計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 計(jì)算機(jī) 設(shè)計(jì)題目： 節(jié)日彩燈系統(tǒng) 成 員：指導(dǎo)教師：職 稱： 2007年 10 月 徐州摘 要眾所周知，節(jié)日彩燈以其絢麗的色彩和變化的各種式樣贏得人們的喜愛(ài)，在人們的日常的生活中很常見(jiàn)，并在一些特定的節(jié)日里，重要場(chǎng)合中起著渲染節(jié)日氣氛，帶給人們歡樂(lè)的作用?？删幊坦?jié)日彩燈打破常規(guī)彩燈閃爍固定變化的現(xiàn)狀，可根據(jù)人們不同的意愿進(jìn)行編程設(shè)計(jì)出想要的變換的色彩效果。8255A是一種可編程的輸入輸出芯片，利用它對(duì)電平的高低來(lái)控制脈沖的到達(dá)，利用8253的定時(shí)功能和8279對(duì)彩燈各種形式的控制，從而控制彩燈使其發(fā)出絢麗

2、奪目的色彩和產(chǎn)生各種式樣的彩燈。 利用鍵盤(pán)上的燈實(shí)現(xiàn)燈的各種形式的變換，使彩燈變換的樣式更多，克服了節(jié)日彩燈變換樣式單調(diào)的缺點(diǎn)，使節(jié)日彩燈朝著變換多種多樣的方式發(fā)展。通過(guò)利用8253,8255,8279器件實(shí)現(xiàn)彩燈定時(shí)多樣式變換。關(guān)鍵詞：可編程彩燈 8253定時(shí) 8255控制脈沖到達(dá) 8279實(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈各種形式的控制 目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11.1設(shè)計(jì)任務(wù)及器件11.2設(shè)計(jì)要求11.3設(shè)計(jì)總體概括1利用8253器件定時(shí)功能，8255器件輔助功能，8279等器件完成彩燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能。12 總體方案2 2.1 設(shè)計(jì)題目 22.2設(shè)計(jì)背景2 2.3面臨的問(wèn)題 2 2.4解決方案3 2.5設(shè)

3、計(jì)思想3 2.6程序結(jié)構(gòu)框圖43硬件設(shè)計(jì)5 3.1 功能簡(jiǎn)介 5 3.2 原理簡(jiǎn)介及接線圖 5 3.2.1 8279功能介紹 5 3.2.2 8279的工作方式7 3.2.3 8279的命令字及格式8 3.3 8段數(shù)碼管原理簡(jiǎn)介 9 3. 4 8253器件的應(yīng)用10 3. 5 8255器件的應(yīng)用10 3.6 硬件接線圖（根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備所畫(huà)）12 3.7 內(nèi)部接線圖124軟件設(shè)計(jì)13 4. 1 總體設(shè)計(jì)方案及說(shuō)明13 4. 2 軟件主要模塊流程圖13 4. 3 源程序清單與注釋145 結(jié)論23參考文獻(xiàn)231 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及器件用微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)箱，分析在鍵盤(pán)上的燈上形成節(jié)日彩燈，

4、用的器件為8253,8255,8279等等器件。1.2設(shè)計(jì)要求利用以上器件實(shí)現(xiàn)節(jié)日彩燈的各種圖形，如：節(jié)日彩燈依次變暗，依次點(diǎn)亮，依次形成波浪形，間隔閃爍等形狀。1.3設(shè)計(jì)總體概括利用8253器件定時(shí)功能，8255器件輔助功能，8279等器件完成彩燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能。2 總體方案2.1 設(shè)計(jì)題目用微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)節(jié)日彩燈系統(tǒng)。2.2 設(shè)計(jì)背景2.2.1 探究節(jié)日彩燈系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)更多的了解節(jié)日彩燈系統(tǒng)。2.2.2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)微機(jī)接口與原理實(shí)驗(yàn)箱有更進(jìn)一步的了解，充分了解各部分的作用，尤其對(duì)8255,8253,8279有了更近一步的了解。2.2.3為了學(xué)習(xí)更多的編程知識(shí)，熟練地掌握

5、編程技巧，學(xué)會(huì)和復(fù)習(xí)各個(gè)器件的初始化操作，使編程技術(shù)進(jìn)一步提高。2.2.4通過(guò)編寫(xiě)彩燈系統(tǒng)程序，對(duì)日常生活的彩燈是怎樣工作的有進(jìn)一步的了解，舉一反三，通過(guò)彩燈系統(tǒng)，對(duì)編寫(xiě)其他程序有進(jìn)一步的促進(jìn)作用。2.2.5 通過(guò)彩燈系統(tǒng)鍛煉自己的實(shí)際操作能力，使自己的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，提高自己的操作水平。2.3面臨的問(wèn)題2.3.1 8279器件沒(méi)學(xué)過(guò)，怎么初始化，怎么進(jìn)行編程都是一個(gè)問(wèn)題，關(guān)于8279器件的知識(shí)都得自己找，通過(guò)學(xué)習(xí)在進(jìn)行編程。2.3.2 關(guān)于8253,8255器件的知識(shí)由于是上學(xué)期學(xué)的，所以關(guān)于器件的操作步驟以及流程忘記了不少，需要重新學(xué)習(xí)。2.3.3 需要將8253,8255,8279的

