8086和825574LS373控制LED流水燈課設

1、課 程 設 計 任 務 書專 業(yè)自動化班 級*姓 名*設 計 起 止 日 期2013.12.162013.12.20設計題目：多路流水燈控制程序的設計設計任務（主要技術參數(shù)）：按要求設計出模擬多路流水燈控制系統(tǒng)。通過8086系統(tǒng)總線單元和輸入輸出并行接口8255單元、74LS373以及LED顯示單元進行連接，并應用所設計的程序使連接好的線路工作正常。指導教師評語： 成績： 簽字：年 月 日課程設計說明書 NO.11 引言隨著科學技術的不斷發(fā)展 ，在高精尖科技的面前微型計算機的應用是無處不在的，所以要學好微機原理及其應用。對于本次課程設計，按要求通過匯編語言設計出模擬熱水器控制系統(tǒng)。根據(jù)提供的8

2、086系統(tǒng)總線單元、輸入輸出并行接口8255單元、74LS373以及LED顯示進行連接，并應用所設計的程序使連接好的線路工作正常。本次課程設計的題目為“多路流水燈控制程序的設計”，并行通信就是把一個字符的各位同時用幾根線進行傳輸。傳輸速度快，信息率高。電纜要多，隨著傳輸距離的增加，電纜的開銷會成為突出的問題，所以，并行通信用在傳輸速率要求較高，而傳輸距離較短的場合。應用程序設計的具體內(nèi)容如下： 在本實驗中要求用8255A的B口做為輸出，接16個發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)16位流水燈的顯示效果，故基本的接線。在PA0-PA7口分別對應的接八個發(fā)光二極管。在PB0-PB7口分別對應的接八個發(fā)光二極管。使

3、16只彩燈從左往右依次點亮然后熄滅。使16只彩燈從右往左依次點亮后熄滅。使16只彩燈閃爍。接著重復以上動作，這樣一直循環(huán)下去。2 設計方案論證2.1設計原理本次課程設計的內(nèi)容為模擬流光燈控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。根據(jù)需要，需選擇的芯片有74LS373變換芯片，8255可編程并行接口。1）設計題目分析 編寫程序，使用8255的A口和B口均為輸出，實現(xiàn)16位流水燈顯示效果 2）功能擴展 i：將流水燈設計成可以正著流水，也可以倒著流水 ii：通過開關對流水燈閃爍的速度進行控制，高電平時為快，低電平時為慢速  沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.23）總體方

4、案設計分析 要求用8255的A口和B口做為輸出，接16個發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)16位流水燈的顯示效果，基本的界限可如下圖A所示，在C口的地兩位接兩個開關，實現(xiàn)兩個擴展功能的控制。 i：基本流水燈顯示電路 A口和B口兩個端口不能同時復制，從而在試驗中可以用BX進行需要復制的數(shù)據(jù)的存儲，因為BX可以分從BH BL兩個部分進行獨立的操作，在本次試驗中用BH對A口進行賦值，用BL對B口進行賦值，通過演示一段時間再對BH BL進行移位和輸出，實現(xiàn)流水燈的效果。 ii:正反方向選擇 把PC.0口接在開關上，編寫程序對C端口的數(shù)據(jù)進行讀取，

5、并進行判斷，使得當PC.0為高電平的時候則燈進行左移，同時B口與A口相反。 iii：快慢速度控制 把PC.1口接在開關上，編寫程序對C端口的數(shù)據(jù)進行讀取，并進行判斷，使得當PC.1為高電平的時候則延時的時間縮短，使得流水燈的流水速度加快，低電平的時候則進行延時的時間變長，使得流水燈的流水速度加快。  2.2設計環(huán)境及設備PC機一臺、windows XP系統(tǒng)、實驗箱，導線若干。8255并口：用做接口芯片，與數(shù)碼管相連。74LS373：用于鎖存數(shù)據(jù)。LED：用作彩燈。 2.3模擬流光燈工作原理 1)左向移動流水燈 (1) 現(xiàn)象左向移動流水燈的實驗現(xiàn)象是首先最

6、左邊的燈亮，然后是最左邊的燈滅，此時左起第二個燈亮，依次輪流亮，直到第八個燈亮。然后循環(huán)上述過程。 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.3 (2) 原理左向移動流水燈是根據(jù)發(fā)光二極管的顯示原理，首先點亮最右的二極管，然后進位置一，通過帶進位的循環(huán)左移指令編寫程序以實現(xiàn)模擬流水燈的左向移動。 2)右向移動流水燈 (1) 現(xiàn)象右向移動流水燈的實驗現(xiàn)象是首先最右邊的燈亮，然后是最右邊的燈滅，此時右起第二個燈亮，依次輪流亮，直到第八個燈亮。然后循環(huán)上述過程。 (2) 原理右向移動流水燈是根據(jù)發(fā)光二極管的顯示原理，首先點亮最左的二極管，然后進位置一，通過帶進位的循環(huán)右移指令編寫程序以實現(xiàn)模擬流水燈的右向

