数字二进制编码器Word格式.docx

1、我们将利用学过的汇编知识，通过编程来实现二进制数到十六进制字型码的转化，以及到有正负之分的十进制数的转化。显示编码设备LEDLED七段显示器是常用输出设备，由发光二极管封装而成。它的工作电压低，体积小，响应快，使用LED七段显示器比较简便。在该设计中要采用动态扫描、分时循环显示的方法。LED显示器共用一套段码锁存器和驱动器，而各位的阴极则分别由端口B的一位经过驱动后去控制。2）软件部分（汇编语言编写程序）软件部分将完成:对PCI卡初始化,写8255方式命令控制字。读入开关量，设置初值子程序,读取并存储二进制开关状态。16位二进制数从高位到低位分4组4位的二进制数输入,通过查段选码表确定每组字型

2、码,控制位选码和段选码的输出实现字型码的转换，包括到16进制数和10进制数的两种转换。位选码初始化为0FEH，并用循环左移控制不同LED显示器的亮灭，每位显示1ms，循环显示。二、硬件设计1.选择二进制逻辑开关图1 逻辑开关原理图1） 作用实现二进制数的输入。2）功能逻辑开关为8个并连在一起的单刀双置开关，它一端接+5V的电源电压VCC，一端接地。当触头与VCC相连时表示二进制数1，当触头接地时是表示二进制数0。3）技术参数一边接5V电压，另一边接地。2. 可编程并行接口芯片8255 1）作用 PC口为输入口，它与二进制数逻辑开关相连把读入的数经PCI卡送到PC机，PB输出段码，将4位二进制数

3、据转换为16进制数后对应的段选码送LED显示。PA口输出位选码，选择转换后16进制数显示在LED上的位置。 2）功能 在本设计中，PA、PB、PC三口均工作在方式0状态。PA0PA7 与LED相连设置位选，PB0PB7与LED相连设置段选， PC0PC7与逻辑开关18相连。在读操作中，二进制逻辑开关被置的状态经PC口送入PC机中，在写操作中，把转换后的16进制数循环地输出到LED上。 8255的技术参数包括：输入低电平电压，输入高电平电压，输出低电平电压（数据端口），输出低电平电压（外围端口），输出高电平电压（数据端口），输出高电平电压（外围端口），达林顿驱动电流，电源电流，输入负载电流和输出

4、浮动电流等。 8255的负载能力较小，由于这远小于LED所要求的工作电压，所以输出口PC需经驱动器同七段LED显示器相连接。3. 七段LED显示器 图2 LED原理图与内部结构示意图1）作用显示输出的16进制数或10进制数。2） 功能本设计中我们用共阴极类的LED显示器，它是由8个二极管电路按字型8的方式排列，当不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的字型。3） 技术参数 工作电压23.6V，工作电流0.020.03A，所以，耗电不超过0.1W。由8255的参数可知，8255 的驱动电流Vmin=1mA,Vmax=4mA,远远小于LED 所要求的20 mA 30 mA，所以二者之间要加上驱

5、动器。4. 硬件总逻辑图及其说明图3 硬件逻辑图说明：首先将PC机与实验箱（PCI）相连接，8255芯片的CS片选信号线接PCI卡的CS0， 8255芯片A0、A1接PCI卡的A0、A1，这样做就是为了使CS0选择的地址空间范围是00F000FF,偶地址空间有效。由此我们得到8255控制端口地址为00F3，PA口地址为00F0，PB口地址为00F1，PC口地址为00F2。其他读写控制等信号线在内部已经接好，8255芯片的三个端口使用排线与其他部件相连，连接时应注意插孔的位置对应，不能连反了。在本实验中，PA口位选，PB口段选，PC口接逻辑开关，所以PB口接LED的B位置作段选，PA口接LED的

6、C位置作位选。接线的过程中千万不要带电操作，避免危险和损坏仪器设备。三、控制程序设计1控制程序设计思路说明我们在本程序中要做到的工作如下：（1）初始化是要实现写8255方式控制字。8255芯片的A口作位选，B口作段选，C口作输入，且三个端口都工作于方式0。（2）读入开关量是实现从PC口读入开关量。16位二进制数据分四组四位数据进行置数并存储在4个连续的的存储单元，以8位开关的低4位作为数据，第5位用于重新置入新的一个16位的二进制数的开关，6、7位作为标志位标志所置数据位16位数据中的哪一部分，最高位则用于输入一个有效的4位二进制数的标志开关。需要显示时从存储的单元中将数据取出。（3）写操作实

