彩灯显示控制系统方案设计书.docx
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彩灯显示控制系统方案设计书
武汉理工大学华夏学院
课程设计报告书
课程名称:
微机原理与接口课程设计
题目:
彩灯显示控制系统设计
系名:
信息工程系
专业班级:
姓名:
学号:
指导教师:
2012年12月28日
课程设计任务书
设计题目:
循环彩灯控制系统设计
设计目的:
1.巩固和加深课堂所学知识;
2.学习掌握计算机控制系统的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力;
3.通过步进电机控制系统设计与制作,深入了解与掌握步进电机的运行原理和控制方式。
设计任务:
(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.用1个开关控制步进电机起停,1个开关控制正反转,1个开关控制速度的快与慢,(电机正转→停→反转;反之相同);
3.送电时和步进电机停止时,彩灯全部点亮;步进电机正转时,彩灯正向循环点亮。
步进电机逆转时,彩灯反向循环点亮。
时间安排:
(部分时间,某些工作可以自己安排重叠进行)
6月18日
布置题目,确定任务、查找相关资料
6月19日~6月21日
功能分析,硬件设计,拟定实验电路,编写程序,调试程序、运行系统,6月21日中午12:
00前检查系统运行和设计报告
6月22日
答辩后撰写设计报告。
具体要求:
设计报告撰写格式要求
按提供的设计报告统一格式撰写,应包括如下内容:
1设计任务与要求
②总体方案与说明
③硬件原理图与说明
④实验接线图与说明
⑤软件主要模块流程图
⑥源程序清单与注释
⑦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);
⑧总结与体会⑨参考文献
附录:
①源程序(必须有简单注释)②使用说明
指导教师签名:
2012年6月18日
教研室主任(或责任教师)签名:
2012年6月18日
目录
1需求分析1
1.1课程设计题目1
1.2课程设计任务及要求1
1.3软硬件运行环境及开发工具1
2概要设计1
2.1循环彩灯流程图………………………………………………………………………….1
2.2设计原理及方法………………………………………………………………………….3
3详细设计3
3.1硬件设计与实现3
3.1.1LED数码管与8255的连线设计..............................................................................3
3.1.28255与中断电路的实现………………………………………………………….4
3.1.38255连接二极管连接实现………………………………………………………5
3.2软件设计5
4系统调试与操作说明9
4.1系统调试9
4.1.1硬件调试……………………………………………………………………………..9
4.1.2软件调试……………………………………………………………………………..9
4.2操作说明9
5课程设计总结与体会9
参考文献10
第1章需求分析
1.1课程设计题目:
彩灯显示控制系统设计
1.2课程设计任务及要求:
1、任务:
设计一个彩灯显示控制系统,其功能如下:
1)三个开关输入0~78个十六进制数字,对应8种不同的彩灯组合状态进行显示;
2)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;
3)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;
4)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;
5)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。
*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。
2、设计任务要完成实验方案论证,进行彩灯显示系统电路硬件设计,画出电路原理图实
验电路图;搭建实验电路,进行软件编程、调试、运行以及使用说明文档的建立等一整套工作任务。
进行循环彩灯效果控制程序设计(采用8086汇编语言);系统联调,提交一个符合上述功能要求的循环彩灯效果的系统设计。
1.3软硬件运行环境及开发工具
1、软硬件运行环境
利用TDN86/88实验平台进行硬件连接,利用TDN集成开发环境进行彩灯显示系统的
程序设计(采用8086汇编语言),调试,直到满足设计要求。
2、开发工具
实验所使用的实验开发设备是TDN86/88型多功能微机实验平台,它的硬件由基本系
统、外设功能模块和面包板实验区三大部分,按模块化开放式结构设计而成。
第2章概要设计
2.1循环彩灯流程图
循环彩灯的设计思想就是通过读开关状态信息,执行程序。
首先检测开关K1,启动程序,然后彩灯闪烁亮,检测k2,彩灯左循环亮,检测k3,彩灯右循环亮,检测k3和k2,彩灯右递增亮,检测k4和k1,彩灯由中间向两边扩散亮最后全亮,检测k2和k1,彩灯次循环由中间向两边扩散亮,。
检测开关K0,退出循环控制程序。
图2.1程序流程图
2.2设计原理及方法
在本次实验中主要用到了8255A可编程并行接口芯片。
Intel8255A是一种通用的可编程并行接口芯片,由于它是可以编程的,可以通过程序来设置芯片的工作方式,通用性强,使用灵活,可为多种不同的CPU与外设之间提供并行输入/输出的通道。
(1) 数据总线缓冲器
它是一个双向三态8位缓冲器,用作与系统总线连接是的缓冲部件.CPU与8255A之间所有的数据的发送与接收以及CPU向8255A发送的控制信息和8255A向CPU回送的状态信息都是通过它传送的
(2)三个8位端口PA、PB、PC
端口A(PA口):
有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输入锁存/缓冲器;
端口B(PB口):
有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输入/输出,锁存/缓冲器;
端口C(PC口):
有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据锁存/缓冲器。
通常PA口与PB口用作输入/输出的数据端口,PC口用作控制和状态信息端口。
PC口可以分为两个四位的端口,每个端口包含一个四位锁存器,可分别同PA口和PB口配合使用,用作控制信号(输出)或作为状态信号(输入)。
(3)A组和B组控制电路
A组:
PA口和PC口的高四位(PC7~PC4);
B组:
PB口和PC口的低四位(PC3~PC0)。
用来管理数据信息.控制字和状态字的传送,它接收来自CPU的地址总线的A1,A0和控制总线的信号RD.WR.RESET等,并向8255A的A,B两组发送命令.由它控制把CPU发出的控制命令字或输出的数据送到相应的端口,或把外设的状态信息或输入的数据从相应的端口送到CPU.
