1、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
2、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） 82
3、55A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
4、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
5、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， 1D8D为数据输入端，1Q8Q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
6、0（低电平）；CP（CLK）：触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0D7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
7、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、CA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
8、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
9、，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
10、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(PC7PC4)和低4位(PC3PC0)，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： 74LS154 4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
11、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DATA SEGMENT DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ,DS:DATA START :MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,100
12、10000B OUT 96H,AL A0: IN AL,90H ;将A口的值1111 1110给AL NOT AL ;将AL取反 0000 0001 MOV BL,AL ;将AL值给BL，BL值为0000 0001 CMP AL,1 ;AL 值与1比较 JNZ A3 ;不为0跳转 A2: MOV DL,AL ;将AL值给DL,DL为0000 0001 OUT 92H,AL ;将AL从B口输出 IN AL,90H ;将A口的值送给AL NOT AL ;对AL取反 CMP AL,BL ; 将AL,BL 比较 JNZ A0 ;不为0跳转 MOV CX,20000 A1: LOOP A1 ; CX减1
13、，如不为0，则循环A1 MOV AL,DL ;将DL值给AL ROL AL,1 ;将AL值左移一位 JMP A2 ;跳转至 A2 A3: CMP AL,2 ;AL值与2比较 JNZ A6 ;不为0跳转 MOV AL,80H ;将80H值给AL A5: MOV DL,AL ;将AL值给DL OUT 92H,AL ;将AL值从B口输出 MOV CX,20000 A4: LOOP A4 ;CX减1，如不为0则循环A4 IN AL,90H ;将A口的值给AL NOT AL ;将AL取反 CMP AL,BL ;AL 与BL比较 JNZ A0 ;不为0跳转至A0 MOV AL,DL ;将DL值给AL RO
14、R AL,1 ;AL值右移一位 JMP A5 ;跳转至A5 A6: CMP AL,4 ;AL与4比较 JNZ A9 ;不为0跳转 MOV AL, 05H ;将05H给AL A8: MOV DL,AL ;将DL值给AL OUT 92H,AL ;AL值从B口输出 MOV CX,50000 A7: LOOP A7 ;CX值减1，不为0循环A7 IN AL,90H ;将A口的值给AL NOT AL ;将AL 取反 CMP AL,BL ;将AL与BL比较 JNZ A0 ;不为0跳转 MOV AL,DL ;DL值给AL ROL AL,1 ;AL值左移一位 JMP A8 ;跳转至A8 A9: CMP AL,
15、8 ;AL值与8比较 JNZ A12 ;不为0跳转 MOV AL,0A0H ;将0A0H值给AL A11: MOV DL,AL ;将AL值给DL OUT 92H,AL ;将AL从B口输出 MOV CX,50000 A10: LOOP A10 ;CX减1若不为0，则循环A10 IN AL,90H ;将A口值给AL NOT AL ;将AL取反 CMP AL,BL ;将AL于BL比较 JNZ A0 ;不为0跳转 MOV AL,DL ;将DL值给AL ROR AL,1 ;AL值右移一位 JMP A11 ;跳转至A11 A12: CMP AL,10H ;AL值与10H 比较 JNZ A17 ;不为0跳转
16、 A16: MOV AL,18H ;将18H给AL A14: MOV DL,AL ;将AL值给DL OUT 92H,AL ;将AL值从B口输出 MOV CX,60000 A13: LOOP A13 ;CX减1，若不为0则循环A13 IN AL,90H ;将A口值给AL NOT AL ;将AL 取反 CMP AL,BL ;AL与BL 比较 JNZ A0 ;不为0跳转至A0 MOV AL,DL ;将DL值给AL CMP AL,81H ;AL值与81H比较 JZ A16 ;为0跳转至A16 AND AL,0F0H ;AL值与0F0H值取与所得值放在AL中 MOV CX,0 MOV CH,AL ;将A
17、L值给CH ROL CH,1 ;将CH值左移一位 MOV AL,DL ;将DL值给AL AND AL,0FH ;将AL值与0FH取与所得值放入AL中 MOV CL,AL ;将AL值给CL ROR CL,1 ;将CL值右移一位 ADD CH,CL ;将CH与CL值相加所得值给CH MOV AL,CH ;将CH值给AL JMP A14 ;跳转至A14 A17: CMP AL,20H ;将AL值与20H比较 JNZ A0 ;不为0跳转 A19: MOV AL,81H ;将81H值给AL A20: MOV DL,AL ;将AL值给DL OUT 92H,AL ;将AL值从B口输出 MOV CX,5000
18、0 A18: LOOP A18 ;CX减1若不为0，则循环A18 IN AL,90H ;将A口值给AL NOT AL ;将AL取反 CMP AL,BL ;AL与BL比较 JNZ A0 ;不为0跳转 MOV AL,DL ;将DL值给AL CMP AL,18H ;将AL与18H比较 JZ A19 ;为0跳转至A19 AND AL,0F0H ;将AL值与0F0H相与所得值给AL MOV CX,0 MOV CH,AL ;将AL值给CH ROR CH,1 ;将CH值右移一位 MOV AL,DL ;将DL值给AL AND AL,0FH ;将AL值与0FH相与所得值给AL MOV CL,AL ;将AL值给C
19、L ROL CL,1 ;将CL值左移一位 ADD CH,CL ;将CH与CL值相加所得值给CH MOV AL,CH ;将CH 值给AL JMP A20 ;跳转至A20 RET CODE ENDS END START 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 90H 1001 0 0 0 0 B口 92H 1001 0 0 1 0 C口 94H 1001 0 1 0 0 控制口 96H 1001 0 1 1 0七.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，
20、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
21、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。
