微型计算机技术及应用.docx
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微型计算机技术及应用
微型计算机技术及应用
课程设计
课程题目：
跑马灯的设计与实现
学院：
物理电气信息学院
专业：
电子信息工程
班级：
电子信息工程
（1）班
姓名：
刘丽丽12013241930
刘浩12013241979
李云鹏12013241932
指导老师：
李春树
完成日期：
2015年12月7日
跑马灯的设计与实现
一实验目的
1.巩固和加深课堂所学知识；熟悉各种指令的应用及条件；
2.深入了解与掌握8086微处理器、8255A、74ls154和74LS273的工作原理
3.通过走马灯的设计与制作，深入了解与掌握利用可编程8255A进行
开关量控制的原理与方法。
二实验要求
1．产生6种彩灯（8位LED）的走马灯花样；
2．键控（或拨码开关控制）发光实验。
通过按下不同的开关来控制灯的不同的走向。
三实验内容
1．进行走马灯的系统电路设计，掌握基本原理；
2．利用PROTEUS软件画出电路原理图；
3．进行走马灯的控制程序设计（采用ASM语言）；
4.将程序导入8086中进行仿真，完成4种不同的走向。
四程序流程图
Y
N
五.设计原理与硬件电路
1.功能分析
此次课程设计具体功能为：
（1）采用不同的开关作为输入信号，8个LED灯作为输出信号。
（2）当按下不同的开关时（每次只能按下一个开关，不能同时按下多个开关）LED灯会出现不同的闪烁方式。
当开关断开始，LED灯自动熄灭。
2.实验原理（系统连接图的设计）
8255A是一种通过可编程并行I/O接口芯片。
广泛用于几乎所有系列的微机系统中,8255A具有三个带锁存或缓冲的数据端口,可与外设并行进行数据交换,8255A有多种操作方式,通用性较强,可为CPU与外设之间提供输入/输出通道。
8255A和各端口内具有中断控制逻辑,在外设与CPU之间可用中断方式进行信息交换,使用条件传输方式时可用“联络”线进行控制。
在实验中,我们运用8255为CPU与外设之间提供输入输出输出通道来实现对走马灯花样变换的控制。
8086微处理器，选择最小工作模式，所有的总线控制信号均由8086产生；8086CPU的地址\数据总线AD15-AD0和地址\状态总线A16/S3-A19/S6是复用的，必须通过地址锁存器把地址总线和数据总线分离。
走马灯模拟电路原理如图1所示。
模块包括8个LED彩灯、三个74LS273、一个74LS154和若干电阻及开关。
用LED可以观测在不同按键输入下，走马灯花样的变化效果。
如图1所示我们利用软件输入信号，通过8255端口扩展芯片和74LS273芯片，调节输出端口的电平变化，来控制共阴极的LED灯的亮与灭，实现走马灯花样变化。
图一
接线说明：
8255A共有三个8位端口，A口、B口和C口。
在本电路中，B口8个输出管脚PB7-PB0分别接8个并联的LED彩灯反馈跑马灯的发光方式；A口8个管脚PA7-PA0分别接8个并联的开关控制选择走马灯的发光方式。
3个74LS273的D0-D7接输入端，是信号的输入。
74LS154是4线-16线的译码器，具有选片作用，ABCD四个端口是输出端口，分别接到74LS273的输入端，E1和E2是低电平有效。
2．锁存控制电路
锁存控制电路电路如图2所示，在微控制器单元（MCU）中，寄存器是十分重要的资源。
寄存器的主要作用是快速寄存算术逻辑运算单元（ALU）运算过程中的数据，其锁存功能利用74LS273来实现，74LS273是一种带清除功能的8D触发器，1D~8D为数据输入端，1Q~8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作数据锁存器，地址锁存器。
第一脚WR：
主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；
CP（CLK）：
触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0~D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0~D7的数据不变。
CPU向外部发出地址锁存允许信号，从而使74LS273锁存地址信号，在通过译码芯片74LS154控制接口芯片8255A，在此系统中充当一个桥梁的作用。
这部分电路将相应信号传送给8255A的A0、A1和CS片选，进而CPU开始控制8255A从而驱动发光二极管显示不同的样式。
如下图为仿真图中的锁存部分
3）可编程并行通信接口芯片8255A
8255A的芯片引脚图如上图所示
8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如下:
D0--D7:
三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。
CS：
片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。
RD：
读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。
WR：
写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。
PA0--PA7：
A口输入/输出线。
