微機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告交通

1、微機(jī)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 自動(dòng)化學(xué)院 實(shí) 驗(yàn) 室： 計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室 組 別： 無(wú) 同組人員： 無(wú) 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013 年 5 月 17 日 2013 年 6 月 8日評(píng)定成績(jī)： 審閱教師： 目 錄一 課程設(shè)計(jì)目的與要求3二 方案論證于原理設(shè)計(jì)3三 原理闡述及設(shè)計(jì)4四 發(fā)難實(shí)現(xiàn)與測(cè)試6五 分析與總結(jié)7六 附錄.8一. 課程設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)目的：微機(jī)課程綜合設(shè)計(jì)用于檢驗(yàn)和提高學(xué)生在原理與接口綜合應(yīng)用方面分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也給學(xué)生提供更多、更好的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，課程給出了10 道微機(jī)硬件應(yīng)用綜合測(cè)試題。為完成每道測(cè)試題，至少需要選用TPC 微機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置中

2、三部分以上的硬件電路（還需將它們有機(jī)組合起來(lái)）并編制相應(yīng)的應(yīng)用。通過(guò)試驗(yàn)還能夠讓學(xué)生更好的了解所學(xué)知識(shí)在實(shí)際控制中的運(yùn)用，增加對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)興趣。設(shè)計(jì)要求：1）基本要求 (難度系數(shù)1.0)L7、L6、L5 作為南北路口的交通燈，L2、L1、L0 作為東西路口的交通燈。編程使六個(gè)燈按交通燈變化規(guī)律亮滅。要求進(jìn)行周期性重復(fù)控制：(1) 南北路口的綠燈、東西路口的紅燈同時(shí)亮20 秒；(2) 南北路口的黃燈閃爍3 秒，同時(shí)東西路口的紅燈閃3 秒；微機(jī)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)教程 (3) 南北路口的紅燈、東西路口的綠燈同時(shí)亮90 秒；(4) 南北路口的紅燈、同時(shí)東西路口的黃燈亮閃爍3 秒；(5) 在8 段L

3、ED 上同步顯示倒計(jì)時(shí)。2）設(shè)計(jì)提示(1) 要求精確計(jì)時(shí),采用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8253 定時(shí)器中斷或主機(jī)8253 定時(shí)器；(2) 利用軟件定時(shí)器。3）進(jìn)一步設(shè)計(jì)要求(1) 88 點(diǎn)陣顯示當(dāng)前車(chē)流運(yùn)行方向, 上下對(duì)應(yīng)南北，左右對(duì)應(yīng)東西。綠色箭頭對(duì)應(yīng)，紅色箭頭對(duì)應(yīng)黃燈狀態(tài)；(2) 允許南北向路口設(shè)置人工按鈕, 請(qǐng)求行人提前過(guò)街, 如東西綠燈已亮40 秒則按鈕后10 秒南北綠燈亮,否則按鈕后40 秒南北綠燈亮；(3) 考慮其他復(fù)雜情況。二.方案論證與原理設(shè)計(jì)1）在考慮程序的整體要求和框架后，決定把程序總共分為四個(gè)模塊，分別為交通燈顯示模塊，數(shù)碼管顯示的模塊，中斷程序模塊，中斷初始化模塊。交通燈顯示模塊是整個(gè)

4、程序的主模塊，其主要功能就是判斷交通狀態(tài)的運(yùn)行方向和顯示模式，還有顯示的時(shí)間長(zhǎng)短，并且還有人工緊急按鈕的功能。顯示模塊則由交通燈狀態(tài)來(lái)判斷并在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)時(shí)。中斷則主要用作計(jì)時(shí)。中斷初始化程序用來(lái)初始化9054和一些基本的置取中斷向量的功能。2）各模塊的實(shí)現(xiàn)交通燈模塊通過(guò)一個(gè)全局變量irq_times來(lái)計(jì)時(shí)，通過(guò)中斷服務(wù)子程序來(lái)改變它，在該模塊中通過(guò)判斷該變量的值去選擇程序流程，并結(jié)合開(kāi)關(guān)量來(lái)判斷人工按鈕有無(wú)按下。并在不同 流程去顯示交通燈和流向問(wèn)題。并且調(diào)用數(shù)碼管顯示程序。 數(shù)碼管顯示模塊，通過(guò)irq_times來(lái)判斷并顯示。中斷服務(wù)模塊每調(diào)用一次說(shuō)明已經(jīng)過(guò)去一秒鐘，則irq_times

