硬件课程设计报告.docx

1、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

2、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 11.1. 实验设计可行性分析 11.2. 实验设计最后要实现的各种效果 12. 总体方案 12.1. 主要器件原理及功能 12.2. 各芯片在数码显示系统中的作用 33. 硬件设计 4

3、3.1. 系统主要模块 43.1.1. 地址译码模块 43.1.2. 显示模块 53.2. 总的实验原理图 54. 软件设计 64.1. 程序流程图 64.2. 程序代码 75. 结论 17参考文献 181 王惠忠 微机原理及接口技术 2008年03月01日 181. 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

4、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

5、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=64B RAM，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（

6、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

7、入端时，74LS138还可作数据分配器 图 22 引脚图LED数码显示管：LED(Light Emiting Diode)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

8、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 252.2. 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

9、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 338279芯片与6个LED数码显示管一一相连

10、，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RL0RL7接通高电平有效，SL0SL3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 Y4.2. 程序代码Z8279 EQU 212HD8279 EQU 210HLEDMOD EQU 00 ;左边输入,八位显示，外部译

11、码八位显示LEDFEQ EQU 38H ;扫描频率CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODE PUSH CS POP DSSTART: ;初始化MOV DX,Z8279MOV AL,LEDMODOUT DX,ALMOV AL,LEDFEQOUT DX,ALMOV DX,D8279MOV AL,06HOUT DX,ALMOV DX,D8279 MOV AL,06HOUT DX,ALMOV DX,D8279 MOV AL,06HOUT DX,ALMOV DX,D8279 MOV AL,06HOUT DX,ALMOV DX,D8279 MOV AL,06HOUT DX,AL

12、MOV DX,D8279 MOV AL,06H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,06H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,06H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,06H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,06H OUT DX,AL ;使数码管都显示为1 MOV CX,60000 ;延时 LOOP1: NOP LOOP LOOP1 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV

13、DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,5BH OUT DX,AL ;使数码管都显示为2 MOV CX,60000LOOP2: NO

14、P LOOP LOOP2 ;延时 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV

15、 DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,4FH OUT DX,AL ;使数码管都显示为3 MOV CX,60000LOOP3: NOP LOOP LOOP3 ;延时 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D

16、8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,66H OUT DX,AL ;使

17、数码管都显示为4 MOV CX,60000LOOP4： NOP LOOP LOOP4 ;延时 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,6DH OUT DX,AL ;是右边第一个数码管显示为5 MOV CX,60000LOOP6: NOP LOOP LOOP6 ;延时 MOV DX,D8279 MOV AL,7DH OUT DX,AL ;使右边第二个数码管显示为6 MOV CX,60000LOOP7: NOPLOOP LOOP7 ;延时 MOV

18、DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL ;第三、四个数码管被切掉了 MOV DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL ;是右边第三个数码管显示为7 MOV CX,60000 LOOP8: NOP LOOP LOOP8 ;延时 MOV DX,D8279 MOV AL,7FH OUT DX,AL ;使右边第四个数码管显示为8 MOV CX,60000LOOP9: NOP LOOP LOOP9 ;延时 MOV DX,D8279 MOV AL,6FH OUT DX,AL ;使右边第五个数码管显示为

19、9 MOV CX,60000LOOP10: NOP LOOP LOOP10 ;延时 MOV DX,D8279 MOV AL,3FH OUT DX,AL ;使右边第六个数码管显示为0 MOV CX,60000 LOOP11: NOP LOOP LOOP11 ;延时 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,60000LOOP12: NOP LOOP LOOP12 MOV DX,D8279 MOV AL,40

20、H OUT DX,AL MOV CX,60000LOOP13: NOP LOOP LOOP13 MOV DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,08H OUT DX,AL MOV CX,60000 LOOP14: NOP LOOP LOOP14 MOV DX,D8279 MOV AL,40H OUT DX,AL MOV CX,60000LOOP15: NOP LOOP LOOP15 MOV DX,D8279 MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,60

21、000LOOP16: NOP LOOP LOOP16 MOV DX,D8279 MOV AL,40H OUT DX,AL ;是数码管实现一个波浪式显示 MOV CX,60000 LOOP17: NOP LOOP LOOP17 ;延时 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,60000LOOP18: NOP LOOP LOOP18 MOV DX,D8279 MOV AL,40H OUT DX,AL MOV

22、 CX,60000LOOP19: NOP LOOP LOOP19 MOV DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,07H OUT DX,AL MOV DX,D8279 MOV AL,08H OUT DX,AL MOV CX,60000 LOOP20: NOP LOOP LOOP20 MOV DX,D8279 MOV AL,40H OUT DX,AL MOV CX,60000LOOP21: NOP LOOP LOOP21 MOV DX,D8279 MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,60000LOOP22: NOP

23、LOOP LOOP22 MOV DX,D8279 MOV AL,40H OUT DX,AL ;是数码管实现一个波浪式显示 MOV CX,60000 LOO23: NOP LOOP LOOP23 ;延时 JMP START ;跳转循环CODE ENDS END5. 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

24、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

25、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

26、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,20037 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,20068 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