微機原理及應用技術課程設計

1、<p>　　《微機原理與接口技術》</p><p><b>　　綜合課程設計</b></p><p><b>　　成 員：</b></p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　試驗箱號：

2、 </p><p>　　完成時間： </p><p>　　一、實驗目的     1. 了解簡單LED燈規(guī)律工作基本原理。     2. 熟悉8255A并行接口的各種工作方式和應用。     3. 熟悉8253計數(shù)器/定時器的工作方式及應用編程，掌握利用軟

3、硬件相結合定時的方法。二、實驗內(nèi)容     本次課程設計的內(nèi)容為簡單規(guī)律LED燈控制管理：通過8253編程控制工作方式，實現(xiàn)精確延時。通過8255并行接口來控制LED發(fā)光二極管的亮滅，實現(xiàn)試驗箱上面的LED1-LED8燈的間歇閃爍。</p><p><b>　　三、實驗原理</b></p><p>　?。ㄒ唬?253芯片的內(nèi)

4、部結構及引腳功能</p><p>　　8253控制字intel8253是NMOS工藝制成的可編程計數(shù)器/定時器，工作的最高計數(shù)速率8253（2.6MHz）。</p><p>　　8253內(nèi)部有三個計數(shù)器，分別稱為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機構完全相同。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端

5、CLK，一個為門控信號輸入端GATE，另一個為輸出端OUT。每個計數(shù)器內(nèi)部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數(shù)初值寄存器CR、一個計數(shù)執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。</p><p>　　執(zhí)行部件實際上是一個16位的減法計數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對此進行讀操作。順

6、便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來用。</p><p>　　8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，通道作1次計數(shù)操作。當計數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就成為定時。</p><p>　　8253芯片有24條引腳，封裝在雙列直插式陶瓷管殼內(nèi)。</p><p><b>　　

7、1.數(shù)據(jù)總線緩沖器</b></p><p>　　數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8位雙向，與CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖存儲器構成，是CPU與8253之間交換信息的必經(jīng)之路。</p><p><b>　　2.讀/寫控制</b></p><p>　　讀/寫控制分別連接系統(tǒng)的IOR#和IO

8、W#， 由CPU控制著訪問8253的內(nèi)部通道。接收CPU送入的讀/寫控制信號， 并完成對芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能， 因此， 它實際上是8253芯片內(nèi)部的控制器。A1A0：端口選擇信號，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個獨立的通道，加上控制字寄存器，構成8253芯片的4個端口，CPU可對3個通道進行讀/寫操作3對控制字寄存器進行寫操作。 這4個端口地址由最低2位地址碼A1和A0來選擇。</p><p><b

9、>　　3.計數(shù)通道0～2</b></p><p>　　每個計數(shù)通道內(nèi)含1個16位的初值寄存器、減1計數(shù)器和1個16位的（輸出）鎖存器。8253內(nèi)部包含3個功能完全相同的通道，每個通道內(nèi)部設有一個16位計數(shù)器，可進行二進制或十進制（BCD碼）計數(shù)。采用二進制計數(shù)時， 寫入的初值范圍為0000H~0FFFFH，最大計數(shù)值是0000H，代表65536。 采用BCD碼計數(shù)時，寫入的初值范圍為0000~9

10、999，最大計數(shù)值是0000，代表10000。與此計數(shù)器相對應，每個通道內(nèi)設有一個16位計數(shù)值鎖存器。必要時可用來鎖存計數(shù)值。（特別說明：8253計數(shù)器的值先減1再判斷是否為0，為0就中斷了，所以最大初始值為0，這樣減1以后，不為0，所以為最大的，取決于CF標志位）</p><p>　　定時系數(shù)=需要定時的時間/時鐘脈沖周期</p><p>　?、僭O置通道：向方式控制字寄存器端口寫入方式選

11、擇控制字，用于確定要設置的通道及工作方式；</p><p>　　②計數(shù)/定時：向通道寫入計數(shù)值，啟動計數(shù)操作；</p><p>　?、圩x取當前的計數(shù)值：向指定通道讀取當前計數(shù)器值時，8253將計數(shù)器值存入鎖存器，從鎖存器向外提供當前的計數(shù)器值，計數(shù)器則繼續(xù)作計數(shù)操作。</p><p>　?、苡嫈?shù)到：當計數(shù)器減1為0時，通過引腳OUT向外輸出“到”的脈沖信號。<