5、變化一次1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253主要是用于定時(shí)1s，觸發(fā)中斷把全局變量減一。電路連線是CLOCK0接1MHZ，分頻后頻率為1KHz，OUT0接中斷CLKCK1，分頻后為1HZ，OUT1接IRQ，每一秒觸發(fā)一次中斷，GATE0，GATE1接5v。計(jì)數(shù)器的初值應(yīng)都是1000；28255并行接口單元8255主要是用于數(shù)碼管和發(fā)光二極管的數(shù)據(jù)輸出。所以用8255A口高三位和低三位接6個(gè)發(fā)光二極管，B口接數(shù)碼管的數(shù)據(jù)端，C口低兩位接數(shù)碼管位控制，最高位接開(kāi)關(guān)K13.點(diǎn)陣使用由于提高要求需要顯示上下箭頭，所以使用8*8點(diǎn)陣顯示箭頭。由地址譯碼電路的地址控制點(diǎn)陣。4 微機(jī)控制器程序在

6、純Dos下運(yùn)行三.詳細(xì)（機(jī)理）設(shè)計(jì)1） 軟件流程圖（總流程圖）本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)的思路：通過(guò)軟件編程使8253輸出定時(shí)信號(hào)申請(qǐng)中斷，在中斷服務(wù)程序中改變?nèi)钟?jì)數(shù)變量。在主程序體中通過(guò)判斷全局變量的值來(lái)控制程序流向。中斷初始化8255,8253初始化Irq_times賦值36Irq_times26？Irq_times23 狀態(tài)1Irq_times3狀態(tài)2PC7=1？Irq_times13？Irq_times=3Irq_times=8Irq_times3Irq_times0狀態(tài)4狀態(tài)3有無(wú)按鍵退出圖表 1交通燈系統(tǒng)總流程圖2） 中斷模塊進(jìn)入中斷后，關(guān)閉中斷，然后壓棧，顯示提示信息，最后處理數(shù)據(jù)算法實(shí)

7、現(xiàn)：利用irq_times全局變量減一來(lái)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。3） LED顯示程序：本設(shè)計(jì)只用到了2個(gè)LED，只要將時(shí)間轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的段碼。先輸出位碼，再輸出段碼，循環(huán)輸出就可以動(dòng)態(tài)顯示。將LED作偏移碼，利用XLAT，很簡(jiǎn)單就可以實(shí)現(xiàn)譯碼。 VCC4) 硬件連接圖 IRQ/CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT18253/CS PA0-7 PB0-7 PC7 PC0-182551MHz288H280HLED燈 數(shù)碼管數(shù)碼管位選四. 方案實(shí)現(xiàn)與測(cè)試（或調(diào)試）首先根據(jù)設(shè)計(jì)思路，選擇采用8253和8255芯片，使用較為復(fù)雜的中斷。然后調(diào)試硬件，確定位選、芯片等工作正常。這可以通過(guò)手

