微机课程设计8086控制的循环彩灯报告文档格式.docx
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1)循环彩灯的循环速度可调;
2)按键要求
①启动/暂停,按SW0开关启动系统,按SW1开关停止系统工作。
②花型变换,由开关SW2、SW3进行四种花型切换;
总体方案与说明:
根据所学内容和对8255A的应用,整个系统硬件采用8086微处理器,74LS373锁存器,和8255A可编程并行接口芯片和8个led彩灯。
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;
8086微处理器,选择最小工作模式,所有的总线控制信号均由8086产生;
8086CPU的地址\数据总线AD15-AD0和地址\状态总线A16/S3-A19/S6是复用的,必须通过地址锁存器把地址总线和数据总线分离
循环彩灯主要模块流程图
软件设计
采用模块化程序设计思想,将软件划分成若干单元,主要包括主程序、LED彩灯显示子程序和延时子程序等。
本系统具体汇编源程序见附表一。
使用软件说明:
Proteus
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等
Emu8086
Emu8086-MicroprocessorEmulator结合了一个先进的原始编辑器、组译器、反组译器、具除错功能的软件模拟工具(虚拟PC),还有一个循序渐进的指导工具,编译源代码,并在模拟器上一步一步的执行。
可视化界面令操作易如翻掌.可以在执行程序的同时可观察寄存器,标志位和内存.算术和逻辑运算单元(ALU)显示中央处理器内部的工作情况.
点击编译之生成.exe文件后,调试界面图
硬件电路图与说明:
8255A的数据线,片选信号,地址线,读写控制线等与系统总线相连,CS与译码器的也相连,通过译码器连接到系统总线。
锁存控制电路74LS373
在微控制器单元(MCU)中,寄存器是十分重要的资源。
寄存器的主要作用是快速寄存算术逻辑运算单元(ALU)运算过程中的数据,其锁存功能利用74LS373来实现,
(1)锁存使能控制端LE。
(2)控制输入端
(3)数据输入端
通过锁存器74LS373把数据存储于集成块中,当LE锁存控制端为1,\OE使能端为0时,其具有输入功能,反之其具有锁存功能,在此系统中充当一个桥梁的作用,将部分数据传送个8255A的A0,A1,和CS片选等等,从而驱动发光二级管显示不同的花色。
由于地址锁存器8282与74LS373有相同的功能,可以将此处的74LS373替换成8282,原理上同样可以实现
可编程并行通信接口芯片8255A:
方式0为简单I/O,查询方式,端口A、端口B、端口C均可使用。
方式1为选通I/O,中断方式,端口A、端口B可以使用,选通的输入/输出方式。
方式2为双向I/O,中断方式,只有端口A可以使用,双向的传输方式。
方式0也叫基本输入/输出方式。
一种方式,不需要应答联络信号,端口A、端口B和端口C的高4位及低4位都可以作为输入或输出端口。
方式0的应用场合有无条件传送和查询传送2种;
故根据我们系统设计的要求,综上可知,选择8255A为工作方式0。
然而8255A的3种基本工作方式:
由方式选择控制字来决定,D7=1(特征位)表明是设定方式选择控制字;
D7=0,则表示是端口C按位置位/复位控制字;
端口C分成高4位(PC7~PC4)和低4位(PC3~PC0),可分别设置成输入端口或输出端口;
端口C的高4位与端口A配合组成A组,端口C的低4位与端口B配合组成B组。
综上可得此系统需要满足A端口为输出,输出数据给到8个LED彩灯;
端口C为输入,需要检测按键的输入情况;
问题分析与解决方案:
1.unknow1-byteopcodeatB900:
7056!