12、/p><p>　　計數(shù)初值輸入存放在初值寄存器中，計數(shù)開始或重裝入時被復制到計數(shù)器中。</p><p>　　鎖存器在非鎖存狀態(tài)，其值隨計數(shù)器的變化而變化；一旦鎖存了計數(shù)器的當前值，直到鎖存器值被讀取后才能解除鎖存狀態(tài)。</p><p><b>　　控制字的確定方式：</b></p><p>　　SC1，SC0——計數(shù)通道選擇

13、位。由于8253內(nèi)部3個計數(shù)通道各有一個8位的控制字寄存器，而這三個控制字寄存器 共用同一個控制端口地址，所以控制字中設置SC1，SC0 這兩位來確定CPU當前發(fā)出的控制字是寫入哪個計數(shù)通道的控制字寄存器中。</p><p>　　RL1，RL0——讀/寫操作方式位。這兩位用來確定對選中的計數(shù)通道進行讀/寫操作方式。當CPU對8253進行16位讀/寫操作時，可以只讀/寫高8位或只讀/寫低8位，也可以讀/寫16位。讀

14、/寫16位時，先讀/寫低8位，后讀/寫高8 位，具體是哪種操作方式由RL1，RL0這兩位的編碼確定。由于8253的數(shù)據(jù)線只有（D7～D0），一次只能傳送8位數(shù)據(jù)，故傳送16位數(shù)據(jù)時，要分兩次進行。 M2，M1，M0——工作方式擇位。8253的每個計數(shù)通道有6種不同的工作方式，即方式0到方式5，M2M1M0這三類就是用來選擇具體的工作方式，具體選擇如圖。BCD——計數(shù)方式選擇位。8253的每個計數(shù)通道有兩種計數(shù)方式按二進制計數(shù)

15、或按十進制（BCD碼）計數(shù)。BCD位用來具體確定采用哪種計數(shù)方式。</p><p>　　采用方式0 計數(shù)結束產(chǎn)生中斷8253用作計數(shù)器時一般工作在方式0。所謂計數(shù)結束產(chǎn)生中斷，是指在計數(shù)值減到0時，輸出端（OUT）產(chǎn)生的輸出方式0有如下特點：① 當控制字寫進控制字寄存器確定了方式0時，計數(shù)器的輸出（OUT端口）保持低電平，一直保持到計數(shù)值減 到0。② 計數(shù)初值裝入計數(shù)器之后，在門控GATE信號為高電平時計數(shù)器開始

16、減1計數(shù)。當計數(shù)器減到0時輸出端OUT才由低變高，此高電平輸出一直保持到該計數(shù)器裝入新的計數(shù)值或再次寫入方式0控制字為止。③ GATE為計數(shù)控制門，方式0的計數(shù)過程可由GATE控制暫停，即GATE=1時，允許計數(shù)；GATE=0時，停止計 數(shù)。GATE信號的變化不影響輸出OUT端口的狀態(tài)。④ 計數(shù)過程中，可重新裝入計數(shù)初值。如果在計數(shù)過程中，重新寫入某一計數(shù)初值，則在寫完新計數(shù)值后，計數(shù)器將從該值重新開始作減1計數(shù)。方式3的特點是：①

17、方式3常用于波特率發(fā)生器。方式3和方式2類似。但輸出為方波或近似方波的矩形波。② 寫入方式3控制字后輸出為高電平。寫入計數(shù)值后計數(shù)器自動開始對輸入CLK脈沖計數(shù)，輸出OUT仍保持為高；在計數(shù)完成一半時，輸出OUT變?yōu)榈碗娖?，直到?lt;/p><p>　　（二）8255芯片的內(nèi)部結構及引腳功能</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口

18、。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路。</p><p>　　8255作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結構分為3個部分：與CPU連接部分