第3章详细设计
3.1硬件设计与实现
3.1.1LED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:
60HB口地址:
61HC口地址:
62H控制口地址:
63H
图3.1LED数码管与8255的连接图
3.1.28255与中断电路的实现
按图7所示接线,编写程序,使8255A端口A工作在方式0并作为输出口,端口B工作于方式1并作为输入口,则端口C的PC2成为选通信号输入端STBB,PCO成为中断请求信号输出端INTRB。
当B口数据就绪后,通过发STBB信号来请求CPU读取端口B数据并送端口A输出显示。
IRQ7中断子程序是实现所有灯闪烁10s就返回的功能。
具体流程就如下
否
是
图3.2中断服务程序流程图
图3.3中断连接电路图
3.1.38255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:
60HB口地址:
61HC口地址:
62H控制口地址:
63H
实验连接线路图如图9。
图3.4实验线路连接
第4章系统调试与操作说明
4.1系统调试
4.1.1硬件调试
最初设计的电路是由KK1和KK2来控制系统的启动和停止,KK1接PC7,KK2接PC0。
后来考虑到KK1和KK2都要接2根线,接线时比较复杂。
后来改用K2来控制系统的启动K3来控制系统的停止。
K2接C组的PC6,K3接C组的PC7。
花型的变换还是由K0和K1来控制。
K0接A组的PA0,K10接A组的PA1。
B组的PB0—PB7接发光二级管的D0—D7。
4.1.2软件调试
软件调试是一个困难的过程。
从初始化开始调试。
开关改接后,PB输作为输出口,PA和PC作为输入口。
所以初始化改为MOVAL,98H。
因为我对接口地址不是很清楚,所以造成程序在读断口地址时发生错误。
A口地址为60H,B口地址为61H,C口地址为62H。
经改正后,各子程序可正常运行。
开关对应的是和开关相连接的端口地址,所以检测开关时,检测的是对应A组C组的地址。
即检测K0要用TESTAL,80H,就的对PC7的检测。
经过以上的调试,编译加载后系统能够正常运行。
4.2操作说明
本系统主要由五个开关控制,分别为K0、K1、K2、k3和K4。
k0为退出系统程序,k3控制左循环,k2控制右循环,k1控制闪烁交替亮,k3和k2控制从左到右规律递增亮k4和k1控制中间向两边扩散亮,k2和k1控制等从中间向两边扩散亮最后全亮。
数码管会同步显示0~6序号。
第5章课程设计总结与体会
在此次课程设计中碰到了很多困难,经过老师和同学的帮助,都能够得以解决。
使我深深的体会到,团队合作精神的重要和可贵。
其次,在此次课程课程设计中,我知道了个人思路和团队计划的重要性。
只有思路清晰才能制定好一个完整严密的计划。
这样即可以节约时间,也避免了一些不必要的麻烦。
先设计好硬件的电路原理图,再进行软件的编译。
第一次是不可能成功的,所以在做软件的编译和调试时一定要有很好的细心和耐心。
在本次课程设计中,我进一步了解了8255A各引脚的功能,8255A和系统总线之间的连接,8255A和CPU之间的数据交换,以及8255A的内部逻辑结构。
我深入掌握了8255A显示电路的基本功能及编程方法,同时我深入了解了8255等芯片的工作方式、作用。
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]周明德.微型计算机系统原理及应用(第四版)习题集与实验指导书》,清华大学出版社,2002.
