交通灯8253-8255-8259

二○○九～二○一○学年第二学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：微机原理课程设计班级：电子信息工程2009级6班学号：200904135150姓名：张强指导教师：徐守明二○一二年二月二十日2.218259的工作原理：一、数据总线缓冲器:8259A与系统数据总线的接口，是8位双向三态缓冲器。CPU与8259A之间的控制命令信息、状态信息以及中断类型信息，都是通过缓冲器传送的。二、读/写控制逻辑:CPU通过它实现对8259A的读/写操作。三、级连缓冲器:用以实现8259A芯片之间的级连，使得中断源可以由8级扩展至64级。四、控制逻辑电路:对整个芯片内部各部件的工作进行协调和控制。五、中断请求寄存器IRR:8位，用以分别保存8个中断请求信号，当响应的中断请求输入引脚有中断请求时，该寄存器的相应位置1。六、中断屏蔽寄存器IMR:8位，相应位用以对8个中断源的中断请求信号进行屏蔽控制。当其中某位置“0“时，则相应的中断请求可以向CPU提出；否则，相应的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。该寄存器的内容为8259A的操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。七、中断服务寄存器ISR:8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄存器中的相应位置1。八、用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。2.228255A的工作原理：一、8255A的内部结构:1、数据总线缓冲器:这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A与微机系统数据总线的接口。输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。2、三个端口A，B和C:A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。B端口包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。C端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器(输入没有锁存器)。3、A组和B组控制电路:这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。方式控制字的高5位决定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。A组控制电路控制A口和C口上半部，B组控制电路控制B口和C口下半部。4、读写控制逻辑:用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。二、8255A的工作方式: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。2.238253的工作原理：8253是可编程的计数器/定时器,其内部有三个独立的16位计数器/定时器通道,每个计数器通道均可按6种不同的方式工作,并且都可以按二进制或十进制计数。其CLK0～CLK2是计数器0～2的时钟脉冲输入端,GATE0～GATE2是门控脉冲输入端,OUT0～OUT2是输出端。3、总体设计和方案论证：3.1交通信号灯实时控制和管理的总体设计芯片选择及端口选择1．用实验系统8255A实现对信号灯的控制（所用端口自定）；2位数码显示用8255A实现控制。2.用实验系统8235的计数器0定时向实验系统主片8259A的IRQ7请求中断，以实现要求的20秒、5秒钟的定时。实验系统8253的计数器0的CLK2接OPCLK，频率为1.19318MHZ；GATE0已接+5V；定时采用软硬件相结合的方式实现。⒊用实验系统的发光二极管模拟红绿灯。注：8259A的端口地址为：218H、219H8255A的端口地址为：端口A-200H、端口B-201H、端口C-202H、控制端口-203H8253的端口地址为：计数器0-208H、计数器1-209H、计数器0-20AH、控制寄存器0-20BH。本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。定时模块采用硬件定时和软件定时相结合的方法，用8253定时/计数器定时1s，再用软件计时实现所需的定时。发光二极管模块由8255控制发光二极管来实现。数码管显示模块由实验平台上的LED显示模块实现。紧急中断模块是由单脉冲发生单元和8259中断控制器组成。程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序、数码管显示子程序和中断服务程序组成。包括对8253、8255以及8259等可编程器件的编程。3.2方案论证：软件延时，设计简单，使用方便，本次设计采用了，定时器0进行计时，每1s产生一次中断，可以准确的计时并方便8段数码管进行显示。在本设计中程序每1秒请求一次中断，实现精确定时与数码管显示刷新。4、硬件设计：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所示。硬件电路由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。图1图2时模块是由8253的计数器0来实现定时1s。由8255输出来控制计数器的起停。OUT0接8259的IRQ7，定时完成申请中断，进入中断服务程序。发光二极管显示模块由8255输出来控制发光二极管的亮灭。8255输出为低电平时，对应的发光二极管就点亮，否则就熄灭。交通灯的对应关系如下：（1,3代表东，西；2，4代表南、北）L7L6L5L2L1L013红灯13黄灯13绿灯24红灯24黄灯24绿灯实验平台上提供一组六个LED数码管。本设计用2个数码管来倒计时。中断模块是由单脉冲发生单元和8259中断控制器，单脉冲发生单元主要用来请求中断，然后做出情况处理。