19、、與外設連接部分、控制部分。</p><p>　　8255能并行傳送8位數(shù)據(jù)，所以其數(shù)據(jù)線為8根D0～D7。由于8255具有3個通道A、B、C，所以只要兩根地址線就能尋址A、B、C口及控制寄存器，故地址線為兩根A0～A1。此外CPU要對8255進行讀、寫與片選操作，所以控制線為片選、復位、讀、寫信號。各信號的引腳編號如下：</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)總線DB：編號為D0～D7，用于82

20、55與CPU傳送8位數(shù)據(jù)。</p><p>　　（2）地址總線AB：編號為A0～A1，用于選擇A、B、C口與控制寄存器。</p><p>　?。?）控制總線CB：片選信號、復位信號RST、寫信號、讀信號。當CPU要對8255進行讀、寫操作時，必須先向8255發(fā)片選信號選中8255芯片，然后發(fā)讀信號或?qū)懶盘枌?255進行讀或?qū)憯?shù)據(jù)的操作。8255將3個通道分為兩組，即PA0～PA7與PC4～

21、PC7組成A組，PB0～PB7與PC0～PC3組成B組。</p><p>　?。?）A組控制器：控制A口與上C口的輸入與輸出。</p><p>　　（2）B組控制器：控制B口與下C口的輸入與輸出。</p><p><b>　　1.C口的位控字</b></p><p>　　8255A的C口具有位控功能，即允許CPU用輸出

22、指令單獨對C口的某一位寫“1”或“0”，C口的位控字的格式 如圖所示。這是通過向8255A的控制寄存器寫入（注意不是直接對C口寫入）一個位控字來實現(xiàn)的。最高位 D7必須為“0”是 C口置位/復位控制字的特征位。D0位決定了是置“1”還是置“0”操作；D3～D1位決定了 對C口中的哪一位進行操作。</p><p>　　2. 8255A工作方式的控制字</p><p><b>　　8

23、255工作方式：</b></p><p>　　方式0 基本特點：方式0是一種基本輸入或輸出方式，該方式適合于通信雙方不需要聯(lián)絡信號（應答信號）的簡 單輸入/輸出場合，CPU可以隨時用輸入/輸出指令對指定端口進行讀寫操作。該方式的特點是：①使8255A分成彼此獨立的兩8位端口（A口，B口）和兩個4位端口（C口高4位和低4位），4個端口的輸入 /輸出可有16種不同的組態(tài)，可適用于各種不同的應用場

24、合。②方式0規(guī)定輸出有無鎖存能力，而輸入數(shù)據(jù)不被鎖存。③方式0是單向的I/O，即一次初始化指定了輸入或輸出，則不能改變；若改變，則須重新初始化。不能 指定同一端口同時既作輸入又作輸出。④這種方式下，無固定的I/O聯(lián)絡信號，聯(lián)絡信號線可由用戶自行安排。這種方式只能用于無條件傳送和 查詢傳送，不能實現(xiàn)中斷傳送。</p><p>　　方式1 基本特點：方式1為選通輸入/輸出方式，即可借助于選通（應答式）聯(lián)

25、絡信號的I/O方式。這種方式中，A口和B口 用于輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，C口某些位用作接收或產(chǎn)生應答聯(lián)絡信號。方式1的特點是：① 有兩組選通工作方式的端口，每組包含一個8位數(shù)據(jù)端口和3條控制線。只有A口和B口可作為數(shù)據(jù)端口， C口的某些線被固定作為A口或B口與外設之間的聯(lián)絡信號線，其余的線只能定義為基本I/O，即只能工作于方式0。② 每組端口提供有中斷請求邏輯和中斷允許觸發(fā)器。對中斷允許觸發(fā)器INTE的操作是通過對端口C的置位/ 復位

26、控制字進行的。③ 方式1在輸入/輸出數(shù)據(jù)時都被鎖存。④ 方式1可以用查詢方式和中斷傳送方式進行數(shù)據(jù)的輸入/輸出。 （1）方式1輸入 A口、B口和PC6、PC7作為數(shù)據(jù)口；端口C其余6位PC5～PC0作為控制口。A口工作于方式1輸入，固定用PC5～PC3作 聯(lián)絡信號線；B口工作于方式1輸入，固定用PC2～PC0作聯(lián)絡信號線。各信號的作用說明如下:：</p><p>　　SIB選通信號，輸入，低電平有效