61
[SPICE]error---toomanyiterationswithoutconvergence
在仿真过程中,出现以上两行的错误,太多的迭代没有收敛性,和某个汇编语言在编码过程中的地址不正确:
说明程序代码过于分散,没有模块化,之后再将程序能够模块化的地方尽量改善,达到更加简洁易读易运行的目的由于程序中定义了dzdb01h,03h,07h,0fh,1fh,3fh,7fh,0ffh,00h,0ffh,00h,0ffh在在最初的调试的时候variable里面elements的值总是显示1,然而此处共有12个值,si共需要在此取11个偏移地址,所以改成11后,程序调试运行正常;
2.延时子程序模块的编写方法多种,之前为了测试单一的彩灯循环左移是否能够成功,采用nop延时,由CPU晶振频率计算,12M的晶振频率,执行一个nop需要时间1us,8086的晶振频率是5MHz,所以执行一个nop需要的时间是12/5us若要实现短暂而精确的延时可以用nop,然而此处流水灯的延时仅仅用空指令nop并不具有很好的移植性和修改性,程序代码也显得冗余;
一般一定功能的程序段设计成一个子程序,MASM宏汇编程序用“过程”(Procedure)来构造子程序。
如此段延时子程序:
delayproc
pushcx
pushbx
movcx,0fh;
修改此处的值,可以改变延时时间
d1:
movbx,0fh
d2:
decbx
jnzd2
popbx
popcx
ret
endendp
在写此系统程序中,我采用的是分支结构编写延时程序,后查的一般分支程序为计算机根据某种判断,利用条件转移指令,改变程序执行顺序所用;
然而一般具有公用性,重复性,和相对独立性的某段程序应设计成子程序,这种结构会给程序设计和调试带来许多方便,在满足汇编语言一定的规范性条件下,应将延时模块改成如上程序所示;
3.内存空间分配,,汇编语言的重要特点之一是能够直接利用机器指或者伪指令为数据或者代码程序分配内存空间,86系列(如8086微处理器)的存储器结构是分段的,有代码段,数据段,堆栈段或附加段,在程序设计时要充分考虑分段结构,要执行的程序段应设在当前段(活动段)中;
分配内存空间:
直接在proteus里面将8086CPU的internalmemorysize设置成一个足够用的空间大小,如0x1000,默认的空间大小是0x00000,如不改则仿真不成功。
程序在运行时所需要的工作单元应尽可能的设在CPU寄存器中,这样存取速度快,而且操作方便;
在此系统源程序中都采用8086CPU的全部通用寄存器:
累加器AX,基数寄存器BX,基数寄存器CX,数据寄存器DX;
和堆栈指针寄存器SI;
4在所有的程序模块逐步成功之后,期待着整体衔接能够成功,可是出现了一个现象:
每次仿真只能实现一种花型,在仿真过程中按键根本无作用,也就是程序一直在某个彩灯子程序中运行,无法去读select处C端口的按键值,必须在仿真stop后,切换按键值,在按仿真play后才能改变花型;
后来发现原来是在每个彩灯子程序中,由于利用了loop循环去实现彩灯的左移与右移,使得程序跳不到下一条语句jmpselect,一直以为有了jmpselect,似乎就可以去读取了按键值,后查loop的资料,loop的两步操作:
1、cx=cx-1;
2、判断cx的值,决定跳转还是向下执行;
原来自己在子程序开始忘记了movcx,08h;
即彩灯实现完一次花型变换就去读取按键的值,如果此时按键的值改变,就跳转到相应的程序段去执行,否则继续执行当前的彩灯花型;
5.某个想法:
在调试过程中,由于led灯一端都接地,按下启动键,并没有什么现象,总让人产生错觉是不是程序出现问题,仿真不出来;
未来便于启动按键按下有现象,可将led灯的另一端接高电平,但是想来想去,如果是在现实中,不可能用彩灯突然全部亮来说明系统启动,故可以在连接启动键导线中用一个led灯是否亮了来检测系统的启动成功,此时所有的按键的另一端也要求接高电平了;
6.整体调试过程中,SW0:
启动/暂停能够控制仿真过程中的状态,SW1:
停止系统,需要用到系统功能调用,返回当前操作系统;
小结与体会:
1.cmp属于加减运算的范畴,而test属于逻辑运算的范畴
cmp主要用于比较两数的关系,可以在有符号数和无符号数之间进行比较。
两数相等影响ZF标志,无符号数影响CF标志,有符号数影响SF和OF标志。
一般根据标志位的影响设置程序跳转,即根据不同的条件完成对应的程序片段,类似于高级语言的IF-ELSE结构。
所有的有条件转移指令都可以用在这条指令之后。
test通常用于检测某些位是否为1,但又不希望改变操作数的场合。
比如检查AL中的位6和位2是否有一位为1,可以用如下指令:
testAL,01000100b,如果这两个位全为0.则ZF的值为1,否则清0,那么根据标志位设置的跳转就只能为jz或jnz
这两条指令的相同点是都不会影响操作数,只是通过标志寄存器的某些位反映运算结果。
