节日彩灯设计.doc

精品文档 第一章 绪论1.1设计要求1）从两边向中间点亮或从中间向两边点亮，依次循环不止，彩灯的亮灭滚动至少有四组动态变化。2）亮灭时间为0.25S。3）用一个开关控制彩灯的工作与否1.2 设计目的通过课程设计使学生更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识，提高应用微机解决问题的能力，加深对微机应用的理解。通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。为以后学生结合专业从事微机应用设计奠定基础。1.3 设计的原始资料及依据查阅可编程并行芯片8255、中断控制等其他相关资料。用简单的输入输出端口等硬件，结合实际彩灯的亮灭控制过程进行设计，要求至少有四组变化过程。第二章 硬件设计2.1硬件原理2.1.1 8086系统简介18086 系统概述Intel8086是16位的微处理器（理论学习中为8088，其内部总线为16位，外部总线为8位，故称为准16位微处理器），它采用HMOS工艺40条引脚封装。8086工作时使用5V电源，时钟频率5MHz（8086-1为10MHz，8086-2为8MHz）它有20根地址线，故可寻址的内存空间为1MB。28086CPU的引脚功能8086 CPU 采用双列直插式的封装形式，有40条引脚。8086 CPU采用了分时复用的地址/数据总线，所以有一部分引脚具有双重功能。为了适应不同的应用环境，8086 CPU 有两种工作方式：最大方式(MX)和最小方式(MN)，这由引脚33(MN/MX)加以控制。最小方式适用于单微处理器组成的小系统，在这种系统中，所有的总线控制信号都直接由8086/8088 产生；最大方式适用于多微处理器组成的大系统，它包含两个或多个微处理器，其中一个就是8086 ，称为主处理器，其他的处理器则称为协处理器， 其具体引脚功能见表2.1。表2.1 8086CUP引脚功能说明引脚名称功能引脚名称功能AD0AD15分时复用的双向、三态地址/数据线BHE/S7三态输出高8位数据有效/状态复用AD19/S6AD16/S3分时复用，输出引脚INTR输入，可屏蔽请求NMI输入，非可屏蔽请求GND地线（两个）CLK输入，时钟READY准备就绪，输入REST输入，复位INTA(QS1)输出，中断响应TEST输入，测试低电平有效DEN(S0)三态输出，数据允许信号ALE(QS0)输出，地址锁存允许WR(LOCK)三态输出，写DT/R(S1)三态输出，数据发送/接收控制信号MN/MX决定工作模式M/IO(S2)三态输出，存储器/IO端口HOLD(RQ0/GT输入总线请求HLDA(RQ1/GT1)总线请求响应，输出RD三态输出，读8086CPU的40条引脚如图2.1。GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINRCLKGNDVccAD15AD16/S3AD17/S4AD18/S5AD19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WRM/IO(S2)DT/R(S1)DEN(S0)ALE(QS0)INTA(QS1)TESTREADYREST图2.1 8086CPU引脚图12345678910111213141516171819208086403938373635343332313029282726252423222138086系统的内部结构Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性：(1) 8086CPU数据总线为16位，8088CUP数据总线为8位。(2) 地址总线都是20位，低16位用于数据总线复用，可直接寻址为1MB的存储空间。(3) 有16位的端口地址，可以寻址64KB的I/O端口。(4) 有99条基本指令，指令功能强大(5) 有9种基本寻址方式。(6) 可以处理内部和外部中断，外部中断源多达256个。(7) 兼容性好，与80*86，8085在源程序一级兼容。(8) 8086/8088标准主频为5MHz，8086/8088-2主频为8MH。(9)支持单处理器或多处理器系统工作。实验中是以Intel386EX微处理器为核心，来模拟8086处理器来进行系统的测试工作8086系统具体内部结构如图2.2所示。地址总线数据总线地址加法器通用寄存器AXBXCXDXSPBPDISIAHALBHBLDHDLCHCLALU数据总线外部总线指令列队123456执行部件EU总线接口部件BIU总线控制逻辑执行部分控制电路运算寄存器标志ALUCSDSSSESIP内部暂存器图2.2 CPU8086内部结构图48086CPU寄存器结构8086CPU中有14个16位的寄存器,其中有4个16位的通用寄存器,2个16位指针寄存器,2个16位变址寄存器,1个16位指令指针及1个16位标志寄存器(仅用9位)。