微机原理课程设计_路灯控制设计(完整版)

1 设计任务描述
1.1设计题目
路灯控制设计
1.2设计内容
1）天黑时路灯电亮，天亮时路灯关闭。

2）用中断模拟天黑。

1.2.1 设计目的
通过课程设计使学生更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识，提高应用微机解决问题的能力，加深对微机应用的理解。

通过查阅资料，结合所学知识进行
软、硬件的设计，使学生初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。

为以后学生结
合专业从事微机应用设计奠定基础
1.2.2 设计要求
1）通过K O—K7和K++来输入。

2）用LED指示灯显示结果。

3）输出为1灯亮，输入为0灯灭。

2设计思路
本次微机原理课程设计我设计的是路灯控制器。

通过中断信号来使路灯点亮，再经延时程序来使灯自动熄灭。

然后重新回到初始状态。

我们用到的芯片是中断控制器8259和可编程并行接口8255这两种芯片再外加一个LED 显示单元及开关单元。

用中断控制器8259的控制字来设置单片、边沿触发、非缓冲、非自动，用ICW4来设置IR7非屏蔽。

设置中断控制器8255的控制字，让它A口输出来显示灯亮，。

由于我们没用到Ｂ口和Ｃ口，所以让Ｂ口输入C口高低四位均输出。

设置完控制字后，再使A口输出全为0（这时路灯初始状态为灭），接着让程序循环进入空操作。

当天黑需要路灯亮时，按下中断（代表天黑），程序从循环执行空操作中中断出来，使A口输出从全为0变成全为1（这时路灯全亮），程序后面连接一个延迟子程序，来控制灯
亮的时间。

最后到了程序该结束的时候了，A口输出从全1再次变为全0（这时路灯全灭，代表夜晚已过，天亮了）。

这时程序本该结束了，程序结束后，又返回到中断控制器8259这部分，这样程序又可以通过按中断来控制灯亮，这样就简单又实用。

大体上程序主要分四大部分：输入部分，中断部分，延迟部分和输出部分。

结合所学的知识外加查找相关资料，把这几大部分合理的连接起来，从而实现一个完整、功能强大的程序。

3 主要元器件介绍
3.1 所用芯片8255简介:
3.1.1 外部引线
D0~D7为双向数据信号线，用来传送数据和控制字。

、
RD为读信号线，与其它信号线一起实现对8255接口的读操作通常接系统总线的IOR信号。

WR为写信号线，与其它信号一起实现对8255的写操作，通常接系统总线的IOW。

CS为片选信号线，当它为低电平（有效）时，才能选中该8255芯片，也才能对8255进行操作。

、
A0，A1为口地址选择信号线。

8255内部有3个口；A口，B口，C 口，还有一个控制寄存器，它们可由程序寻址。

A0，A1上的不同编码可分别寻址上述3个口和一个控制寄存器，具体规定如下：
A1A0选择
0 0 A口
0 1 B口
1 0 C口
1 1 控制寄存器
通常A0，A1分别接系统总线A0和A1，它们与CS一起来决定8255的接口地址。

RESET为复位输入信号。

此端上的高电平可使8255复位。

复位后，8255的A口，B口，C 口均被定为输入状态。

PA0~PA7为A口的8条输入输出信号线。

PB0~PB7为B口的8条输入输出信号线。

PC0~PC78条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线，也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线。

3.1.2 8255有三种工作方式：方式0、方式1和方式2。

①：方式0--基本输入/输出
在此工作方式下，每个口都作为基本的输入输出口，C口的高4位和低4位以及A口和B口都可独立地设置为输入口和输出口。

在此工作方式下：输出的数据被锁存，而输入的数据不被锁存。

而且，在方式0之下，C口还有按位置位和复位的能力。

②：方式1--选通输入/输出
此工作方式下，三个端口分为A、B两组，A、B两个口仍用作数据输入输出口，而C口分成两部分，分别作为A口和B口的联络信号。

在8255A中，联络信号是3位，两个数据口，共用去C口的6位，剩余的两位仍可作为数据位使用。

③：方式2--双向选通输入/输出此工作方式只限于A组使用，在A口工作于双向输入输出方式时，要利用C口的5条线才能实现此时B口子能工作在方式0或方式1，而C口剩下的3条线可作为输入输出线使用或用作B口方式1之下的控制线。