27、。它將外設的信號輸入8255A的鎖存器中。IBF(INPUT BUFFER FULL)輸入緩沖器滿信號，輸出，高電平有效，這是8255A輸出的狀態(tài)信號，通知外設送來的數(shù) 據(jù)已接收。當CPU用輸入指令讀走數(shù)據(jù)后，此信號被清除。INTR中斷請求信號，輸出，高電平有效。當輸入數(shù)據(jù)時，若IBF有效或輸出數(shù)據(jù)時ACK有效， 則INTR變成有效，以便向CPU發(fā)出中斷請求。INTE中斷允許位，INTE=0禁止中斷，可事先用位控方式寫入。INTEA

28、寫入PC4，INTEB寫入 PC2。 （2）方式1輸出A口、B口、C口的PC4、PC5作為數(shù)據(jù)口；PC3～PC0、PC6、PC7作為控制口。A口工作于方式1輸出，所用的聯(lián)絡信號 線為PC7、PC6和PC3，而B口工作于方式1輸出時，使用PC2～PC0作其聯(lián)絡信號線。各聯(lián)絡信號的作用如下所述：</p><p>　　OBF輸出緩沖器滿，低電平有效。當OBF有效時，表示CPU給指定端口寫入一個字節(jié)數(shù) 據(jù)，通知

29、外設可以取數(shù)據(jù)。OBF是由寫信號WR的上跳沿置成有效電平的，而由ACK的有效信號使它恢復為高電平。</p><p>　　ACK應答信號，低電平有效。當外設得知OBF信號，取數(shù)據(jù)時，要發(fā)出ACK信號選通，取走數(shù)據(jù) 并清除OBF。A，B兩口的ACK信號分別由PC6及PC2提供。INTR中斷請求信號、INTR中斷允許位，其作用及引出端都和方式1輸入時相同。3. 方式2</p><p>　　基

30、本特點：方式2為分時雙向輸入/輸出方式（雙向I/O方式），即同一端口的I/O線既可以作為輸入也可 以作為輸出。方式2的主要特點為：①A口可以工作于方式2，此時C口有5條線固定為A口和外設之間的聯(lián)絡信號線。C口余下的3條線可以作為B口方式 1下的聯(lián)絡線，也可以和B口一起成為方式0的I/O線。②方式2在輸入/輸出數(shù)據(jù)時都被鎖存。</p><p>　?、?方式2可以用查詢方式和中斷傳送方式進行數(shù)據(jù)的輸入/輸出。④

31、 在方式2時為雙向傳送設置的聯(lián)絡信號，實際上是方式1下輸入和輸出兩種操作時的組合。只有中斷申 請信號INTR既可作輸入的中斷申請，又可作輸出的中斷申請。</p><p><b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　實驗連線為：8255C接線：PC0接開關K0，PC7接8253的OUT0，PA0~7接LED0~7 ,OUT3接8253CLK0，8255C片選C

32、S0 ，8253片選CS1。將程序在PC機上編譯通過，并將PC機與硬件連好，進行連接和運行調(diào)試。撥動開關K0，即啟動該工作。其中8255A PA0~PA7接8個LED顯示燈，用于顯示當前定時時間工作狀態(tài)。</p><p><b>　　五、實驗結果</b></p><p>　　全速運行程序后，撥動開關K0后8個LED顯示燈偶數(shù)序列燈先亮，奇數(shù)序列燈后亮。</p&g

33、t;<p>　　關閉開關K0時，8個LED顯示燈結束工作。其中每次變換燈的工作狀態(tài)時，設置計數(shù)器0的計數(shù)初值，期間時間的控制有軟件程序來實現(xiàn)定時，每隔一秒變換一次。每進入刷新LED顯示，用對于閃爍頻率實現(xiàn)簡單規(guī)律LED燈控制管理。</p><p><b>　　六、實驗總結</b></p><p>　　在本次設計中，使用了8253計數(shù)器、8255可編程并