5、软件设计思路：设计数器0的计数初值为3000，由于CLK0接脉冲信号，频率为1.288MHZ，所以每1s中断一次。利用TIME对不同的状态时间计数，用来实现计数器0对20秒钟，5秒钟的定时。中断子程序分为数码显示刷新部分和红绿黄灯各种状态切换部分。每进入中断即刷新LED显示。交通灯按正常状态切换工作,8253开始计数后每1s发出一个中断申请信号，在中断子程序中先刷新数码管，然后判断当前状态，进入相应的处理程序进行处理。主程序的流程图如图所示。3主程序流程图图4、定时中断服务子程序定时中断子程序是本设计的重点，负责完成数码管输出数据刷新和各个状态的处理切换。中断子程序包括数码管输出数据刷新程序和各状态处理程序。数码管输出数据刷新子程序是实现倒计时20s，用LEDOUT表示输出的数据，TIME用来软件计时1s，就是计数10个100ms。LED输出是要将输出的数据转化为段选码。根据当前的状态跳转到相应的处理程序，在处理程序中完成定时和状态的切换。状态0、1、2、3、4、5的流程是一样的，先点亮对应的交通灯，再判断定时到了就可以切换了。状态0用于实现东西红、南北绿；状态1用来实现东西黄、南北绿；状态2用于实现东西绿、南北黄；状态3用于实现东西绿、南北红；状态4用于实现东西黄、南北红；状态5用于实现东西红、南北黄，间隔点亮和熄灭就可以了。状态0处理程序的流程图如图所示。图5状态0处理程序6、源程序清单：⒈本次设计中，选用8235的计数器0定时向实验系统主片8259A的IRQ7请求中断。设置8253的计数器0每1s请求一次中断，工作于模式3；8255的A端口控制交通灯；数码管驱动程序采用指导老师提供的程序。初始化程序：DATASEGMENTLEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H；存放七段代码表DB7FH,6FHTIMEDB19D2EQU200H；8255A端口AEAEQU200H；8255端口地址EEEQU203HCONTROLEQU20BH；8253端口地址COUNT0EQU208HCOUNT1EQU209HCOUNT2EQU20AHDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATACODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:MOVAX,0MOVDS,AXMOVAX,OFFSETIRQ7；填中断矢量表ADDAX,2000HMOVSI,0FH*4MOV[SI],AXMOVAX,0MOV[SI+2],AXCLIMOVBX,0109H;BH表示要显示数的十位，BL表示要显示数的个位MOVCX,0MOVDX，0000HMOVAL,80H;初始化8255OUTEE,ALMOVAL,00；对PC0口置0OUTEE,ALMOVAL,02；对PC1口置0OUTEE,ALMOVDX,218H;8259初始化MOVAL,00010010bOUTDX,ALMOVAL,0FHMOVDX,219HOUTDX,ALMOVDX,200H；交通灯初始状态为全黄MOVAL,0BBHOUTDX,ALMOVAL,00110110b；初始化8253OUTCONTROL,ALNEXT:MOVAX,3000;定时1秒MOVDX,COUNT0OUTDX,ALMOVAL,AHOUTCOUNT0,ALJMPNEXTMOVAX,DATA；置DS用数据段首址MOVDS,AX中断服务程序：A1:STIHLTJMPA1IRQ7：数码管显示程序CMPCX,99JZDISPINCCXIRETDISP:MOVCX,0PUSHAXPUSHBXPUSHSIMOVDX,BXMOVBXOFFSETLEDADDBX,2000HMOVAH,00MOVAL,DLMOVSI,AXMOVAL,00HOUTEE,ALMOVAL,03H；选通用来显示个位的数码显示管OUTEE,ALMOVAL,[BX+SI]；把十进制数所表示的个位数转换成对应的段码OUT201H,ALMOVAL,DHMOVSI,AXMOVAL,01H；选通用来显示十位的数码显示管OUTEE,ALMOVAL,02HOUTEE,ALMOVAH,[BX+SI]；把十进制数所表示的十位数转换成对应的段码OUT201H,AHPOPSIPOPBXPOPAXCMPBL,00H；比较个位数是否为0JNZL1CMPBH,00H；比较十位数是否为0JZCOMPAREMOVBX,0009H:十位为0，各为变为9JMPCOMPAREL1:DECBXCOMPARE:CMPDL,0JZSTATE0CMPDL1JZSTATE1CMPDL,2JZSTATE2CMPDL,3JZSTATE3CMPDL,4JZSTATE4CMPDL5JZSTATE5STATE0:MOVAL,7DH;东西红，南北绿OUTD2,ALJMPCHANG1STATE1:MOVAL,BDH;东西黄，南北绿OUTD2,ALJMPCHANGE1STATE2:MOVAL,DBH；东西绿，南北黄OUTD2,ALJMPCHANGE1STATE3:MOVAL,D7H；东西绿，南北红OUTD2,ALJMPCHANGE1STATE4:MOVAL,B7H;东西黄，南北红OUTD2,ALJMPCHANGE1STATE5:MOVAL,7BH;东西红，南北黄OUTD2,ALCHANGE1:CMPTIME,0JZA2DECTIMEJMPEXITA2:INCDXCMPDL,6JNZA3MOVDL,0A3:CMPDL,5JZM5CMPDL,4JZM4CMPDL,3JZM3CMPDL,2JZM2CMPDL,1JZM1CMPDL,0JZM0M0:MOVBX,O109HMOVTIME,19JMPEXITM1:MOVBX,0004HMOVTIME,4JMPEXITM2:MOVBX,0004HMOVTIME,4JMPEXITM3:MOVBX,O109HMOVTIME,19JMPEXITM4:MOVBX,0004HMOVTIME,4JMPEXITM5:MOVBX,0004HMOVTIME,4JMPEXITEXIT:MOVAL,20HOUT218H,ALIRETCODEENDSENDSTART7、程序运行结果：1．东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟；2．20秒钟后，东