彩灯显示控制系统.doc

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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程系 设计题目：彩灯显示系统设计初始条件：1、7段LED数码管引脚功能2、TDN86/88型多功能微机实验平台要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）主要任务：（在规定的时间内完成下列任务）1. 画出硬件原理图（接口芯片和外设部分）和实验连线图；2三个开关输入07 8个十六进制数字，对应8种不同的彩灯组合状态进行显示；3彩灯显示方式中必须有左、右移动循环亮，左右对向移动循环亮；4用1位7段LED数码管以十进制显示当前输入开关显示方式的序号；5使用软件延时实现彩灯左、右移动循环过程中点亮1

2、s的时间间隔；*6若有异常事件发生（用开关模拟中断信号的产生），则使红灯闪烁10秒钟后，返回原处继续。*7使用硬件延时实现彩灯左、右移动循环过程中点亮1s的时间间隔。设计报告撰写格式要求：（按提供的设计报告统一格式撰写）设计报告应包含以下内容： 设计任务与要求 总体方案与说明 硬件原理图与说明 实验电路图与说明 软件主要模块流程图 源程序清单与注释 问题分析与解决方案（包括调式记录、调式报告，即在调式过程中遇到的主要问题、解决方法及改进设想）； 小结与体会附录： 源程序（必须有简单注释） 使用说明 参考资料时间安排：12月24日布置题目，确定任务、查找相关资料12月25日6月27日功能分析，硬

3、件设计，拟定实验电路，编写程序，调试程序、运行系统；12月28日答辩后撰写设计报告。12月28日下午4:00前交设计报告。指 导 教 师 签 字： 2012年12 月 24 日系 主 任 签 字： 年 月 日目 录1.需求分析-21.1设计任-21.2软硬件运行环境及开发工-22.概要设计-22.1彩灯显示系统设计原理及开发其工-22.2彩灯显示系统流程-23.详细设计-43.1 硬件系统介绍-43.2 8255硬件连接设计简图-43.3 主控模块设计-53.4彩灯八种显示方式设计-63.4.1 第1种彩灯显示模块设计-63.4.2第2种彩灯显示模块-63.4.3第3种彩灯显示模块-63.4.

4、4第4种彩灯显示模块-73.4.5第5种彩灯显示模块-73.4.6第6种彩灯显示模块-73.4.7第7种彩灯显示模块-84.硬件电路的设计与实现-84.1 LED数码管电路设-84.2 LED数码管与8255的连线设计-94.3 8255连接二极管连接实现-95.系统调试-106. 操作说明-107.心得与体会-10参考文献-11附录-121.需求分析1.1 设计任务1. 画出硬件原理图（接口芯片和外设部分）和实验连线图；2四个开关输入0F 16个十六进制数字，对应16种不同的彩灯组合状态进行显示；3彩灯显示方式中必须有左、右移动循环亮，左右对向移动循环亮；4用1位7段LED数码管以十六进制显

5、示当前输入开关显示方式的序号；5使用软件延时实现彩灯左、右移动循环过程中点亮1s的时间间隔；6使用硬件延时实现彩灯左、右移动循环过程中点亮1s的时间间隔。7若有异常事件发生（用开关模拟中断信号的产生），则使红灯闪烁10秒钟后，返回原处继续。1.2软硬件运行环境及开发工具TDN86/88教学实验系统2.概要设计2.1 彩灯显示系统设计原理及其方法本系统设计的彩灯控制是以8088微处理器作为CPU，将8255A的PA口设置为方式0并作为输入口，读取K1K4个开关量，PB口设置为方式0作为输出口连接8个发光二极管，PC口作为同步输出口连接LED数码管。2.2 彩灯显示系统流程图1）预置8255端口的

6、工作方式；2）编写8259中断初始化程序，填8259中断7中断矢量。3）编写7种分支彩灯显示模式，读取开关信息时，通过跳转指令选择显示模式。4)编写彩灯显示子程序，控制彩灯的显示模式。5)编写查询接口子程序，用来实现LED序号显示与彩灯模式的协调。6)调用无条件跳转指令，回到分支程序的起点，再次进行模式选择7)重复步骤6，可实现多次彩灯显示模式的选择图2-2 程序流程图3 详细设计3.1 硬件系统介绍8255可编程外围接口芯片具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种工作方式下工作：方式0基本输入/输出方式方式1选通输入/输出方式方式2双向选通输入/输出方式8255各引脚功能