1) 通用寄存器:通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，数据寄存器DX四个寄存器，位于CPU的EU中，每个数据寄存器可存放16位操作数，也可拆成两个8位寄存器，用来存放8位操作数。表2.2 通用寄存器的特殊用途和隐含属性寄存器名称特殊用途及隐含性质AX在输入输出指令中作数据寄存器，不能隐含在乘法指令中存放被乘数或乘积，在除法指令中存放被除数或商，能隐藏AH在LAHF指令中，作目标寄存器，能隐藏AL在输入/输出指令中作数据寄存器，不能隐藏在十进制运算指令中作累加器，能隐含在XLAT指令中作累加器，能隐含BX在间接寻址中作基址寄存器，不能隐含在XLAT指令中作基址寄存器，能隐含CX在串操作指令和LOOP指令中做计数器，能隐含CL在移位/循环移位指令中作移位次数计数器，不能隐含DX在字乘法/除法指令中存放乘积高位或被除数高位或余数，能隐含在间接寻址的输入/输出指令中作地址寄存器，不能隐含2）指针和变址寄存器指针和变址寄存器包括：堆栈指针SP、基址指针BP、源变址寄存器SI、和目的变址寄存器DI四个16位寄存器，可以来存放数据和地址。表2.3 指针和变址寄存器的特殊用途和隐含性质寄存器名称特殊用途及隐含性质SI在字符串运算指令中作源变址寄存器，能隐含在间接寻址中作变址寄存器，不能隐含DI在字符串运算指令中作目标变址寄存器，能隐含在间接寻址中作变址寄存器，不能隐含BP在间接寻址中基址指针，不能隐含SP在堆栈操作中作堆栈指针，能隐含3）段寄存器段寄存器包括：代码段寄存器CS，用于存放当前代码段的段地址；数据段寄存器DS，用于存放当前数据段的段地址；附加段寄存器ES，用于存放当前附加段的地址；堆栈段寄存器SS，用于存放当前堆栈段的段地址。这些段寄存器彼此不能互换，每个段寄存器在8086存储寻址空间中规定了64KB的存储快。该64KB存储快叫做段寄存器的当前段。4）专用寄存器包括指令指针寄存器（IP）和标志寄存器（FR）。指令指针寄存器（IP）：用来存放要取的下一条指令在当前代码段中的偏移地址，程序不能直接访问IP，在程序运行过程中，BIU可修改IP中内容。指令指针寄存器每执行一次取操作，将自动加1，使它指向下一条要取的内存单元。标志寄存器（FR）：尽定义了9位，其中6位用作状态标志，3位用作控制标志。15 0OFDFIFTFSFZFAFPFCF5）状态标志位进位标志CF：当前加法运算有进位，减法运算有借位时，CF=1，否则CF=0。辅助进位标志AF：在字节操作时，低4位向高4位有进位（加法）或有借位（减法）；在字操作时，低字节向高字节有进位（加法）或有借位（减法）时，则，AF=1，否则AF=0。奇偶校验标志PF：当运算结果低8位“1”的个数为偶数时，PF=1，否则PF=0。零标志ZF：当运算结果为0时，ZF=1，否则ZF=0。溢出标志OF：在有符号数的算术运算时，当运算结果有溢出时，OF=1，否则0F=0。符号标志SF：在有符号数的算术运算时，当运算结果为负时，SF=1，否则SF=0。6）控制标志位方向标志DF：当DF=0时，在串操作指令中，进行自动增址操作；当DF=1时，在串操作指令中，进行自动减址操作。中断允许标志IF：当IF=0时，禁止响应可屏蔽中断；当IF=1时，允许响应可屏蔽中断。单步陷阱标志TF：当TF=1时，表示进入单步工作方式；当TF=0时，表示正常执行。2.1.2 8255芯片简介一 8255芯片概述在计算机系统中，CPU和外部设备要进行数据的传输，必须采用接口电路来实现，8255并行接口就是利用并行传输方式，所谓并行传输方式就是同时在多根传输线上，数据以字节或字为单位进行传送，在并行传送方式下，外设必须通过并行接口与系统总线相连接。在并行接口中，通常采用可编程并行接口芯片与主机相连接。Intel8255A就是应用最广泛的典型可编程并行接口芯片之一2.1.2 8255芯片的引脚功能如图2.3所示1234567891011121314151617181920PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VSSPB7PB6PB5PB4PB38255A4039383736353433323130292827262524232221图5.3 8255A引脚图1、与外部设备端相连的引脚1) PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。 2) PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 3) PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。2、与CPU相连的引脚1) RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。 2) D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。3) :片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯。 