7、现的是根据二进制数从段选码中查表找出相应的字型码在LED显示器中显示。在输出对应16进制数时，写操作是通过四个循环完成。第一次循环写低8位的低4位，第二次循环写低8位的高4位，第三次循环写高8位的低4位，第四次循环写高8位的高4位。 位选码初始化为0FEH，即显示在最后一位，并用循环左移控制不同LED显示器的亮灭，每位显示1mS循环显示。16位二进制数据分4次显示。每输入一个有效的4位数据时，程序都会根据PC5的状态来判断是否重新置一个16位的二进制数，若PC5是1，则表示此次输入是另一个新的16位二进制数。在输出对应的10进制数时，写操作较麻烦一点。在程序中我们要先把16位的二进制数转换为1

8、0进制数，再把对应的10进制数的每位上的数值记入到一个我们事先定义的内存单元中，在写操作时，我们要把该单元中的数值通过段码表转换成对应的字型码，再通过位选上的设置来将其输出，这样就得到了转换后的10进制数。（4）通过PC7的状态，我们可以得到16位二进制数对应的10进制数和16进制数。PC7为1时，得到的是它对应的10进制数；PC7为0时，得到的是它对应的16进制数。如此通过PC7我们就可以实现10进制数和16进制数的交替显示了。2. 控制程序流程图1）主程序2）TDSIP子程序：3. 控制程序.MODEL TINY PCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址（它就是实验仪的基地址

9、, 也为DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址） Vendor_ID EQU 10EBH ;厂商ID号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号.STACK 100 .DATA IO_Bit8_BaseAddress DW ?msg0 DB BIOS不支持访问PCI $msg1 DB 找不到Star PCI9052板卡 $msg2 DB 读8位I/O空间基地址时出错$COM_ADD DW 00F3H ;控制口偏移量PA_ADD DW 00F0H ;PA口偏移量PB_ADD DW 00F1H ;PB口偏移量PC_ADD DW 00F2H ;PC口偏移量SEGM db

10、3fh,06h,5bh ,4fh,66h ,6dh,7dh,27h,7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h,40h;段选码表NUM db 00h,00h,00h,00h,00h,00h ;10进制数据BEGIN db 00h,00h,00h,00h,00h,00h .CODE START: MOV AX,DATA MOV DS,AX NOP CALL InitPCI ;PCI卡初始化 CALL ModifyAddress ;根据PCI提供的基地址,将偏移地址转化为实地址 mov al,10001001b ;8255芯片初始化 以PC口为输入，PB口输出段选，PA口输出位

11、选 mov dx,COM_ADD out dx,al ;将初始化信息写入8255芯片控制口loop1: mov dx,PC_ADD ;取8255C口地址 in al,dx mov ah,al ;将从C口打入的开关量输入至AL and ah,80h ;取PC口第七位的状态 cmp ah,80h ;判断PC7=1? je setdata ;等于1则设置初值 mov si,offset BEGIN call TDISP jmp loop1 ;继续查看C口状态设置初值 setdata: mov ah,al and ah,10h cmp ah,10h ;判断PC4=1? jne next ;不是，则执行

12、next mov bx,offset BEGIN;是，BEGIN单元全置0 call reast mov bx,offset NUM ;NUM单元全置0 next:mov bx,offset BEGIN ;BX存放BEGIN单元的偏移地址 低位不变，ah、al中内容用于判断和存数据 and ax,0f60h ;0000111101100000b，屏蔽保留6，7位后，用于位选LED八位的高低位 mov cl,5 ;设置循环次数 shr al,cl ;逻辑右移5位01100000, mov cx,0 ;CX清零，利用低8位传送 mov cl,al ;循环后对应00，01，10，11 add bx,

13、cx ;BX里存放是从逻辑开关打入的数据的偏移地址 mov byte ptr bx,ah ;将AH中的内容以字节的形式存放到指定单元 mov bx,offset BEGIN mov al,byte ptrbx+1 mov cl,4 shl al,cl or al,byte ptrbx mov ah,byte ptrbx+3 shl ah,cl or ah,byte ptrbx+2 ;把输入的数据放入ax，没有输入的位默认为0 mov bx,offset NUM cmp ax,8000h ;判断输入的是否为负数 jb next1 ;不是，则执行next1 sub ax,1 ;是，则求它的相反数（

14、正数） xor ax,0ffffh mov byte ptrbx+5,10h ;把的段码放入要显示的数据的最高位 next1: mov dx,0 mov cx,10 div cx ;进行除10操作 mov byte ptrbx,dl ;余数放入bx指向的单元 inc bx ;bx加1 cmp ax,0 ;判断商是否为0 jne next1 ;不是，执行next1 mov si,offset NUMTDISP proc mov cx,6 mov ah,11111110b ;设置位选码，即LED0显示loop2: mov al, byte ptr si ;取存放在地址为SI寄存器中内容的内存单元中