7、如下：D7D0与CPU侧连接的八条双向数据线；WR（低电平有效）写输入信号；RD（低电平有效）读输入信号；CS（低电平有效）片选输入信号；A0、A1片内寄存器选择输入信号；PA7PA0A口外设双向数据线；PB7PB0B口外设双向数据线；PC7PC0C口外设双向数据线；RESET复位输入信号3.2 8255硬件连接设计简图本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图3-2所示A,C口LED数码管显示8255AB口8个发光二极管8086总线8259 IRQ7KK1-K

8、K1+KK2-KK2+图3-2 8255接线设计图3.3 主控模块设计 该模块实现控制程序流程的功能。具体实现方法为：根据8255的PA口状态（0或1），判断程序的走向。如果PA=0，彩灯全灭处于等待PA状态的变化；如果PA=1（第一次为1）则输出显示第1种彩灯，假设PA第N次为1，由于只有8种彩灯模式，所以输出显示为第N mod 8种彩灯。编写程序如下：CBC: MOV BL,00H AA: MOV DX,IOAPT IN AL,DX CMP AL,00H JZ K_0 ;全灭，等待PA口状态的变化 INC BL CMP BL,08H JG CBC MOV AL,BL JMP CC BB:

9、MOV DX,IOAPT IN AL,DX CMP AL,00H JZ K_0 MOV AL,BL CC: CMP AL,01H JZ K_1 ;第1种彩灯显示 CMP AL,02H JZ K_2 ;第2种彩灯显示 CMP AL,03H JZ K_3 ;第3种彩灯显示 CMP AL,04H JZ K_4 ;第4种彩灯显示 CMP AL,05H JZ K_5 ;第5种彩灯显示 CMP AL,06H JZ K_6 ;第6种彩灯显示 CMP AL,07H JZ K_7 ;第7种彩灯显示 JMP K_8 ;第8种彩灯显示K_0: MOV AL,0FFH CALL IOLED JMP AA3.4彩灯八种

10、显示方式设计3.4.1 第1种彩灯显示模块设计 第一种彩灯为：8个彩灯一个一个顺序点亮，并且每次只点亮1个。具体实现方法为：由于有8个灯，每次点亮一个，所以只需赋值AL=0FEH并读出到PB口，再逻辑左移8次AL，即可实现一次完整的彩灯输出。编写程序如下：;依次点亮K_1: CALL ADD1 ;调用查询接口 MOV CX,09H MOV AL,0FEHLOOP_1: CALL IOLED ;彩灯显示 ROL AL,1 LOOP LOOP_1 JMP WAITING3.4.2第2种彩灯显示模块 第2种彩灯为：左右4个灯交替点亮，每次只点亮左4个灯或右4个灯。具体实现方法：赋值AL=0F0H并读

11、出到PB口，再逻辑取反AL，即可实现一次完整的彩灯输出。编写程序如下：;左右4个交替点亮K_2: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,0F0HLOOP_2: CALL IOLED ;彩灯显示 NOT AL LOOP LOOP_2 JMP WAITING3.4.3 第3种彩灯显示模块 第3种彩灯为：8个灯起初全亮，再全灭，然后循环。具体实现方法：赋值AL=00H并读出到PB口，再逻辑取反AL，即可实现一次完整的彩灯输出。编写程序如下：;先全灭,然后依次点亮K_3: CALL ADD1 ;彩灯显示 MOV CX,09H MOV AL,0FFH MOV AH,01HLOOP_3:

12、 CALL IOLED SUB AL,AH ROL AH,1 LOOP LOOP_3 JMP WAITING3.4.4 第4种彩灯显示模块 第4种彩灯为：起初8个灯全亮，然后依次一个一个不亮，直至全灭。具体实现方法：赋值AL=00H并读出到PB口，再把AL加1B，加10B加10000000B，直到灯全灭后再从头循环，即可实现一次完整的彩灯输出。编写程序如下：;先全亮后全不亮再循环K_4: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,00HLOOP_4: CALL IOLED NOT AL LOOP LOOP_4 JMP WAITING3.4.5 第5种彩灯显示模块 第5种彩灯为：起

13、初8个灯全亮，然后一个一个灭，直至全灭，再循环。具体实现方法：赋值AL=0FFH并读出到PB口，再把AL减1B，减10B减10000000B，直到灯全灭后再从头循环，即可实现一次完整的彩灯输出。编写程序如下：;8个全亮后依次不亮K_5: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,00H MOV AH,01HLOOP_5: CALL IOLED ADD AL,AH ROL AH,1 LOOP LOOP_5 JMP WAITING3.4.6 第6种彩灯显示模块 第6种彩灯为：先点亮灯(1，3，5，7)，再点亮灯(2，4，6，8)，然后循环。具体实现方法：赋值AL=0AAH并读出到PB