4) :读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 5) :写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写8255。 如图2.4 8255芯片的内部结构图2.4 8255A内部结构8位内部数据总线A组控制A组端口A(8)B 组端口B(8)A组端口C上半部(4)B组端口C下半部(4)B组控制A0A1RESET外设接口内部逻辑CPU端口I/OPA7PA0I/OPA7PA0I/OPA7PA0I/OPA7PA0DB数据总线缓冲器读/写控制逻辑 1) 数据接口8255A3个8位数据接口，即接口A，接口B和接口CA端口：包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。B端口：包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。C端口：包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器(输入没有锁存器)。2）A组控制和B组控制这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。方式控制字的高5位决定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。A组控制电路控制A口和C口上半部，B组控制电路控制B口和C口下半部。3）读写控制逻辑电路用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。4）数据总线缓冲器这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255与微机系统数据总线的接口。输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。2.5 8255芯片的控制字功能控制0：位操作1：方式选择76543210端口C下半部分输入为1，输出为0端口B输入为1，输出为0方式选择-方式0，1-方式1端口C上半部分输入为1，输出为0端口A输入为1，输出为0方式选择00：方式001：方式11X：方式2图2.5 8255A的方式选择控制字2.2硬线连接2.2.1 实际接线图D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1PC5PC6PC7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC48255AD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15K0K1K2开关及LED显示单元系统总线XD0XD1XD2XD4XD5XD6XD7XA1XA2IOW#IOR#IOY1系统第三章 程序设计;=; 文件名: 节日彩灯设计.ASM; 功能描述: ;从两边向中间点亮或从中间向两边点亮，依次循环不止，彩灯的亮灭滚动;至少有四组动态变化。;亮灭时间为0.25S。;用一个开关控制彩灯的工作与否;=SSTACK SEGMENT STACK ;堆栈段定义 DW 32 DUP (?)SSTACK ENDS ;堆栈段定义结束CODE SEGMENT ;代码段定义 ASSUME CS:CODESTART: MOV DX,0646H ;8255初始化，将控制口地址传送到DX MOV AL,89H ;A、B口输出 C口输入 工作方式0的控制字 OUT DX,AL ;将控制字传送到控制口 TEST1: MOV DX, 0644H ;检测开关是否置于打开,将8255的C口地址赋DX IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,01H ;检测开关是否打开 JNZ OPEN ;开关为1则向下执行OPEN JMP DONE ;若开关为0则跳转DONEOPEN: MOV BX,0180H ;第一种模式0000 0001 1000 0000 MOV CX,2 ;第一种模式循环两次MODE1: MOV DX, 0644H ;检测开关状态 IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,01H ;检测开关是否打开 JZ GUANJI ;如果检测开关为0的话则跳转GUANJI MOV DX, 0644H ;检测暂停开关状态,将8255的C口地址赋DX IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,02H ;检测暂停开关是否开启 JZ MODE1MOV DX,0640H ;输出端高位向左循环 MOV AL,BH ;将BX的高八位0000 0001传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的0000 0001传送给8255的A口1.