6、知識(shí)結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)日彩燈系統(tǒng)，充分結(jié)合程序程序，使節(jié)日彩燈系統(tǒng)能正常工作。2.3.4 配合問(wèn)題：由于兩個(gè)人為一組，所以兩人的配合特別重要，怎樣分工對(duì)完成節(jié)日彩燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特別重要。2.4解決方案2.4.1 通過(guò)網(wǎng)上查找和在圖書(shū)館查找關(guān)于8279的知識(shí)，對(duì)8279的應(yīng)用有更近一步的了解，熟練掌握初始化和利用8279的編程應(yīng)用。2.4.2 看微機(jī)結(jié)構(gòu)與原理充分了解8253,8255器件的各種應(yīng)用。2.4.3 各人分配適當(dāng)?shù)墓ぷ鳎瓿梢院髮?duì)兩人的結(jié)果進(jìn)行重組，最后完成節(jié)日彩燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.5設(shè)計(jì)思想8253器件：8253具有計(jì)數(shù)和定時(shí)功能，通過(guò)8253器件實(shí)現(xiàn)定時(shí)脈沖，每隔一秒鐘來(lái)一個(gè)脈沖

7、，用作定時(shí)裝置。8255器件：用作輔助裝置，8255器件的A端口用于接收8253器件的定時(shí)脈沖，當(dāng)接收到脈沖是，使鍵盤(pán)上的彩燈變換一次。8279器件：控制彩燈的變化，使彩燈形成各種形狀，如：全變暗，全變量，形成波浪形彩燈等等各種形狀。2.6程序結(jié)構(gòu)框圖8279初始化8253初始化8255初始化檢驗(yàn)是否高電平，高電平進(jìn)行，低電平等待顯示彩燈的一種形狀判斷是否達(dá)到一秒 否 是變換另一種形狀 否圖形數(shù)=4 是3 硬件設(shè)計(jì)3.1 功能簡(jiǎn)介通過(guò)硬件接線與軟件編程，通過(guò)8255、8253實(shí)現(xiàn)硬件延時(shí)，用芯片8279控制輸出，是數(shù)碼管發(fā)出不同形狀的圖案。3.2 原理簡(jiǎn)介及接線圖 8279引腳圖3.2.1 8

8、279功能介紹8279是可編程的鍵盤(pán)、顯示接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。8279內(nèi)部有鍵盤(pán)FIFO（先進(jìn)先出堆棧）/傳感器，雙重功能的8*8=64B RAM，鍵盤(pán)控制部分可控制8*8=64個(gè)按鍵或8*8陣列方式的傳感器。該芯片能自動(dòng)消抖并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示RAM容量為16*8，即顯示器最大配置可達(dá)16位LED數(shù)碼顯示。（1）數(shù)據(jù)線DB0DB7是雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線，在接口電路中與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，用以傳送CPU和8279之間的數(shù)據(jù)和命令。（2）地址線/CS=0選中8279，當(dāng)A0=1時(shí)，為命令字及狀態(tài)字地址；當(dāng)A0=0時(shí)，為片內(nèi)數(shù)據(jù)地址，故8

9、279芯片占用2個(gè)端口地址。（3）控制線CLK：8279的時(shí)鐘輸入線。IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。/RD、/WR：讀、寫(xiě)輸入控制線。SL0-SL3：掃描輸出線，用來(lái)作為掃描鍵盤(pán)和顯示的代碼輸出或直接輸出線。RL0-RL7：回復(fù)輸入線，它們是鍵盤(pán)或傳感器矩陣的信號(hào)輸入線。SHIFT：來(lái)自外部鍵盤(pán)或傳感器矩陣的輸入信號(hào)，它是8279鍵盤(pán)數(shù)據(jù)的次高位即D6位的狀態(tài)，該位狀態(tài)控制鍵盤(pán)上/下檔功能。在傳感器方式和選通方式中，該引腳無(wú)用。CNTL/S：控制/選通輸入線，高電平有效。鍵盤(pán)方式時(shí)，鍵盤(pán)數(shù)據(jù)最高位（D7）的信號(hào)輸入到該引腳，以擴(kuò)充鍵功能；選通方式時(shí)，當(dāng)該引腳信號(hào)上升沿到時(shí)，把RL0-RL