[3]吴秀清,周荷琴.微机计算机原理与接口技术(第二版).中国科学技术大学出版社,2002.
[4]戴梅萼.微型计算机技术及应用(第三版).清华大学出版社,200
附录:
源程序:
STACKSEGMENTSTACK
DW64DUP(?
)
STACKENDS
DATASEGMENT
DZDB0FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H,0FFH,00H,0FFH
JTDB55H,0AAH
TABDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
BUFDB01,02,03,04,05,06
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACK
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVAL,89H
OUT63H,AL;初始化
X:
INAL,62H
TESTAL,40H;检测k0
JNZX;退出程序
INAL,62H
ANDAL,0FH;屏蔽高4位
CMPAL,01H;AL的状态为01H
JZLOOP1;调用LOOP1子程序
CMPAL,02H;AL的状态为02H
JZLOOP2;调用LOOP2子程序
CMPAL,03H;AL的状态为03H
JZLOOP3;调用LOOP3子程序
CMPAL,04H;AL的状态为04H
JZLOOP4;调用LOOP4子程序
CMPAL,05H;AL的状态为05H
JZLOOP5;调用LOOP5子程序
CMPAL,0
JMPLOOP6
LOOP1:
MOVBX,OFFSETTAB
MOVSI,OFFSETBUF
XLAT
OUT60H,AL
MOVCX,0800H
MOVCX,08H
MOVAL,0FEH;左移子程序
ZY:
OUT61H,AL
CALLDELAY;调延时程序
ROLAL,1
LOOPZY
JMPX
LOOP2:
MOVBX,OFFSETTAB
MOVSI,OFFSETBUF+1
XLAT
OUT60H,AL
MOVCX,0600H
MOVCX,08H
MOVAL,07FH;右移子程序
YY:
OUT61H,AL
CALLDELAY;调延时程序
RORAL,1
LOOPYY
JMPX
LOOP3:
MOVBX,OFFSETTAB
MOVSI,OFFSETBUF+2
XLAT
OUT60H,AL
MOVCX,0600H
MOVBL,11
LEASI,DZ
DIZ:
MOVAL,[SI];向右递增子程序
OUT61H,AL
CALLDELAY;调延时程序
INCSI
DECBL
JNZDIZ
JMPX
LOOP4:
MOVBX,OFFSETTAB
MOVSI,OFFSETBUF+3
XLAT
OUT60H,AL
MOVCX,0600H
MOVBL,2
LEASI,JT
JIAOT:
MOVAL,[SI];交替亮灯子程序
OUT61H,AL
CALLDELAY;调延时程序
INCSI
DECBL
JNZJIAOT
JMPX
LOOP5:
MOVBX,OFFSETTAB
MOVSI,OFFSETBUF+4
XLAT
OUT60H,AL
MOVCX,0600H
MOVAL,0E7H
OUT61H,AL
CALLDELAY
MOVAL,0C3H
OUT61H,AL
CALLDELAY
MOVAL,81H
OUT61H,AL
CALLDELAY
MOVAL,00H
OUT61H,AL
CALLDELAY
JNZJIAOT
JMPX
LOOP6:
MOVBX,OFFSETTAB
MOVSI,OFFSETBUF+5
XLAT
OUT60H,AL
MOVCX,0800H
MOVAL,0E7H
OUT61H,AL
CALLDELAY
MOVAL,0DBH
OUT61H,AL
CALLDELAY
MOVAL,0BDH
OUT61H,AL
CALLDELAY
MOVAL,07EH
OUT61H,AL
CALLDELAY
JMPX
EXIT:
MOVAX,4C00H
INT21H
DELAY:
PUSHCX;延时子程序
PUSHDX
LOOP7:
MOVDX,0FFF0H
LOOP8:
DECDX
JNZLOOP8
POPDX
POPCX
RET
CODEENDS
ENDSTART
设计者:
日期:
2012年12月28日
设计过程中质疑(或答辩)记载:
1.显示彩灯模式及序号如何同步配合?
答:
拉动开关,通过程序调用子程序改变彩灯模式,而序号通过查询接口程序随着彩灯的模式改变而改变。
2.如何拉开关控制模式显示?
答:
通过程序INAL,62H
TESTAL,40H读取开关信息
然后通过程序INAL,62H
ANDAL,0FH
CMPAL,01H
JZLOOP1
CMPAL,02H
JZLOOP2
CMPAL,03H
JZLOOP3
CMPAL,04H
JZLOOP4
CMPAL,05H
JZLOOP5
调用子程序控制彩灯的模式
指导教师评语:
评分:
签名:
年月日
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- 彩灯 显示 控制系统 方案设计
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