15、数据 mov bx, offset SEGM ;取SEGM偏移地址 xlat ;查数据段表，al+bx-al mov dx,PB_ADD ;送PB口地址段选 out dx,al mov al,ah ;送位选码,输入输出指令对累加器采用固定寻址方式，即从输入端口传送到al/ax mov dx,PA_ADD ;送PA口地址进行位选 call delay ;执行delay子程序 mov al,0ffh ;禁止显示 out dx,al add si,1 rol ah,1 ;设置下次显示的位选码 loop loop2 ;循环 retTDISP endp 延迟子程序delay proc push cx ;

16、将cx 的内容保存入栈 mov cx,100h ;loop5: nop ;空操作 loop loop5 ;循环延时 pop cx ;出栈 ret ;返回“ 禁止显示”delay endp；复位子程序reast proc near push cx push ax mov al,0 loop3:mov byte ptrbx,al inc bx loop loop3 pop ax pop cxreast endp InitPCI PROC NEAR;近调用（同一程序段内） MOV AH,00H MOV AL,03H INT 10H MOV AH,0B1H MOV AL,01H INT 1AH CMP

17、 AH,0 JZ InitPCI2 LEA DX,msg0 InitPCI1: MOV AH,09H ;不存在PCI卡时退出程序 INT 21H JMP Exit InitPCI2: MOV AH,0B1H MOV AL,02H MOV CX,Device_ID MOV DX,Vendor_ID MOV SI,0 INT 1AH JNC InitPCI3 ;是否存在Star PCI9052板卡 LEA DX,msg1 JMP InitPCI1 InitPCI3:MOV DI,PCIBAR3;是否存在Star PCI9052板卡，存在则转 PCI3初始化PCI卡 MOV AH,0B1H ;给出出

18、错信息 MOV AL,09H ;退出程序 INT 1AH ;读取该卡PCI9052基地址 JNC InitPCI4 LEA DX,msg2 ;读地址出错时给出出错信息 JMP InitPCI1 ;InitPCI4: AND CX,0FFFCH ;屏蔽cx寄存器中最后两位的信息 MOV IO_Bit8_BaseAddress,CX ;并保存其它位信息 RET;返回到CALL ModifyAddress InitPCI ENDP将虚地址转化为物理地址ModifyAddress PROC NEAR ADD COM_ADD,CX ADD PA_ADD,CX ADD PB_ADD,CX ADD PC_A

19、DD,CX RET ;8255芯片初始化 ModifyAddress ENDP Exit: MOV AH,4CH INT 21H END START四上机调试过程1硬件调试首先要进行连线，我们要将PC机的数据总线插入与实验箱的对应接口中。再在实验箱的相应位置插入PCI卡。8255芯片的C口接逻辑开关，B口接LED的B口作段选，C口接LED的A口作位选。8255芯片的CS片选信号线接PCI卡上的CS0, ，8255芯片A0、A1接在PCI卡的A0、A1上。这些连线不可随意连接，它的连接都有一定的根据和需要，所以要注意不能连错了。在实验之前我们在进行调试，由C口在开关处置数，然后观察数码管显示的数

20、据是否与初始状态的数相对应，或者是否有数据显示，如果数据显示正确的话，表示所接的硬件连线是正确的，可以正常使用了；否则表示接线有问题，需要进行相应改正，直至能正常使用。2软件调试在此部分，我们知道程序分为，8255初始化部分，读入开关量部分和显示出数字量部分。在实验前我们要做充分的准备，写出设计思路，画出程序流程图，然后编写正确的汇编程序，最后在与实验箱配套的集成环境下调试程序，当我们的程序编译链接通过后，便可以准备联机调试。在调试过程中如果发现有错误，则要返回程序中进行修改，完成后再次编译和链接，就这样的重复进行，直到没有出现编译错误之后就可以运行了。运行的时候也有可能出现问题，比如对寄存器

21、的使用不合法，程序的结构出现问题，或者是对于寄存器的重复使用导致数据混乱，循环不能正常的结束，以及死循环等问题。要解决这些问题就要对汇编有深入的理解，我们尽量使用结构简单的循环，分布编写程序，这样有助于我们程序的正确性，最后添加注释出可以减少问题的出现。3联机调试当软件和硬件都调试成功后，我们就要把二者连接起来调试，称之为联机调试，调试正确所得的结果就是程序设计的最终结果了。由于各个部件都单独调试正常，如果出现的结果和理论的有所不同，那么就要分析是硬件的问题还是软件的问题，并对相应的地方做出改动。首先将实验箱总电源开关打开，打开PC机上的集成软件。编译程序，编译通过后，单步调试，同时观察并记录

