微机原理课设：可控制霓虹灯

《微机原理与接口技术》课程设计

题目：可控制霓虹灯

班级：电气本151

小组组长：徐明（2015040104）

小组成员：王军三（2015040107）

黄国涛（2015040108）

刘飞鸿（2015040113）

指导教师：刘微

日期：2017年10月11日

齐齐哈尔工程学院机电工程系

一、设计可控制霓虹灯目的及意义

霓虹灯其设计目的主要为：

(1) 进一步熟悉8255A并行接口的基本工作原理

(2) 运用CES-86通用微机实验装置,了解键盘的基本结构,学会编写程序.

(3)在熟悉了小键盘的基础上,加上LED发光二极管的使用设计出绚丽闪耀的霓虹灯

.本课程设计是自动化专业学生的一次较全面的的设计训练，是配合“微机与接口技术”课堂教学的最后一个重要的实践教学环节，它将起到巩固课堂和书本上所学的知识、加强综合能力、提高系统设计水平、启发创新思想的作用。

霓虹灯的意义：

随着改革的不断深入，社会主义市场经济的不断繁荣与发展，大中小城市都在进行亮化工程。企业为发展自己的形象和产品，一般都会采用通过霓虹灯广告屏这种广告手法，所以当我们夜晚走在大街上，马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见，一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管，另一种为日光灯管或白炽灯管作为光源，另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果，大部分是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题，如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为人们考虑的重点。

当然，虽然程序最后达到了预期控制要求，但是由于实际情况和理想情况存在差距，我知道还有很多地方有待改进，同时我还是个初学者，各方面肯定存在不足，如果老师发现了缺陷之处，请指出，我们一定会虚心接受。

二、总体方案

（一）概述

本次课程设计中所使用的芯片8255A（如右图）是Intel公司采用CHMOS工艺生产的一种高性能通用可编程输入/输出并行接口芯片，可以方便地

应用在Intel系列微处理器系统中。

（二）芯片介绍

1.8255A的内部结构

8255A是40引脚双列直插式芯片，片内有

A,B,C三个8位I/O端口，可提供24条可编程

的

输入/输出端口线。它的内部结构由三部分电路

组成：把他用线路与8086CPU的接口电路、内

部控制逻辑电路和与外

设连接的输入/输出接口电路。

图1

2.8086内部介绍

8086 CPU 中寄存器总共为14 个，且均为16 位。

即AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI，IP，FLAG，CS，DS，SS，ES 共14 个。

而这14 个寄存器按照一定方式又分为了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。

3.与CPU的接口电路

(1)与CPU的接口电路由数据总线缓冲器和读/写控制逻辑组成。

数据总线缓冲器是一个三态、双向、8位寄存器，8条数据线D7~D0与系

统数据总线连接，构成CPU与8255A之间信息传送的通道，CPU通过执行输出指令向8255A 写入控制命令或往外设传送数据，通过执行输入指令读取外设输入的数据。

读写控制逻辑电路用来接收CPU系统总线的读信号RD，写信号WR，片选择信号CS，端口选择信号A和复位信号RESET，用于控制8255A内部寄存器的读写操作和复位操作。

（2)内部控制逻辑电路

内部控制逻辑包括A组控制与B组控制两部分。A组控制寄存器用来控制A口PA7~PA0和C口的高四位PC7~PC4；B组控制寄存器用来控制B口PB7~PB0和低四位PC3~PC0。它们接收CPU发送来的控制命令，对A,B,C3个端口的输入/输出方式进行控制。

（3）输入输出接口电路

8255A片内有A,B,C3个8位并行端口，A口和B口分别有1个8位的数据输出锁存/缓冲器和1个8位数据输入锁存器，C口有一个8位数据输出锁存/缓冲器，用于存放CPU与外部设备交换的数据。

对于8255A的3个数据端口和1个控制端口，数据端口既可以写入数据也可以读出数据，控制端口只能写入命令而不能读出，读、写控制信号（RD,WR）和端口选择信号（CS,A1,A0）的状态组合可以实现A,B,C3个端口和控制端口的读写操作。8255A的端口分配及读写功能见下表:

3.引脚信号

8255A的引脚如下图示，分为数据线、地址线、读写控制线、输入/输出端口线和电源线。

D7~D0:三态、双向数据线，与数据总线连接，用来传送数据。

CS:片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。

A1,A0：地址线，用来选择内部端口。

RD:读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。

WR:写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。

RESET:复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。

PA7~PA0:A口输入/输出信号线。

PB7~PB0:B口输入/输出信号线。

PC7~PC0:C口输入/输出信号线。

VCC:+5V电源。

GND:电源地线。

4.8255A的工作方式及初始化编程

8255A有三种工作方式：基本输入/输出方式，单向选通输入/输出方式和双向选通输入/输出方式。

(1）方式0：基本输入输出方式

方式0是8255A的基本输入输出方式，其基本特点是与外部传送数据时，不需要设置专用的信号联络（应答）信号，可以无条件的直接进行I/O端口传送。A,B,C三个端口都可以工作在方式0。A口和B口工作在方式0时，只能设置以8位数据格式输入输出；C口工作在方式0时，可以将高4位和低4位分别设置为数据输入或数据输出方式。方式0常用于与外设无条件数据传送或查询方式数据传送。

(2) 方式1：单项选通输入/输出方式

方式1是一种带选通信号的单方向输入/输出工作方式，其特点是：与外设传送数据时，需要联络信号进行协调，允许用查询或中断方式传送数据。由于C口的PC0，PC1和PC2定义为B口工作在方式1的联络信号线，PC3,PC4和PC5定义为A口工作方式1的联络信号线，因此只允许A口和B口工作在方式1。

(3)方式2：双向选通输入/输出方式

方式2为双向选通输入输出方式，是方式1输入和输出的组合，即同一端口的信号线既可以输入又可以输出。由于C口的PC7~PC3定义为A口工作在方式2时的联络信号线，因此只允许A口工作在方式2。

8255A的A,B,C三个端口的工作方式是在初始化编程时，通过向8255A的控制端口写入控制字来设定的。8255A由编程写入的控制字有两个：方式控制字和置位/复位控制字。方式控制字用于设置端口A，B，C的工作方式和数据传送方向；置位/复位控制字用于设置C口的PC7PC0中某一条口线PCi（i=0~7）的电平。两个控制字公用一个控制字公用一个端口地址，由控制字的最高位最为区分这两个控制字的标志位。

8255A工作方式控制字的格式如图所示：