7、移圖1設計系統(tǒng)框圖3 系統(tǒng)硬件設計3.1 8086簡介Intel8086是16位的微處理器（其內(nèi)部總線為16位，外部總線為8位，故稱為準16位微處理器），它采用HMOS工藝40條引腳封裝。8086工作時使用5V電源，時鐘頻率5MHz（8086-1為10MHz，8086-2為8MHz）它有20根地址線，故可尋址的內(nèi)存空間為1MB【2】。 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.4(1)8086的主要特性Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微處理器，具體如下主要特性：(a)8086CPU數(shù)據(jù)總線為16位，8088CUP數(shù)據(jù)總線為8位。(b)地址總線都是20位，低16位用于數(shù)

8、據(jù)總線復用，可直接尋址為1MB的存儲空間。(c)有16位的端口地址，可以尋址64KB的I/O端口。(d)有99條基本指令，指令功能強大。(e)有9種基本尋址方式。(f)可以處理內(nèi)部和外部中斷，外部中斷源多達256個。(g)兼容性好，8086、8085在源程序一級兼容。(h)8086/8088標準主頻為5MHz，8086/8088-2主頻為8MH【3】。(i)支持單處理器或多處理器系統(tǒng)工作。(2)8086CPU寄存器結構8086CPU中有14個16位的寄存器,其中有4個16位的通用寄存器,2個16位指針寄存器,2個16位變址寄存器,1個16位指令指針及1個16位標志寄存器【8】。通用寄存器包括累

9、加器AX，基址寄存器BX，計數(shù)寄存器CX，數(shù)據(jù)寄存器DX四個寄存器，位于CPU的EU中，每個數(shù)據(jù)寄存器可存放16位操作數(shù)， 也可拆成兩個8位寄存器，用來存放8位操作數(shù)。指針和變址寄存器包括：堆棧指針SP、基址指針BP、源變址寄存器SI、和目的變址寄存器DI四個16位寄存器，可以來存放數(shù)據(jù)和地址。段寄存器包括：代碼段寄存器CS，數(shù)據(jù)段寄存器DS，附加段寄存器ES，堆棧段寄存器SS【4】。3.2 8255簡介 8255可編程外圍接口芯片是 Intel 公司生產(chǎn)的通用并行I/O 接口芯片，它具有A、B、C 三個并行接口，并行接口是以數(shù)據(jù)的字節(jié)為單位與I/O 設備或被控制對象之間傳遞信息。CPU和接口

10、之間的數(shù)據(jù)傳送總是并行的，即可以同時傳遞8 位、16 位、32 位等。用+5V單 電源供電，能在以下三種方式下工作：方式0-基本輸入/出方式、方式 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.5 1-選通輸入/出方式、方式2-雙向選通工作方式。8255的內(nèi)部結構及引腳圖如圖2所示。 圖2 8255內(nèi)部結構及引腳圖具體的各引腳功能如下【3】:D0D7為雙向數(shù)據(jù)信號線，用來傳送數(shù)據(jù)和控制字。RD為讀信號線，與其它信號線一起實現(xiàn)對8255接口的讀操作通常接系統(tǒng)總線的IOR信號。WR為寫信號線，與其它信號一起實現(xiàn)對8255的寫操作，通常接系統(tǒng)總線的IOW。CS為片選信號線，當它為低電平（有效）時，才能選中該8

11、255芯片，也才能對8255進行操作。A0，A1為口地址選擇信號線。8255內(nèi)部有3個口；A口，B口，C 口，還有一個控 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.6制寄存器，它們可由程序尋址.A0，A1上的不同編碼可分別尋址上述3個口和一個控制寄存器,具體規(guī)定如表1所示。表1 8255的尋址方式A1A0選擇00A口01B口10C口11控制寄存器 通常 A0，A1分別接系統(tǒng)總線A0和 A1，它們與CS一起來決定8255的接口地址。RESET為復位輸入信號。此端上的高電平可使8255復位。復位后，8255的A口，B口，C 口均被定為輸入狀態(tài)。PA0PA7為A口的8條輸入輸出信號線。PB0PB7為B口的

12、8條輸入輸出信號線。PC0PC7，8條線根據(jù)其工作方式可作為數(shù)據(jù)的輸入或輸出線，也可以用作控制信號的輸出或狀態(tài)信號的輸入線【7】。 8255 工作方式控制字和C口按位置位/復位控制字格式如圖3所示。 圖3 置位/復位控制字格式 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.78255的尋址：8255占外設編址的4個地址，即A口，B口，C口和控制寄存器各占一個外設接口地址。對同一個地址分別可以進行讀寫操作。例如，讀A口可將A口的數(shù)據(jù)讀出；寫A口可將CPU的數(shù)據(jù)寫入A口并輸出。如表2為方式0下系統(tǒng)的輸入輸出組合，其中分為A,B組，A組分為A口和C口，B組分為B口和C口。表2 方式0下，8255的16種輸入輸