22、相关现象，以及各寄存器中值的变化。这样有利于我们发现错误并易于我们的修改。4调试的结果及问题的提出1）调试结果我们利用二进置逻辑开关来置数，分4次进行置数，每次可置4位二进制数据。以8位逻辑开关的低4位设置数据，第5位表示是否置入新的16位的二进制数据，6、7位设置数据对应数码管的位置。数据设置好后将第八位开关置1，使8255A可以从C口读入数据，LED显示器上会在相应位显示对应10进制的字型码，在此后当我们把第8位的开关再打到0时，我们会发现此时显示的是对应的16进制数。我们可循环再置另16位二进制数据。全速运行后，可以观测到数码管显示的数据。根据程序的设置，可以在全速运行时任意改变数据。2

23、）问题的提出（1）调试过程中LED没有反应？解决办法：检查PCI卡的位置有没有插错，再检查8255端口连线是否出错，C口接逻辑开关，B口作段选，A口作位选。在最后发现是由于粗心把连线接错位了，当把连线接正确后LED就有显示了。（2）LED显示器显示全为暗红色8字型，几乎不能辨认？在程序运行的过程中我们没有意识到指令运行的速度是很快的，所以导致新旧数据有重影，就是说前一次显示数据时为亮的二极管没有显示结束，导致新显示的数据看不清楚。在老师的指导下修改了程序，在每次输出段选和位选之前加禁止显示的指令mov dx,PA_ADD mov al,0ffh out dx ,al 使LED显示器显示为全灭，

24、这样再显示数据时会比较清楚，不会有重影出现了，显示也比较清淅。（3）LED显示时比较暗淡，数据显示的不清楚？增大了延时时间，设置 push cx ；mov cx,10h ，后改为100h，现象比较明显，显示的数据很清淅。（4）如何将二进制数对应的10进制数值和16进制值数值都显示，并且为交替显示？ 解决办法：在程序中做了一点修改，在PC7为0的时候，我们不是什么都不做，而是在LED上显示begin单元的内容，即它对应的16进制数。五、设计总结及问题讨论1总结在本次课程设计中，题目是数字二进制编码器，实现的是不同进制数字值的转换。完成此次课程设计我用到了逻辑开关，8255和LED等芯片，其中10

25、进制数的转换和16进制数的转换通过汇编程序实现。在课程设计结果中，逻辑开关的最高位有着非常重要的作用。当分4次输入不同位置上的4位数据时，逻辑开关的最高位为1，则表示置数，此时LED上显示的是它对应的10进制数；而再次将逻辑开关的最高位置为0时，LED上显示的就是它对变的16进制数，也就是说通过最高位的切换来完成一个二进制数同时转换为10进制数和16进制数，并交替显示。2问题讨论在调试的过程中，刚开始的时候LED没有反应，在检查过后发现原来是三个端口的连线接错了，当把线重新接好之后就行了。开始时候LED显示器显示全为暗红色8字型，这是由于前一次显示数据时为亮的二极管没有显示结束，导致新显示的数

26、据看不清楚。在老师的指导下修改了程序，最后程序终于调试成功。3. 体会与建议在课程设计的过程中我学会了微机原理的一些应用思想，设计思路，加深的对芯片功能与技术参数等的理解，这不仅巩固了我的微机方面的知识，也让我学到了许多相关的其它知识，这对我来说非常受用，还有一个大的体会就是课程设计也提高了我的思考和解决问题，以及动手的能力。此次课程设计是数字二进制编码器的实现，不仅用到了硬件方面的知识，又用到了软件方面的知识，我更深入的了解了8255芯片的功能，熟悉了它的使用方法，对LED显示器也有了比较深入的对其构造及功能的了解。这对于我们计算机学科的学生来说，这是非常有用的。由于使用集成的实验箱，使得本实验减少了很多复杂的连线，不同功能的芯片也使编程实现变得简单，减少了解决问题需要的时间。总之这是学习计算机基础且典型的综合应用型的设计。此次课程设计让我明白，要做好一件事要细心，有耐心，有好奇心和同学之间的有效合作以及向老师的请教都是不可缺少的，要将书本知识与实际操作紧密联系起来，提高我们的动手能力，在实践中更好的发现和解决问题，还有就是不懂得一定要善问，自己独立思考也很重要。设计者：程苏秦 完成时间：2009年2月