10、7的數(shù)據(jù)存入FIFO RAM中。OUTA0-OUTA3：通常作為顯示信號(hào)的高4位輸出線。OUTB0-OUTB3：通常作為顯示信號(hào)的低4位輸出線。/BD：顯示熄滅輸出線，低電平有效。當(dāng)/BD=0時(shí)將顯示全熄滅。8279對(duì)顯示RAM的讀/寫(xiě)操作如果采用非地址自動(dòng)增加方式對(duì)顯示RAM進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，則每次讀/寫(xiě)前都需要通過(guò)“讀顯示RAM命令字”或“寫(xiě)顯示RAM命令字”設(shè)置顯示RAM的地址。而采用地址自動(dòng)增加方式，只需設(shè)置起始地址，之后地址會(huì)自動(dòng)增加。3.2.2 8279的工作方式8279有三種工作方式：鍵盤(pán)方式、顯示方式和傳感器方式。（1） 鍵盤(pán)工作方式8279在鍵盤(pán)工作方式時(shí)，可設(shè)置為雙鍵互鎖方式

11、和N鍵循回方式。雙鍵互鎖方式：若有兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，不管按鍵先后順序如何，只能識(shí)別最后一個(gè)被釋放的鍵，并把該鍵值送入FIFO RAM中。N鍵循回方式：一次按下任意個(gè)鍵均可被識(shí)別，按鍵值按掃描次序被送入FIFO RAM中。（2） 顯示方式8279的顯示方式又可分為左端入口和右端入口方式。顯示數(shù)據(jù)只要寫(xiě)入顯示RAM，則可由顯示器顯示出來(lái)，因此顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯示RAM的順序，決定了顯示的次序。左端入口方式即顯示位置從顯示器最左端1位（最高位）開(kāi)始，以后顯示的字符逐個(gè)向右順序排列；右端入口方式即顯示位置從顯示器最右端1位（最低位）開(kāi)始，已顯示的字符逐個(gè)向左移位。但無(wú)論左右入口，后輸入的總是顯示在最

12、右邊。（3） 傳感器方式傳感器方式是把傳感器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)送入傳感器RAM中。當(dāng)CPU對(duì)傳感器陣列掃描時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)傳感器狀態(tài)發(fā)生變化就發(fā)出中斷請(qǐng)求（IRQ置1），中斷響應(yīng)后轉(zhuǎn)入中斷處理程序。3.2.3 8279的命令字及格式a.8279內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置命令字0 0 1 D4 D3 D2 D1 D0高三位為本命令字特征位，第五位用于設(shè)定對(duì)外部時(shí)鐘CLK的分頻值。b. 讀顯示RAM命令字0 1 1 AI D3 D2 D1 D0高三位為本命令字特征位AI:地址增加位，AI=1時(shí)，每讀出一個(gè)字節(jié)后地址會(huì)自動(dòng)加1，可繼續(xù)讀下一位字節(jié)單元的內(nèi)容，而不必重寫(xiě)讀命令。低四位為顯示RAM地址，從0000到1111共16

13、個(gè)。c.寫(xiě)顯示RAM命令字1 0 0 AI D3 D2 D1 D0高三位為本命令字特征位AI:地址增加位，AI=1時(shí)，每寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)后地址會(huì)自動(dòng)加1，可繼續(xù)寫(xiě)下一位字節(jié)單元的內(nèi)容，而不必重寫(xiě)讀命令。低四位為顯示RAM地址，從0000到1111共16個(gè)。3.3 8段數(shù)碼管原理簡(jiǎn)介組成：LED數(shù)碼管由7段或8段發(fā)光二極管組成，在平面上排成8字型。分類(lèi)：有共陰極和共陽(yáng)極兩種。 顯示原理：使某些段點(diǎn)亮而另一些段不亮就可以顯示0-9，A-F等字型。 使某段點(diǎn)亮必須具備2個(gè)條件：共陰極管的公共端接地和共陽(yáng)極管的公共端接電源。共陰極管的控制端接電源和共陽(yáng)極管的控制端接地。 (a) (b) (c) 8段數(shù)碼管

14、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.4 8253器件的應(yīng)用利用8253的定時(shí)功能：8253具有級(jí)聯(lián)的功能，CLK0連接2MHZ,OUT0連接 CLI1,OUT1連接 PA0.GATE0,GATE1連接5V，地址連接200H-207H.從而實(shí)現(xiàn)8253器件定時(shí)為一秒，一秒來(lái)一個(gè)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)。3.5 8255器件的應(yīng)用利用8255器件實(shí)現(xiàn)輔助功能，利用A端口，通過(guò)對(duì)A端口進(jìn)行讀取，實(shí)現(xiàn)一秒鐘的定時(shí)。8255地址連接208-20FH8253的OUT1連接8255的PA0.8279器件的應(yīng)用利用8279器件實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)上彩燈的形狀變化，形成彩燈的各種圖形。3.6 硬件接線圖3.7 內(nèi)部接線圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 總體設(shè)計(jì)方案及