准备阶段 ROL BH,1 ;BH逻辑左移1位MOV DX,0642H ;输出端低位向右循环 MOV AL,BL ;将BX的低八位1000 0000传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的1000 0000传送给8255的B口 CALL SEC ;启动延时 ROR BL,1 ;BL逻辑循环右移1位2.早期介入原则； CMP BL,01H ;将BL中的数值与0000 0001比较目前，获得人们的偏好、支付意愿或接受赔偿的意愿的途径主要有以下三类：从直接受到影响的物品的相关市场信息中获得；从其他事物中所蕴含的有关信息间接获得；通过直接调查个人的支付意愿或接受赔偿的意愿获得。 JNZ MODE1 ;如果不相等则继续执行MODE1（3）介绍评价对象的选址、总图布置、水文情况、地质条件、工业园区规划、生产规模、工艺流程、功能分布、主要设施、设备、装置、主要原材料、产品（中间产品）、经济技术指标、公用工程及辅助设施、人流、物流等概况。 LOOP MODE1 ;循环MODE12.间接市场评估法 MOV BX,03C0H ;第二种模式0000 0011 1100 0000 MOV CX,2 ;第二种模式循环两次MODE2: MOV DX, 0644H ;检测开关状态 IN AL, DX ;将C口值赋给AL（6）生态保护措施能否有效预防和控制生态破坏。 TEST AL,01H ;检测开关是否打开建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法（国家安全生产监督管理总局令第36号）第四条规定建设项目安全设施必须与主体工程“同时设计、同时施工、同时投入生产和使用”。安全设施投资应当纳入建设项目概算。并规定在进行建设项目可行性研究时，应当分别对其安全生产条件进行论证并进行安全预评价。 JZ GUANJI ;如果检测开关为0的话则跳转GUANJI MOV DX, 0644H ;检测暂停开关状态,将8255的C口地址赋DX（一）建设项目环境影响评价的分类管理 IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,02H ;检测暂停开关是否开启疾病成本法和人力资本法将环境污染引起人体健康的经济损失分为直接经济损失和间接经济损失两部分。直接经济损失有：预防和医疗费用、死亡丧葬费；间接经济损失有：影响劳动工时造成的损失（包括病人和非医务人员护理、陪住费）。这种方法一般通常用在对环境有明显毒害作用的特大型项目。 JZ MODE2 MOV DX,0640H ;输出端高位向左循环,将8255的A口地址赋DX环境敏感区，是指依法设立的各级各类自然、文化保护地，以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。 MOV AL,BH ;将BX的高八位0000 0011传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的0000 0011传送给8255的A口 ROL BH,1 ;BH逻辑左移一位 MOV DX,0642H ;输出端的低位向右循环,将8255的B口地址赋DX MOV AL,BL ;将BX的低八位1100 0000传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的1100 0000传送给8255的B口 ROR BL,1 ; BL逻辑右移一位 CALL SEC ;启动延时CMP BL,03H ;将BL中的数值与0000 0011比较 JNZ MODE2 ;如果不相等，则继续跳转MODE2 LOOP MODE2 ;如果相等，再循环执行一次MODE2MODE3: MOV DX, 0644H ;检测开关状态 IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,01H ;检测开关是否打开JZ GUANJI ;如果检测开关为0的话则跳转GUANJI MOV DX, 0644H ;检测暂停开关状态,将8255的C口地址赋DX IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,02H ;检测暂停开关是否开启 JZ MODE3 MOV DX,0640H ;第三种模式1100 0000 0000 0011 MOV AL,BH ;将BX的高八位1100 0000传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的1100 0000传送给8255的A口 ROR BH,CL ;BH逻辑左移2位MOV DX,0642H ;输出端的低位向右循环,将8255的B口地址赋DX MOV AL,BL ;将BX的低八位0000 0011传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的0000 