14、口，再逻辑逻辑取反AL，即可实现一次完整的彩灯输出。编写程序如下：K_6: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,0C3HLOOP_6: CALL IOLED NOT AL LOOP LOOP_6 JMP WAITING3.4.7 第7种彩灯显示模块 第7种彩灯为：先点亮（1,2,7,8），在点亮（3，4，5，6），然后循环。编写程序如下：default: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,0AAHLOOP_d: CALL IOLED NOT AL LOOP LOOP_d JMP WAITING4 硬件电路的设计与实现4.1 LED数码管电路设计LED数

15、码管也称半导体数码管，是目前数字电路中最常用的显示器件。它是以发光二极管作笔段并按共阴极方式或共阳极方式连接后封装而成的。图5所示是两种LED数码管的外形与内部结构，、分别表示公共阳极和公共阴极，ag 是7个笔段电极，DP为小数点。LED数码管型号较多，规格尺寸也各异，显示颜色有红、绿、橙等。 图4-1 LED内部结构及连线图4.2 LED数码管与8255的连线设计A口和B口0方式， A口为输入端口，接有4个开关， B口为输出端口，接有一个七段发光二极管，编程实现发光二极管显示开关所拨通的数字。A口地址： 60H B口地址： 61H C口地址： 62H 控制口地址： 63H 图4-2 LED数

16、码管与8255的连接图4.3 8255连接二极管连接实现A口和B口0方式， A口为输入端口，接有4个开关， B口为输出端口，接有一个七段发光二极管，编程实现发光二极管显示开关所拨通的数字。A口地址： 60H B口地址： 61H C口地址： 62H 控制口地址： 63H实验连接线路图如图4-3。图4-3 实验线路连接图5 系统调试1)按照实验电路图（如图4-3）连接实验线路，确认无误后。2)输入编写好的源程序代码，确认没有输入错误以后，编译连接加载程序，在下方会显示程序中出现的错误，找到出错的位置，改正错误，当有些错误难以排查时，使用单步运行的方式去排查错误。本实验8255A芯片PA口作为输入，

17、工作在0方式下。PA口的PA0PA3接开关K0K3，负责序号显示控制与彩灯控制模式协调；PB0PB7接LED发光二极管ag。PB作为输出口，工作在0方式下。PC口的 上C口和下C口作为输出口，接KK UNIT的彩灯数据单元。故本次设计中8255A的方式控制字为10010000B。A口地址为60H，作为输入所以IN 60H，AL，B口地址为61H，作为输出口所以OUT AL，61H。C口地址为62H，作为输出口所以OUT AL，62H。经过以上的调式，编译加载后系统能够正常的运行。6 操作说明1) 按实验接线图接线。2) 输入程序并检查无误，经汇编，连接后装入系统。3) 运行程序。观察灯的变化，

18、拨动开关K0K3控制彩灯显示。当K0,K1,K2,K3为0000时，彩灯全灭；当K0,K1,K2,K3为0001时，彩灯依次点亮；当K1,K2,K3,K4为0010时，彩灯左右4个交替点亮；K0,K1,K2,K3的状态按0011，01001111规律递增，会出现不同的彩灯显示模式和序号显示（08）。本次课程设计总共实现了8种不同的彩灯显示模式和08的序号显示。7 心得与体会本次课程设计成果让我们得以体会课程的意义，学习系统设计的方法，养成良好的汇编习惯，培养了我们在生活中发现问题、应用所学知识解决问题的能力这些都是社会所需要的，我们必须具备的素质。 我学会了与人合作。无论是工作还是学习，合作无

19、处不在。课设分为两人一组，老师的目的也是要我们学会合作。在课设中我学会，我们要根据具体要求，合理分工，遇到问题共同探讨，只有这样才能在最短的时间高效率的完成任务。三人行必有我师。在我们的课设有条不紊的进行时，我们遇到了问题，请教了周围的同学，我们的问题圆满解决，其实那只是一个小问题，只是我们的课程没有涉及到而已，这次课设让我体会到我们要善于向别人，特别是比我们专业的人学习。这次课设让我在收获知识的同时，让我学会了很多学习的方法，同时我跟同学之间的友情更加深厚，我感谢老师给我们这次机会，同时感谢老师和同学们给予我的帮助。这次课设让我在收获知识的同时，让我学会了很多学习的方法，同时我跟同学之间的友