15、說(shuō)明 利用以上器件實(shí)現(xiàn)節(jié)日彩燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)彩燈在程序控制下的圖形變換成各種形狀，并且各種形狀變換時(shí)間間隔為一秒。4.2 軟件主要模塊流程圖8279初始化 節(jié)日彩燈系統(tǒng)模塊流程圖過(guò)程說(shuō)明：步驟一：進(jìn)行8279初始化，如：確定從哪邊輸入，掃描頻率是多少，確定地址等。 步驟二：進(jìn)行8253初始化，使時(shí)間周期擴(kuò)大2000000倍。 步驟三：進(jìn)行8255初始化，從A端口輸入。 步驟四:等高電平，遇到高電平 對(duì)鍵盤(pán)上的燈做全滅處理。 步驟五：等上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，使鍵盤(pán)上的燈成波浪形。 步驟六: 等上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，使鍵盤(pán)上的燈全亮。 步驟六: 等上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，使鍵盤(pán)成上下間隔亮半邊。

16、步驟六: 等上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，使鍵盤(pán)上的燈只亮中間。 步驟七：等上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，重復(fù)，從過(guò)程三開(kāi)始。4.3 源程序清單與注釋Z8279 EQU 212HD8279 EQU 210HLEDMOD EQU 90H ;右邊輸入,八位顯示外部譯碼八位顯示LEDFEQ EQU 38H ;掃描頻率CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AL,00110111B MOV DX,203H OUT DX,AL ;控制字 MOV AL,00H MOV DX,200H OUT DX,AL mov DX,200H MOV AL,10H OUT DX,AL ;8253 0

17、端口初始化，頻率減為1000分之一 MOV AL,01110111B MOV DX,203H OUT DX,AL MOV AL,00H MOV DX,201H OUT DX,AL MOV AL,20H OUT DX,AL ;8253 1端口初始化，頻率減為2000分之一 MOV AL,10010000B MOV DX,20BH OUT DX,AL ;8255初始化 call del MOV DX,208H L1: IN AL,DX TEST AL,01H JZ L1 ;讀高電平f: MOV DX,D8279 MOV AL,00000111b OUT DX,AL MOV AL,00001110b

18、 OUT DX,AL MOV AL,00000111b OUT DX,AL MOV AL,00001110b OUT DX,AL MOV AL,00000111b OUT DX,AL MOV AL,00001110b OUT DX,AL MOV AL,00000111b OUT DX,AL MOV AL,00001110b OUT DX,AL MOV DX,208H L: IN AL,DX TEST AL,01H JNZ L L2: IN AL,DX TEST AL,01H JZ L2 s: mov DX,D8279 MOV AL,00100011B OUT DX,AL MOV AL,0001

19、1100B OUT DX,AL MOV AL,00100011B OUT DX,AL MOV AL,00011100B OUT DX,AL MOV AL,00100011B OUT DX,AL MOV AL,00011100B OUT DX,AL MOV AL,00100011B OUT DX,AL MOV AL,00011100B OUT DX,AL MOV DX,208H z: IN AL,DX TEST AL,01H JNZ z z2: IN AL,DX TEST AL,01H JZ z2 yy: mov DX,D8279 mov AL,01000000b OUT DX,AL mov A

20、L,01000000b OUT DX,AL mov AL,01000000b OUT DX,AL mov AL,01000000b OUT DX,AL mov AL,01000000b OUT DX,AL mov AL,01000000b OUT DX,AL mov AL,01000000b OUT DX,AL mov AL,01000000b OUT DX,AL MOV DX,208H zZ: IN AL,DX TEST AL,01H JNZ zZ zZ2: IN AL,DX TEST AL,01H JZ zZ2 g: MOV DX,D8279 mov al,01111111b out dx

21、,al mov al,01111111b out dx,al mov al,01111111b out dx,al mov al,01111111b out dx,al mov al,01111111b out dx,al mov al,01111111b out dx,al mov al,01111111b out dx,al mov al,01111111b out dx,al MOV DX,208H M: IN AL,DX TEST AL,01H JNZ M M1: IN AL,DX TEST AL,01H JZ M1 call del h: NOP MOV DX,Z8279 MOV AL,0C2H OUT DX,AL ;置空FIFO寄存器 jmp f del proc near MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL mov dx,d8279 mov al,0h out dx,al mov al,0h out dx,al mov al,0h