13、出組合A 組B組A口（PA0-PA7）C口（PC4-PC7）B口（PB0-PB7）C口（PC0-PC3）入入入入入入入出入入出入入入出出入出入入入出入出入出出入入出出出出入入入出入入出出入出入出入出出出出入入出出入出出出出入出出出出3.3 74LS373主要功能74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實質是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中為了擴展外部存儲器，通常需要一塊74ls373芯片 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.8圖4 內(nèi)部結構和引腳3.4LED介紹 制造LED的材料不同，可以產(chǎn)生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所發(fā)出光的波長，也就是光譜或顏色。歷史上第一個L

14、ED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga) ,其正向PN結壓降(VF，可以理解為點亮或工作電壓)為1.424V，發(fā)出的光線為紅外光譜。另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga)，其正向PN結壓降為2.261V，發(fā)出的光線為綠光。同波長特性和大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍綠、純藍、藍紫等，橙紅、黃綠、藍紫色較純紅、純綠、純藍價格上便宜很多。三個原色中綠色最為重要，因為綠色占據(jù)了白色中69的亮度，且處于色彩橫向排列表的中心。因此在權衡顏色的純度和價格兩者之間的關系時，綠色是著重考慮的對象。 圖5LED彩燈 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.9 4 模擬流水燈軟件設計

15、4.1主程序設計首先對8255進行初始化，然后開始讀取阻值變化模擬溫度，然后進行A/D轉換，8086系統(tǒng)總線進行總控制，8255讀取數(shù)據(jù)然后通過數(shù)碼管顯示進行溫度讀取，然后比較，再進一步判斷。主程序流程圖如圖7所示。 圖6 主程序流程圖 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.104.2編程程序實現(xiàn)CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AL,01H MOV BX,00FAH MOV AH,0AH JMP OBA0 OBA0: MOV DX,00H OUT DX,AL JMP OBA1 OBA1: MOV DX,02H OUT DX,AL MOV CX,9FF

16、FH LOOP $ ROL AL,1 DEC BX CMP BX,00F2H JZ OBA4 JMP OBA0 CHU: MOV AL,00FEH JMP OBA2 OBA2: MOV DX,00H OUT DX,AL JMP OBA3 OBA3: MOV DX,02H OUT DX,AL MOV CX,9FFFH LOOP $ DEC AH CMP AH,02H JZ START ROR AL,1 JMP OBA2 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.11 OBA4: MOV DX,00H MOV AL,00FFH OUT DX,AL MOV CX,9FF0H LOOP $ MOV CX,9

17、FF0H LOOP $ MOV DX,02H OUT DX,AL MOV CX,9F20H LOOP $ MOV CX,9F20H LOOP $ MOV DX,00H MOV AL,0000H OUT DX,AL ; ; MOV DX,02H MOV AL,0000H OUT DX,AL MOV CX,9F20H LOOP $ MOV CX,9F20H LOOP $ ;第二次 MOV DX,00H MOV AL,00FFH OUT DX,AL MOV CX,9FF0H LOOP $ MOV CX,9FF0H LOOP $ MOV DX,02H OUT DX,AL MOV CX,9F20H 沈

18、陽 大 學課程設計說明書 NO.12 LOOP $ MOV CX,9F20H LOOP $ MOV DX,00H MOV AL,0000H OUT DX,AL ; ; MOV DX,02H MOV AL,0000H OUT DX,AL MOV CX,9F20H LOOP $ MOV CX,9F20H LOOP $ ; JMP OBA5 OBA5: MOV DX,00H MOV AL,00FFH OUT DX,AL MOV DX,02H OUT DX,AL MOV CX,9FF0H LOOP $ MOV CX,9FF0H LOOP $ MOV DX,00H MOV AL,0000H OUT DX

19、,AL MOV DX,02H OUT DX,AL ;第二次 MOV DX,00H MOV AL,00FFH OUT DX,AL MOV DX,02H OUT DX,AL MOV CX,9FF0H LOOP $ 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.13 MOV CX,9FF0H LOOP $ MOV DX,00H MOV AL,0000H OUT DX,AL MOV DX,02H OUT DX,AL JMP CHU CODE ENDSEND START5 仿真圖 圖7仿真效果圖 沈 陽 大 學課程設計說明書 NO.146 結果分析本系統(tǒng)在硬件設計的基礎上，在軟件編程上選擇查詢方式，再進行相關的軟件設計和開發(fā)，所設計系統(tǒng)測試結果滿足設計要求。在本系統(tǒng)設計中，用8255作為并行接口，通過外部程序擴展電路來實現(xiàn)大容量的軟件程序的輸入承載量，通過數(shù)據(jù)采集通道來實現(xiàn)對熱水器內(nèi)各處溫度的檢測，在鍵盤及顯示電路一體化的情況下來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的輸入及對采集到的數(shù)據(jù)進行顯示。在CPU中把數(shù)據(jù)進行進一步處理后一方面送去顯示,并判斷是否需要報警； 另一方面與給定值進行比較,然后根據(jù)偏差值進行控制計算。本設計一方面結合實際應用經(jīng)驗，力求做到較為系統(tǒng)和全面的介紹系統(tǒng)設計與實施技術；另一方面盡可能