PB0--PB7：
B口输入/输出线。
PC0--PC7：
C口输入/输出线。
RESET：
复位信号线。
A1、A0：
地址线，用来选择8255内部端口。
GND：
地线。
8255内部包括三个并行数据输入/输出端口，两个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位总线缓冲器。
各部分功能概括如下：
（1）端口A、B、C
A口：
是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。
B口：
是一个8位数据输入/输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。
C口：
是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器（输入不锁存）。
（2）工作方式控制电路
工作方式控制电路有两个，一个是A组控制电路，另一个是B组控制电路。
A组控制电路用来控制A口和C口的上半部分（PC7-PC4）。
B组控制电路用来控制B口和C口的下半部分（PC3-PC0）。
（3）总线数据缓冲器
总线数据缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为8255与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。
（4）读/写控制逻辑电路
读/写控制逻辑电路接受CPU发来的控制信号RD、WR、RESET、地址信号A1-A0等，然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，发往CPU，或者将CPU送来的数据写入端口。
8255A有3种基本的工作方式：
方式0：
基本的输入输出方式（无条件）；端口A、端口B、端口C均可使用；
方式1：
选通的输入输出方式；（查询）端口A、端口B可以用。
方式2：
双向的传输方式，只有端口A可以使用。
方式0也叫基本输入/输出方式。
这种方式，不需要应答联络信号，端口A、端口B和端口C的高4位及低4位都可以作为输入或输出端口。
方式0的应用场合有无条件传送和查询传送2种；故根据我们系统设计的要求，综上所述，选择8255A的A,B口为工作方式0，其中A口作为输入、B口作为输出。
8255A的3种基本工作方式由方式控制字来决定，D7＝1（特征位）表明是设定方式选择控制字；D7=0，则表示是端口C按位置位/复位控制字。
端口C分成高4位（PC7～PC4）和低4位（PC3～PC0），可分别设置成输入端口或输出端口；端口C的高4位与端口A配合组成A组，端口C的低4位与端口B配合组成B组。
根据系统设计得出8255A的方式选择控制字，以及将A口设置为输入，B口设置为输出的PROTEUS仿真图如图所示：
74LS1544线-16线译码器
将4个二进制编码输入译成16个彼独立的输出之一
将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现调节功能-将4个二进制编码输入译成16个彼独立的输出之一
将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现调节功能
原理：
这种单片4线--16线译码器非常适合用于高性能的存储译码器。
当两个选通输入G1和G2为低时，它可将4个二进制编码的输入译成16个互独立的输出之一。
实现解调功能的办法是：
用4个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。
当任何一个选通是高时，所有输出都为高。
6.软件及源程序
本次试验程序采用MASM软件进行调试，如图为程序运行调试成功的截图
7.实验源程序及注释
DATASEGMENT
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVAL,10010000B
OUT96H,AL
A0:
INAL,90H;将A口的值11111110给AL
NOTAL;将AL取反00000001
MOVBL,AL;将AL值给BL，BL值为00000001
CMPAL,1;AL值与1比较
JNZA3;不为0跳转
A2:
MOVDL,AL;将AL值给DL,DL为00000001
OUT92H,AL;将AL从B口输出
INAL,90H;将A口的值送给AL
NOTAL;对AL取反
CMPAL,BL;将AL,BL比较
JNZA0;不为0跳转
MOVCX,20000
A1:
LOOPA1;CX减1，如不为0，则循环A1
MOVAL,DL;将DL值给AL
ROLAL,1;将AL值左移一位
JMPA2;跳转至A2
A3:
CMPAL,2;AL值与2比较
JNZA6;不为0跳转
MOVAL,80H;将80H值给AL
A5:
MOVDL,AL;将AL值给DL
OUT92H,AL;将AL值从B口输出
MOVCX,20000
A4:
LOOPA4;CX减1，如不为0则循环A4
INAL,90H;将A口的值给AL
NOTAL;将AL取反
CMPAL,BL;AL与BL比较
JNZA0;不为0跳转至A0
MOVAL,DL;将DL值给AL
RORAL,1;AL值右移一位
JMPA5;跳转至A5
A6:
CMPAL,4;AL与4比较
JNZA9;不为0跳转
MOVAL,05H;将05H给AL