8、動(dòng)輸入控制字，進(jìn)行簡(jiǎn)單輸入輸出實(shí)現(xiàn)。然后確定8253、8255芯片的地址，開(kāi)始軟件編程。軟件編程首先完成整體的邏輯框架，然后具體編寫(xiě)子程序。剛開(kāi)始時(shí)采用軟件延時(shí)，優(yōu)先調(diào)試8255。采用8255的A、B口的0方式，A、B口的變化將反映在八段碼和LED燈上。子程序的編寫(xiě)即將設(shè)計(jì)好的算法轉(zhuǎn)換為程序流，用程序流的方向?qū)崿F(xiàn)選擇，用調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)具體操作。 然后加入8253的硬件中斷加以調(diào)整全局計(jì)數(shù)，將OUT1連至IRQ，通過(guò)查詢PC7口的狀態(tài)進(jìn)行判斷人工按鈕有無(wú)按下。由于前面8255已經(jīng)調(diào)好，所以8253的調(diào)試比較順利。 最終將全部硬件連線接好，進(jìn)行整機(jī)聯(lián)調(diào)。當(dāng)中發(fā)現(xiàn)許多問(wèn)題，有編譯問(wèn)題，但在調(diào)整后都編

9、譯通過(guò)了，對(duì)軟件進(jìn)行單步，這時(shí)由于有現(xiàn)象，進(jìn)行軟件調(diào)試的時(shí)候也更有針對(duì)性。通過(guò)設(shè)置斷點(diǎn)，逐步跟蹤寄存器值，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)在中斷程序返回時(shí)始終是不對(duì)的，這導(dǎo)致一運(yùn)行程序就會(huì)跑飛。無(wú)論如何都排查不了這個(gè)問(wèn)題，一般這種問(wèn)題都是由于堆棧不平衡引起的，但檢查程序并未發(fā)現(xiàn)有堆棧錯(cuò)誤。最終在一個(gè)偶然的瞬間我把主程序中的幾句用來(lái)顯示提示信息的語(yǔ)句刪除后發(fā)現(xiàn)程序這次可以正確運(yùn)行了，最后發(fā)現(xiàn)在中斷外面運(yùn)用INT21功能號(hào)為9的中斷顯示字符串會(huì)導(dǎo)致中斷返回不了的問(wèn)題。在最后調(diào)好這問(wèn)題后運(yùn)行程序達(dá)到了理想的目的與與要求，實(shí)現(xiàn)的拓展功能。 實(shí)物連接圖：五分析與總結(jié)1）題目要求要用到8255經(jīng)確定時(shí)，所以考慮到用中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)這

10、個(gè)功能要求。3）由于想到各種顯示輸出需要很多鎖存，而8255卻可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，于是就用8255實(shí)現(xiàn)，而且8255C口的高四位與低四位輸入輸出不一樣，這位人工按鈕提供方便。2） 編程中遇到的很多是邏輯問(wèn)題.另一個(gè)遇到的問(wèn)題就是跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句超出范圍的錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤的解決是通利用兩個(gè)跳轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)（一個(gè)條件一個(gè)無(wú)條件）。3） 我的主程序是用來(lái)控制程序流向的，但其實(shí)也包括了程序顯示的一部分任務(wù)，其中不同的流向中就用不同的顯示方案，這樣也簡(jiǎn)化了顯示子程序的任務(wù)。使得程序編寫(xiě)比較方便和控制。4） 對(duì)終端的初始化是主要參考實(shí)驗(yàn)書(shū)上的中斷試驗(yàn)程序。5）中斷調(diào)試時(shí)由于要進(jìn)入純DOS所以比較麻煩，所以調(diào)試也比較耗時(shí)

11、間，最主要的問(wèn)題是該種中斷問(wèn)題很少遇到，要不是最后自己出于簡(jiǎn)化程序來(lái)找錯(cuò)誤的思想，可能就根本發(fā)現(xiàn)不了在中斷的外邊用顯示功能回事中斷的返回出問(wèn)題，導(dǎo)致程序跑飛掉。6）交通燈的這個(gè)題目狀態(tài)還好不多，但由于中斷的引入使得程序變得復(fù)雜，但其實(shí)也就是初始化和退出程序比較復(fù)雜，而對(duì)于主程序來(lái)說(shuō)沒(méi)有多大影響，還有就是對(duì)調(diào)試用較高的要求。這個(gè)題目做下來(lái)還是有不少收獲的，至少經(jīng)驗(yàn)上要多了一些。參考書(shū)目：1 楊素行等，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，北京，清華大學(xué)出版社，2009年2 東南大學(xué)微機(jī)系統(tǒng)與接口課程組，微機(jī)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)教程試用版3.0，南京，東南大學(xué)出版社，2010年附錄代碼程序ioport equ 0e