2.首先,更一步深化了程序设计步骤的思想,之前的混乱状态逐渐清晰起来;
编写程序时我遇到了许多的麻烦,开始时我把程序编了出来,但是我用Proteus仿真就和我想要的结果不一致,然后我又通过认真的分析,发现我的逻辑思维出错了,用汇编语言编写时要求有很好的逻辑思维能力,在今后的练习中得加强这方面的锻炼;
其次每一个独立的子程序最好用回车把它与其它的语句分开,这样就是为了在你查找程序错误时能够很清楚的找到错误。
:
以后在调程序时,确定问题后,要将流程和原理有非常清晰的理解,最好一步一步写下来,这样方便最初源程序的编写和最后完工后的调试;
3.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。
深入掌握了8255A显示电路的基本功能及编程方法,同时也深入了解了8255等芯片的工作方式、作用,受益匪浅。
附表1:
循环彩灯系统汇编源程序清单:
00010000(10h)
SW1停止系统工作
00100000(20h)
SW0开始系统工作
00100000(20h)
SW2花型1左循环
00100001(21h)
SW2花型2右循环
00100010(22h)
SW3花型3循环不断
00100011(23h)
SW3交替闪烁
CS
A1
A0
端口
对应地址
0
1
控制字寄存器
xxxxxx11
端口A寄存器
xxxxxx00
端口B寄存器
xxxxxx01
端口C寄存器
xxxxxx10
datasegment
MY8255_Aequ90h;
8255的A端口地址
MY8255_Bequ92h;
8255的B端口地址
MY8255_Cequ94h;
8255的C端口地址
MY8255_MODEequ96h;
8255控制寄存器地址
MODE_Adb10001001b;
控制字89h;
A端口输出工作方式0,端口C输入
dzdb01h,03h,07h,0fh,1fh,3fh,7fh,0ffh,00h,0ffh,00h,0ffh
dataends
codesegment
assumecs:
code,ds:
data
start:
movdx,MY8255_MODE
moval,MODE_A
outdx,al;
控制字初始化
;
--------------------------------------------------
select:
movdx,MY8255_C
inal,dx;
读取C端口地址
goexit:
testal,10h
jzexit;
结果是0,CF=1,跳转到exit去执行
set:
testal,20h
jzselect;
若是结果是0,则继续检测按键
*******************;
四种花型的判断
andal,0fh;
屏蔽al的高四位
cmpal,00h
jzcont1;
花型1循环左移
cmpal,01h
jzcont2;
花型2循环右移
cmpal,02h
jzcont3;
花型3依次递增后闪烁
cmpal,03h
jzcont4;
花型4交替闪烁
jmpselect
-----------------------------------------------------
exit:
movah,4ch
int21h;
4ch系统功能调用,返回操作系统
----------------------------------------------------
cont1:
movcx,08h
movdx,MY8255_A
moval,01h
k1:
写A端口
calldelay
rolal,1
loopk1
jmpselect
----------------------------------------------------
cont2:
moval,80h
k2:
outdx,al
roral,1
loopk2
-----------------------------------------------------
cont3:
movbl,0bh
leasi,dz
diz:
moval,[si];
向左递增子程序
incsi;
加1存在si里面
decbl
jnzdiz;
bl!
=0则继续跳到diz执行
---------------------------------------------------
cont4:
movdx,MY8255_A
moval,55h
moval,0aah;
xoral,0ffh
calldelay
delayproc;
定义延时子程序
movcx,0fh
movbx,0fh
decbx
delay:
延时子程序
pushf
pushcx;
保护现场
movbx,0e0h
lp2:
movcx,176h
lp1:
pushf;
标志入栈
popf;
标志出栈
looplp1
jnzlp2
popf
ret
codeends
endstart
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