当A口工作在方式2时，B口可以在方式0或方式1工作。

8255方式0之下的输入输出组合
3.1.3 8255的寻址：
8255占外设编址的4个地址，即A口，B口，C口和控制寄存器各占一个外设接口地址。

对同一个地址分别可以进行读写操作。

例如，读A口可将A口的数据读出；写A口可将CPU 的数据写入A口并输出。

8255的寻址
8255方式0基本功能：
方式0是基本输入／输出方式。

其功能如下：
①进行数据传送时不需要联络信号。

②任一设置成方式0的端口均可设置成输入或输出。

③输出具有锁存功能。

④输入没有锁存功能。

⑤每一个8位口和4位口均可设置成方式0。

如果所有的8位口和4位口都设置成方
端口是否具有锁存功能是需要注意的。

如果具有锁存功能，则8255A可作为CPtJ与外设之间数据传送的中转站。

这时，CPU与外设之间数据传送是异步的。

如果没有锁存功能，则8255A作为数据通道，仅起单向三态门的作用。

这时，CPU与外设之间数据传送是同步的。

方式0的输出具有锁存功能，而输入没有锁存功能。

可编程并行接口8255引线图
无关置/复位00：复位
1：置位
C口的位选择
D3 D2 D1选择
000PC0
001PC1
010 PC2
011 PC3
100 PC4
101 PC5
110 PC6
111 PC7
C口的按位操作控制字格式A组控制B组控制
口低四位
口八位
1
口高四位
口8位
1
2
功能控制
0：位操作
1：方式选择
8255的控制字格式
3.2 所用芯片8259简介:
3.2.1 8259的外部引线
D0~D7为双向数据信号线，与系统总线的数据线相连接。

WR、RD为写和读控制信号，与系统总线的读写信号相连接。

CS为片选信号，只有CS为低电平时，才能实现CPU对8259的写或读操作。

A0是8259内部寄存器的选择信号。

它的不同状态，对应不同的内部寄存器。

INT为8259的中断请求输出信号。

可直接接到CPU的INTR输入端。

INTA为中断响应输入信号。

在中断响应过程中CPU的中断响应信号由此端进入8259.
CAS0~CAS2为级联控制线。

当多片8259级联工作时，其中一片为主控级联芯片，其他均为从属级芯片。

主控级芯片的CAS0~CAS2作为输出，连接到个从属级芯片的CAS0~CAS2上。

当某从属8259提出中断请求时，主控级8259通过CAS0~CAS2送出相应的编码给从属级，是从属级中断被允许。

SP/EN为双功能引线。

当工作在缓冲模式时，它为输出，用以控制缓冲传送；在非缓冲模式时，它用作输入。

当SP=1时，指定8259芯片为主控级；SP=0时，指定它为从属级。

IR0~IR7中断请求输入端。

其他外设中断请求可加在8259的IR0~IR7的任一端上。

该信号可以使上升沿有效，也可以时高电平有效。

8259的内部有多个寄存器，其中包括：
中断请求寄存器（IRR），其内部保存着所有外部中断源IR0~IR7的中断请求状态。

任何一个中断源发生请求，其相应位为1；一旦得到响应，则相应位复位。

中断服务寄存器（ISR），用来保存所有正在服务的中断源。

当8259受到中断结束命令时，其寄存的状态进行调整。

中断屏蔽寄存器(IMR)，保存着被屏蔽的所有中断源。

其屏蔽功能可用命令修改。

8259引线图
3.2.2 8259的内部控制字
CPU命令分为两大类：一类时初始化命令字（ICW），主要使8259处于初始状态；另一类是操作命令字（OCW），使处于初始状态的8259去执行具体的某种操作方式。

操作命令字可在8259初始化后的任何时刻写入。

（1）初始化命令字
①初始化命令字ICW1
A0=0为偶地址。

在A0=0，D4=1时为写入。

A0
ICW4
ICW4
8259
8259级联
4
8
仅用于8080、85模式
1：电平触发
0：边沿触发
初始化命令字ICW1
②初始化命令字ICW2
A0=1为奇地址。