12、c00h-0280hioport_82530 equ ioport+0280h ;8253io地址ioport_82531 equ ioport+0281hioport_82533 equ ioport+0283hio82550 equ ioport+0290hio82551 equ ioport+0291h;8255io地址io82552 equ ioport+0292hio82553 equ ioport+0293hioportCequ ioport+0298hioportRrequ ioport+02a0h;點(diǎn)陣控制地址ioportRy equ ioport+02a8hint_vect

13、EQU 72H ;中斷0-7 的向量為:08h-0fh,中斷8-15 的向量為:70h-77hirq_mask_2_7 equ 11111011b ;中斷掩碼,中斷0-7 時(shí)從低至高相應(yīng)位為零,中斷8-15 時(shí)第2 位為零irq_mask_9_15 equ 11111011b;中斷0-7 時(shí)全一,中斷8-15 時(shí)從低至高相應(yīng)位零ioport_cent equ 0e800h ;tpc 卡中9054 芯片的io 地址data segmentcsreg dw ?ipreg dw ? ;舊中斷向量保存空間irq_times dw ? ;中斷計(jì)數(shù)buffer0 db 00h,01h,02h,03h,04

14、h,05h,06h,07hbuffer1 db 10h,38h,10h,10h,10h,20h,7eh,20hgewei dw 0shiwei dw 0Led db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh;碼msg1 db 0dh,0ah,display,0dh,0ah,$msg3 db 0dh,0ah,interrupt ! ,0dh,0ah,$data endsstacks segment stackdb 256 dup (?)stacks endscode segmentassume cs:code,ds:data,ss:stacks,es:dat

15、amain proc far ;Enable Local Interrupt Inputstart:climov ax,datamov ds,axmov es,axmov ax,stacksmov ss,axmov dx,ioport_cent+68h ;設(shè)置 tpc 卡中9054 芯片io 口,使能中斷in ax,dxor ax,0900hout dx,axmov al,int_vect ;保存原中斷向量mov ah,35hint 21hmov ax,esmov csreg,axmov ipreg,bxmov ax,cs ;設(shè)置新中斷向量mov ds,axmov dx,offset int_

16、procmov al,int_vectmov ah,25hint 21hin al, 21h ;設(shè)置中斷掩碼and al, irq_mask_2_7out 21h, alin al, 0a1hand al, irq_mask_9_15out 0a1h, almov ax,datamov ds,ax;以上為中斷初始化部分;8253初始化部分mov dx,ioport_82533mov al,36hout dx,almov dx,ioport_82530mov ax,1000out dx,almov al,ahout dx,almov dx,ioport_82533mov al,76hout dx

17、,almov dx,ioport_82531mov ax,1000out dx,almov al,ahout dx,al;8255初始化mov dx,io82553mov al,88hout dx,alsti;開(kāi)中斷beg: mov irq_times,36go1:cmp irq_times,26 jl go2mov ax,irq_timessub ax,26 call dispmov al,24h;南北綠燈和東西紅燈亮10秒mov dx,io82550out dx,almov cx,0008hmov ah,01hmov si,offset buffer0d1:mov al,simov bx,

18、offset buffer1;箭頭顯示橫向紅，列項(xiàng)綠xlatmov dx,ioportCout dx,almov al,ahcmp 20h,ahjb next0mov dx,ioportRyout dx,alnext1:mov dx,ioportRrshl,ahinc sipush cxmov cx,0fffhloop1:loop 1oop1pop cxloop d1jmp lllgo2:cmp irq_times,23 jl go3mov ax,irq_timessub ax,23 call leddispmov al,0mov dx,io82550 out dx,almov dx,iopo