34、行接口實現(xiàn)簡單規(guī)律LED燈控制管理。熟悉8253中各通道可有6種可供選擇的工作方式， 以完成定時、計數(shù)或脈沖發(fā)生器等多種功能。讀取計數(shù)器的當前值采用輸出鎖存器在非鎖存狀態(tài)會跟隨計數(shù)器計數(shù)的變化而變化，直接讀計數(shù)器是從鎖存器得到計數(shù)器的當前值。但由于計數(shù)器處于工作狀態(tài)，讀出值不一定能穩(wěn)定。其中學到了：每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一

35、個為門控信號輸入端GATE，。8255作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結構分為3個部分：與CPU連接部分、與外設連接部分、控制部分。</p><p><b>　　附錄一：源程序</b></p><p>　　a

36、ssumecs:code</p><p>　　codesegmentpublic</p><p><b>　　org100h</b></p><p><b>　　start:</b></p><p>　　movdx,04a6h ;8255控制字入口地址，

37、</p><p>　　moval,10001011b ;控制字：1方式選擇控制字的表識位</p><p>　　;00方式0 基本的輸入/輸出方式</p><p>　　;0 端口A的輸出，1PC7~PC4 輸入</p><p>　　;011 B組方式為0 B口輸入 PC7~PC4輸入</p><p&g

38、t;　　outdx,al</p><p>　　movdx,04a0h ;控制端口A地址</p><p>　　moval,11111111b ;A口 初始化 ff</p><p>　　outdx,al</p><p>　　movbl,10100101b ;

39、a組 控制字p228</p><p>　　;方式1 端口A輸出,PC4、PC5輸出</p><p>　　calljiance</p><p><b>　　again:</b></p><p>　　movdx,04a0h ;控制端口A地址</p><p>　　mo

40、val,bl</p><p>　　outdx,al</p><p>　　calldelay</p><p>　　calljiance</p><p><b>　　notbl</b></p><p>　　jmpagain</p><p>　　;====

41、===============================================================</p><p><b>　　delay:</b></p><p>　　movdx,04b6h ;8253控制字入口地址</p><p>　　moval,00110000b

42、 ;方式3 p275</p><p>　　;選擇計數(shù)器0，先讀寫低8位，再讀寫高8位 </p><p>　　;模式0（計數(shù)結束產(chǎn)生中斷），計數(shù)初值為二進制</p><p>　　outdx,al</p><p>　　movcx,50 ;循環(huán)50次</p><p&g

43、t;<b>　　delay1:</b></p><p>　　movdx,04b0h ;8253計數(shù)器0入口地址</p><p>　　movax,37500</p><p>　　outdx,al</p><p>　　moval,ah</p><p>　　out

44、dx,al ;上面是先低8位，再高8位送到計數(shù)器0入口地址</p><p>　　movdx,04a4h ;控制8255端口C地址</p><p><b>　　next:</b></p><p><b>　　inal,dx</b></p>&

45、lt;p>　　testal,80h ;比較開關k0的狀態(tài)，是否開</p><p><b>　　jznext</b></p><p>　　calljiance</p><p>　　loopdelay1</p><p><b>　　ret</b></

46、p><p>　　;=======================================================================</p><p><b>　　jiance:</b></p><p><b>　　pushax</b></p><p><b>　　

47、pushdx</b></p><p>　　movdx,04a4h ;控制端口C地址</p><p><b>　　wait:</b></p><p>　　inal,dx ;讀pc0口開關狀態(tài)</p><p>　　testal,

48、01h ;比較，開OR關</p><p>　　jzon ;開則跳轉(zhuǎn)到on</p><p>　　movdx,04a0h ;控制端口A地址</p><p>　　moval,11111111b ;A口 初始化 ff<

49、;/p><p>　　outdx,al</p><p>　　movdx,04a4h ;控制端口C地址</p><p><b>　　jmpwait</b></p><p><b>　　on:</b></p><p>　　mo

50、vdx,04a0h ;控制端口A地址</p><p>　　moval,bl ;bl=10100101</p><p>　　outdx,al</p><p><b>　　popdx</b></p><p&