③初始化命令字ICW3
A0=1为奇地址。

该字是用于多片8259级联的。

在主控8259中，ICW3的每一位对应一个IR输入。

哪一位为1，表示相应的IR接从属8259.
从属8259的ICW3的最低三位的编码用以表示该从属8259接至主控8259的IR编号。

主控ICW3
D0
1：相应IR接从属8259
0：不接8259
从属ICW3
3位编码对应从属8259
接主控的IR编号
初始化命令字ICW3
④初始化命令字ICW4
A0=1为奇地址。

模式
模式
EOI
\从属片
\主控片
0:一般嵌套方式
初始化命令字ICW4
（2）操作命令字OCW
①操作命令字OCW1。

当这个8位的操作命令字的某一位置1时，它就屏蔽相对的IR输入。

②操作命令字OCW2。

IR的最低优先级
1 0 1 循环优先级的一般EOI命令
1 0 0 在自动EOI下置循环优先级自动循环
0 0 0 在自动EOI下清循环优先级
1 1 1 循环优先级的特殊EOI命令
1 1 0 设置优先级特殊循环
0 1 0 无效
操作命令字OCW2
该命令字用来设置优先级是否循环、循环的方式及中断结束的方式。

R为优先级循环控制位，R=1为循环优先级；R=0为固定优先级。

L2、L1、L0为系统最低优先级编码，用它们来指定哪个IR优先级最低。

EOI是中断结束命令。

OCW2控制格式
③操作命令字OCW3。

A0
：无效
10：可读IRR
：可读ISR
：允许查询
0：不查询
操作命令字OCW3
8259寄存器及命令的访问控制
3.2.3 8259的初始化顺序
4 源程序清单及注释SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: PUSH DS
MOV AX, 0000H ；初始化中断向量表
MOV DS, AX
MOV SI, 003CH
MOV DX, OFFSET LIGHT ；送偏移量
MOV [SI],DX
MOV AX,SEG LIGHT ；送段地址
MOV SI,003EH
MOV [SI],AX
CLI ；关中断
POP DS
;初始化主片8259
SET8259: MOV AL, 13H
OUT 20H, AL ；ICW1 边沿触发单片要ICW4
MOV AL, 08H
OUT 21H, AL ；ICW2 中断向量码
MOV AL, 01H
OUT 21H, AL ；ICW3 非缓冲非自动8088
MOV AL, 7FH
OUT 21H, AL ；ICW4 OCW1 IR7非屏蔽
STI ；开中断
;初始化芯片8255
SET8255: MOV DX,0646H
MOV AL,82H
OUT DX,AL ；A口输出，B口输入，C口输出
MOV DX,0640H
MOV AL,00H
OUT DX,AL ；路灯初始都是灭的
AA1: NOP
JMP AA1
LIGHT: PUSH DX
PUSH AX ；保护现场
LDCT: MOV DX,0642H ；路灯点亮程序
IN AL,DX
CMP AL,01H
MOV AL,0FFH
MOV DX,0640H
OUT DX,AL ；天黑路灯全亮
MOV CX,3
CET3: CALL SOFTDLY ；点亮时间模拟
LOOP CET3
JMP STOP
STOP:
MOV DX,0640H ；结束程序
MOV AL,00H
OUT DX,AL ；天亮路灯灭
MOV AL,20H ；OCW2中断结束
OUT 20H,AL
POP AX
POP DX ；恢复现场
STI
JMP SET8259
SOFTDLY PROC ；延时子程序
PUSH BX
PUSH CX
MOV BL,100
DELAY: MOV CX,2801
WAIT1: LOOP WAIT1
DEC BL
JNZ DELAY
POP CX
POP BX
RET
SOFTDLY ENDP
STI
IRET ；中断返回CODE ENDS
END START
5 设计原理流程图
6实际硬件电路接线图
设计总结
参考文献
1.周明德.微型计算机系统原理与应用（第四版）.北京：清华大学出版社
2.王正洪.朱正伟.马正华.微机接口与应用.北京：清华大学出版社
3.范会敏.李晋惠.微型计算机原理与接口技术应用.北京：科学出版社
4.沈鑫剡.微机原理与应用学习辅导.北京：清华大学出版社
5.韩进宏.贾鹏.微型计算机原理与接口技术实验指导书.北京：机械工业出版社
6.李伯成.侯伯亨.张毅坤.微型计算机原理及应用.西安：电子科技大学出版社如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。