓虹灯的大致思路，有一个主程序，四个分别控制红灯、绿灯、黄灯闪烁规律的子程序，还有按键返回DOS子程序；
（2）.通过设计霓虹灯闪烁规律控制系统深刻的理解了8255A的端口控制的方式以及输入输出状态。
（3）.在做课程设计的过程中熟悉了汇编语言、各种跳转指令、子程序调用、循环指令以及返回DOS指令更全面的了解了微机原理与接口技术的内容。
参考文献
1. 马春燕，段承先.微机原理与接口技术.北京：
电子工业出版社，2007
2. 马春燕，段承先.微机原理与接口技术实验与学习指导.北京：
电子工业出版社，2007
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