0011传送给8255的B口 CALL SEC ;启动延时 MOV CL,2 ;将2传送给CL ROL BL,CL ;BL循环左移CL中的数值位TEST BL,0C0H ;将BL中的数值与1100 0000比较 JZ MODE3 ;如果不相等则继续执行MODE3 MOV BX,8001H ;第四种模式为1000 0000 0000 0001 MOV CX,2 ;第四种模式循环两次MODE4:MOV DX, 0644H ;暂停开关是否置于打开,将8255的C口地址赋DX IN AL, DX ;将C口值赋给AL TEST AL,02H ;检测暂停开关是否开启 JZ MODE4MOV DX,0640H ;输出端的高位向右循环,将8255的A口地址赋DX MOV AL,BH ;将BX的高八位1000 0000传送给AL OUT DX,AL ;将AL中的1000 0000传送给8255的A口 ROR BH,1 ;BH逻辑右移一位MOV DX,0642H ;输出端的低位向左循环, 将8255的B口地址赋DX MOV AL,BL ;将BX的低八位0000 0001传送给AL OUT DX, AL ;将BX的低八位0000 0001传送给B口 ROL BL,1 ;BL逻辑左移一位CALL SEC ;启动延时TEST BL,80H ;将BL的内容与1000 0000进行比较 JZ MODE4 ;如果不相等则继续执行MODE4LOOP MODE4 ;循环MODE4 JMP START ;跳转到STARTGUANJI: CALL DONE SEC: PUSH CX ;延时指令 MOV CX,0D142H ;延迟时间0.25SAA1: PUSH AX ;AX进栈 PUSH BX ;BX进栈 POP BX ;BX出栈 POP AX ;AX出栈 LOOP AA1 ;循环AA1 POP CX RET ;返回DONE: MOV DX,0640H ;开关对应指令 MOV AL, 00H ;将00H传送给AL OUT DX,AL ;将00H传送给A口 MOV DX,0642H MOV AL,00H ;将00H传送给AL OUT DX,AL ;将00H传送给B口 JMP TEST1 ;跳转到TEST1 CODE ENDS ;程序结束 END START 第四章 系统实现 4.1系统实现作为节日彩灯，最基本的功能就是让灯亮起来，不过要想让灯亮，就一定要有相对应的电源，为了构成彩灯的变化，就要用多一些的发光二极管，因此要利用我们曾经学过的8255A并行接口这一芯片。在学习了8255芯片以及对应的上机实验之后,我知道让灯亮起来这一问题并不复杂，相对复杂的是让彩灯有规律的循环。通过实验，我知道可以用将初始化的发光信号进行循环操作或者加减1的操作，来达到循环的目的。通过TEST和CMP指令可以用来实现让不同的变化之间进行交替功能。至于有延时选用0.25s的延时程序，开关控制则是利用K0与8255的连接利用隐含寻址以及TEST语句来实现的。此外，通过在每一次变化的过程中，加入TEST语句，使得总开关可以随时关闭程序；对于想让某种状态暂停，我了引入K1开关，通过TEST指令和语句转移这样的方法，最终实现了对运行过程中某种状态的暂停。4.2系统显示第五章 结论一周的课程设计真的让人感觉时间很短暂，忙忙碌碌中画原理图，改正错误，答辩，写报告时间不知不觉就从指间,纸间电脑间溜走了。回首这一段时间以来，在图书馆自然科学阅览室找书的情景，在教室与老师、同学讨论问题的情景，深夜里和寝室同学一起画图到天亮的情景每一个场景都历历在目，也许这就是学习的快乐与痛苦所在吧。这次我的课程设计题目，是节日彩灯的设计，看到设计与我们的生活息息相关，就有一种很亲切的感觉。节日彩灯的设计是很简单的，全程只用到了一个8255。然后我们就想着往上面加点东西，让程序能更好的运行。在我们的认真考虑下感觉还是可以加上很多的东西的，但是每次编程的时候都没有错，但是就是没法和实际的接线图联系起来，我们不得不加紧时间看苏，找问题的关键所在。但是，在改了几天之后，我们放弃了，因为马上就要答辩了，我们只能用原先的那个。虽然这次没有做出我们理想中的东西，但是通过这一周的学习和思考让我们不断的复习和加深我们所学知识。让我们认识到了在这门课上我们还有很多的不足之处，同时去改变这些不足之处。在这次不断的学习和巩固的过程中让我们更加的了解微机原理及其应用这门课程，能够把所学到的知道应用到现实的生活中，理论与实际相结合。通过这次课程设计我明白了很多事情，没有什么大不了的困难是过不去的。没有时间可以熬夜，凌晨三点钟睡觉；没有资料，走进图书馆，上网不仅仅是对书本所学知识的进一步加深理解，更是对学习、对工作、对生活更深一步的领悟。感谢在这次设计中帮助我的人，我的老师、我的同学、我的室友、我的组员是你们的支持和鼓励，才让我坚强的走下去，谢谢你们。同时也特别感谢学校能给我们这次机会，为我们将来的毕业设计打下良好的基础。太多的辛苦和努力蕴含其中，写完这篇小结，不觉间，感动于自己，感动于大家，还感动于您，我的老师。 精品文档