19、rtCout dx,al cmp irq_times,24 je turn jmp go2turn: mov al,44h;南北黃燈和東西紅燈閃3秒mov dx,io82550out dx,almov cx,0008hmov ah,01hmov si,offset buffer0d2:mov al,simov bx,offset buffer1;箭頭閃爍顯示橫向紅，列項(xiàng)綠xlatmov dx,ioportCout dx,almov al,ahcmp 20h,ahjb next0mov dx,ioportRyout dx,alnext2:mov dx,ioportRrshl,ahinc sipu

20、sh cxmov cx,0fffhloop2:loop 1oop2pop cxloop d2 jmp lllbeg_mid:jmp beggo3:cmp irq_times,3 jl go4mov ax,irq_times sub ax,3 call leddisp ;南北紅燈東西綠燈亮20秒 mov al,81h mov dx,io82550 out dx,almov cx,0008hmov ah,01hmov si,offset buffer0d3:mov al,simov bx,offset buffer1;箭頭顯示橫向綠，列項(xiàng)紅xlatmov dx,ioportCout dx,almo

21、v al,ahcmp 20h,ahjb next0mov dx,ioportRrout dx,alnext3:mov dx,ioportRyshl,ahinc sipush cxmov cx,0fffhloop3:loop 1oop3pop cxloop d3 mov dx,io82553;中間人工按鍵時(shí)可以調(diào)整 in al,dx and al,80h cmp al,80h je qq ;按下時(shí)跳到qq jmp lllqq: cmp irq_times,13 jl qq1 mov irq_times,8 ;根據(jù)題目要求東西已亮十秒則三秒后南北綠亮;則8秒后亮 jmp goonqq1: mov

22、irq_times,3 jmp goongoon: cmp irq_times,3 jl go4 mov ax,irq_times sub ax,3 call leddisp mov al,81h mov dx,io82550 out dx,almov cx,0008hmov ah,01hmov si,offset buffer0dgoon:mov al,simov bx,offset buffer1;箭頭顯示橫向綠，列項(xiàng)紅xlatmov dx,ioportCout dx,almov al,ahcmp 20h,ahjb next0mov dx,ioportRrout dx,alnextgoon

23、:mov dx,ioportRyshl,ahinc sipush cxmov cx,0fffhloopgoon:loop 1oopgonpop cxloop dgoon mov ah,1 int 16h jnz exit ;南北紅燈和東西綠燈亮20 jmp goongo4:cmp irq_times,0 jl beg_midmov ax,irq_times call leddispmov al,0mov dx,io82550 ;南北紅燈和東西黃燈閃3out dx,almov dx,ioportCout dx,al cmp irq_times,1 je turn1 jmp go4turn1: m

24、ov al,82hmov dx,io82550out dx,almov cx,0008hmov ah,01hmov si,offset buffer0d4:mov al,simov bx,offset buffer1;箭頭顯示橫向綠，列項(xiàng)紅xlatmov dx,ioportCout dx,almov al,ahcmp 20h,ahjb next0mov dx,ioportRrout dx,alnext4:mov dx,ioportRyshl,ahinc sipush cxmov cx,0fffhloop4:loop 1oop4pop cxloop d4 jmp llllll: mov ah,1

25、 int 16h jnz exit ;按任意鍵退出 jmp go1exit: climov bl, irq_mask_2_7 ;恢復(fù)中斷掩碼not blin al, 21hor al, blout 21h, almov bl, irq_mask_9_15not blin al, 0a1hor al, blout 0a1h, almov dx,ipreg ;恢復(fù)原中斷向量mov ax,csregmov ds,axmov ah,25hmov al,int_vectint 21hmov dx,ioport_cent+68h ;設(shè)置 tpc 卡中9054 芯片io 口,關(guān)閉中斷in ax,dxand ax,0f7ffhout dx,axmov ax,4c00hint 21hmain endpint_proc proc far ;中斷處理程序clipush dspush axpush dxmov ax,datamov ds,axmov dx,offset msg2mov ah,09hint 21hdec irq_times;倒計(jì)