A8:
MOVDL,AL;将DL值给AL
OUT92H,AL;AL值从B口输出
MOVCX,50000
A7:
LOOPA7;CX值减1，不为0循环A7
INAL,90H;将A口的值给AL
NOTAL;将AL取反
CMPAL,BL;将AL与BL比较
JNZA0;不为0跳转
MOVAL,DL;DL值给AL
ROLAL,1;AL值左移一位
JMPA8;跳转至A8
A9:
CMPAL,8;AL值与8比较
JNZA12;不为0跳转
MOVAL,0A0H;将0A0H值给AL
A11:
MOVDL,AL;将AL值给DL
OUT92H,AL;将AL从B口输出
MOVCX,50000
A10:
LOOPA10;CX减1若不为0，则循环A10
INAL,90H;将A口值给AL
NOTAL;将AL取反
CMPAL,BL;将AL于BL比较
JNZA0;不为0跳转
MOVAL,DL;将DL值给AL
RORAL,1;AL值右移一位
JMPA11;跳转至A11
A12:
CMPAL,10H;AL值与10H比较
JNZA17;不为0跳转
A16:
MOVAL,18H;将18H给AL
A14:
MOVDL,AL;将AL值给DL
OUT92H,AL;将AL值从B口输出
MOVCX,60000
A13:
LOOPA13;CX减1，若不为0则循环A13
INAL,90H;将A口值给AL
NOTAL;将AL取反
CMPAL,BL;AL与BL比较
JNZA0;不为0跳转至A0
MOVAL,DL;将DL值给AL
CMPAL,81H;AL值与81H比较
JZA16;为0跳转至A16
ANDAL,0F0H;AL值与0F0H值取与所得值放在AL中
MOVCX,0
MOVCH,AL;将AL值给CH
ROLCH,1;将CH值左移一位
MOVAL,DL;将DL值给AL
ANDAL,0FH;将AL值与0FH取与所得值放入AL中
MOVCL,AL;将AL值给CL
RORCL,1;将CL值右移一位
ADDCH,CL;将CH与CL值相加所得值给CH
MOVAL,CH;将CH值给AL
JMPA14;跳转至A14
A17:
CMPAL,20H;将AL值与20H比较
JNZA0;不为0跳转
A19:
MOVAL,81H;将81H值给AL
A20:
MOVDL,AL;将AL值给DL
OUT92H,AL;将AL值从B口输出
MOVCX,50000
A18:
LOOPA18;CX减1若不为0，则循环A18
INAL,90H;将A口值给AL
NOTAL;将AL取反
CMPAL,BL;AL与BL比较
JNZA0;不为0跳转
MOVAL,DL;将DL值给AL
CMPAL,18H;将AL与18H比较
JZA19;为0跳转至A19
ANDAL,0F0H;将AL值与0F0H相与所得值给AL
MOVCX,0
MOVCH,AL;将AL值给CH
RORCH,1;将CH值右移一位
MOVAL,DL;将DL值给AL
ANDAL,0FH;将AL值与0FH相与所得值给AL
MOVCL,AL;将AL值给CL
ROLCL,1;将CL值左移一位
ADDCH,CL;将CH与CL值相加所得值给CH
MOVAL,CH;将CH值给AL
JMPA20;跳转至A20
RET
CODEENDS
ENDSTART
8255A端口地址：
由于8086的A1和A2与8255A的A0和A1形成错位连接，形成4个偶地址，即如下：
端口地址A1A0
A口90H10010000
B口92H10010010
C口94H10010100
控制口96H10010110
七.课程设计过程中遇到的问题：
1.在开始的PROTEUS系统结构连线中，由于对该软件接触较少，所以对它的元件库不太熟悉，因此走了很多弯路。
2.8255A的芯片选择信号引脚CS连接译码器的Q0端，接受来自译码器的一个输出的低电平，但是这个引脚却始终为高电平，导致8255A的读信号和写信号不能正常完成。
在多次尝试后都不行，最后我将译码器的Q0端与8255A的CS端直接用导线连接起来却达到了效果。
8.实验心得及体会
通过本次课程设计，我进一步的了解和掌握了各种理论知识，如MASM和PROTEUS软件的使用及汇编语言的程序设计，同时也更深刻的认识到8086，8255A等一些芯片的工作原理，，加强了自己的动手能力，学会了如何用自己学的知识去处理一些实际问题，如何去处理一些常见的错误。
通过自己动手完成这次试验我明白了，只有自己做出来的才是自己的。
更加广泛的知道了一些芯片的功能和使用时的注意事项。
虽然这次课程设计成功完成了，但是在课程设计过程中，我也遇到了不少的问题。
一开始，由于对PROTEUS软件不太熟悉，在硬件连接的过程中，走了不少弯路，在连线时，由于不下心将两根不同的线头连在了一起，最后的LED灯却怎么也达不到预期效果，多次调试都不能成功，最后计息检查了电路才发现了这个错误，可见，做任何事都要认真，仔细，要不然就会出现问题。
在利用MASM软件调试的过程中，程序的出现了很多逻辑和语法错误，经过向同学请教，共同商讨，最终将程序调试成功。
这次课程设计使我明白了很多，首先做事要足够的细心和耐心，做实验不仅仅考验的是我们的理论知识，更加锻炼了我们的动手能力和心理素质，以及团结合作的能力，
总之，尽管我这次的课程设计成功了，但是仍然存在着不足，对书中的指令掌握的还不够好，自己的编程能力还很薄弱，需要以后不断的努力。
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