20、情更加深厚，同时感谢老师和同学们给予我的帮助。参考文献1 周佩玲，彭虎，傅忠谦.微机原理与技术，电子工出版社 2005.2 戴梅萼.微型计算机技术及应用（第三版）.清华大学出版社，2003.设计者： 毛仁杰 日 期： 2012 年 12 月 27 日附录：源程序：TAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH DB 07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODESTART:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,90H OUT 63H,AL ;

21、8259中断初始化程序 PUSH DS MOV AX,0000H MOV DS,AX ;数据段清零 MOV AX, OFFSET IRQ7 ;取中断程序入口地址(相对地址) MOV SI, 003CH ;填8259中断7中断矢量 MOV SI,AX ;填偏移量矢量 MOV AX,CS ;段地址CS MOV SI,003EH MOV SI,AX ;填段地址矢量 POP DS IN AL,21H ;读8259中断屏蔽字 AND AL,7FH ;开8259中断 OUT 21H,ALCBC: IN AL,60H ;取开关信息 CMP AL,00H JZ K_0 ;全灭，等待PA口状态的变化 CMP A

22、L,01H JZ K_1 ;第1种彩灯显示 CMP AL,02H JZ K_2 ;第2种彩灯显示 CMP AL,03H JZ K_3 ;第3种彩灯显示 CMP AL,04H JZ K_4 ;第4种彩灯显示 CMP AL,05H JZ K_5 ;第5种彩灯显示 CMP AL,06H JZ K_6 ;第6种彩灯显示 JMP default ;第7种彩灯显示K_0: CALL ADD1 ;调用查询接口，灯全灭 MOV AL,0FFH CALL IOLED JMP WAITING;依次点亮K_1: CALL ADD1 ;调用查询接口，从左向右依次亮 MOV CX,09H MOV AL,0FEHLOOP

23、_1: CALL IOLED ;彩灯显示 ROL AL,1 LOOP LOOP_1 JMP WAITING;左右4个交替点亮K_2: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,0F0HLOOP_2: CALL IOLED ;彩灯显示 NOT AL LOOP LOOP_2 JMP WAITING;先全灭,然后依次点亮K_3: CALL ADD1 ;彩灯显示 MOV CX,09H MOV AL,0FFH MOV AH,01HLOOP_3: CALL IOLED SUB AL,AH ROL AH,1 LOOP LOOP_3 JMP WAITING;先全亮后全不亮再循环K_4: CALL

24、 ADD1 MOV CX,09H MOV AL,00HLOOP_4: CALL IOLED NOT AL LOOP LOOP_4 JMP WAITING;8个全亮后依次不亮K_5: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,00H MOV AH,01HLOOP_5: CALL IOLED ADD AL,AH ROL AH,1 LOOP LOOP_5 JMP WAITING;先两边亮后中间亮再循环K_6: CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,0C3HLOOP_6: CALL IOLED NOT AL LOOP LOOP_6 JMP WAITINGdefault:

25、 CALL ADD1 MOV CX,09H MOV AL,0AAHLOOP_d: CALL IOLED NOT AL LOOP LOOP_d JMP WAITING;彩灯显示子程序IOLED:PUSH CX MOV CX,0FFFFH MOV DX,61H OUT DX,AL ;延时子程序 DELAY: LOOP DELAY POP CXRET;查询接口子程序ADD1: MOV BX,OFFSET TAB1 ;取段码表首地址 XLAT OUT 62H,AL RETWAITING: PUSH CX MOV CX,0FFFFHLOOP_K: LOOP LOOP_K POP CX JMP CBC;中

26、断服务子程序 IRQ7: MOV CX,10 L1: MOV AL,0FH OUT 61H,AL ;红灯亮 CALL DIS MOV AL,0FFH OUT 61H,AL CALL DIS LOOP L1 MOV AL,20H OUT 20H,AL STI IRET;延时1sDIS: push cx PUSH AX MOV CX,0100H A3: MOV AX,0560H A4: DEC AX JNZ A4 LOOP A3 POP AX pop cx RET CODE ENDS END START设计过程中质疑（或答辩）记载：1. 八种序号显示的显示方式答：当检测到开关状态为0001H时，显示1，为0010时，显示2 为0011时，显示3，为0100时，显示4，为0101时，显示5 为0110时，显示6，为0111时，为7，为1000时，为82. 检测八种显示方式的流程图答：见图2-2程序流程图指导教师评语：评分：签名：年 月 日17