1、計算機科學與技術學院硬件課程設計報告姓 名：學 號：專 業： 計算機科學與技術 班 級： 計算機 設計題目： 節日彩燈系統 成 員：指導教師：職 稱： 2007年 10 月 徐州摘 要眾所周知，節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，在人們的日常的生活中很常見，并在一些特定的節日里，重要場合中起著渲染節日氣氛，帶給人們歡樂的作用。可編程節日彩燈打破常規彩燈閃爍固定變化的現狀，可根據人們不同的意愿進行編程設計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，利用它對電平的高低來控制脈沖的到達，利用8253的定時功能和8279對彩燈各種形式的控制，從而控制彩燈使其發出絢麗

2、奪目的色彩和產生各種式樣的彩燈。 利用鍵盤上的燈實現燈的各種形式的變換，使彩燈變換的樣式更多，克服了節日彩燈變換樣式單調的缺點，使節日彩燈朝著變換多種多樣的方式發展。通過利用8253,8255,8279器件實現彩燈定時多樣式變換。關鍵詞：可編程彩燈 8253定時 8255控制脈沖到達 8279實現對彩燈各種形式的控制 目 錄1設計任務與要求11.1設計任務及器件11.2設計要求11.3設計總體概括1利用8253器件定時功能，8255器件輔助功能，8279等器件完成彩燈系統實現設計要求的功能。12 總體方案2 2.1 設計題目 22.2設計背景2 2.3面臨的問題 2 2.4解決方案3 2.5設

3、計思想3 2.6程序結構框圖43硬件設計5 3.1 功能簡介 5 3.2 原理簡介及接線圖 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段數碼管原理簡介 9 3. 4 8253器件的應用10 3. 5 8255器件的應用10 3.6 硬件接線圖（根據實驗設備所畫）12 3.7 內部接線圖124軟件設計13 4. 1 總體設計方案及說明13 4. 2 軟件主要模塊流程圖13 4. 3 源程序清單與注釋145 結論23參考文獻231 設計任務與要求1.1設計任務及器件用微機原理與接口實驗箱，分析在鍵盤上的燈上形成節日彩燈，

4、用的器件為8253,8255,8279等等器件。1.2設計要求利用以上器件實現節日彩燈的各種圖形，如：節日彩燈依次變暗，依次點亮，依次形成波浪形，間隔閃爍等形狀。1.3設計總體概括利用8253器件定時功能，8255器件輔助功能，8279等器件完成彩燈系統實現設計要求的功能。2 總體方案2.1 設計題目用微機原理與接口實驗箱實現節日彩燈系統。2.2 設計背景2.2.1 探究節日彩燈系統，通過實驗更多的了解節日彩燈系統。2.2.2 通過實驗對微機接口與原理實驗箱有更進一步的了解，充分了解各部分的作用，尤其對8255,8253,8279有了更近一步的了解。2.2.3為了學習更多的編程知識，熟練地掌握

5、編程技巧，學會和復習各個器件的初始化操作，使編程技術進一步提高。2.2.4通過編寫彩燈系統程序，對日常生活的彩燈是怎樣工作的有進一步的了解，舉一反三，通過彩燈系統，對編寫其他程序有進一步的促進作用。2.2.5 通過彩燈系統鍛煉自己的實際操作能力，使自己的理論知識應用于實踐，提高自己的操作水平。2.3面臨的問題2.3.1 8279器件沒學過，怎么初始化，怎么進行編程都是一個問題，關于8279器件的知識都得自己找，通過學習在進行編程。2.3.2 關于8253,8255器件的知識由于是上學期學的，所以關于器件的操作步驟以及流程忘記了不少，需要重新學習。2.3.3 需要將8253,8255,8279的

6、知識結合在一起，從而實現節日彩燈系統，充分結合程序程序，使節日彩燈系統能正常工作。2.3.4 配合問題：由于兩個人為一組，所以兩人的配合特別重要，怎樣分工對完成節日彩燈系統的設計特別重要。2.4解決方案2.4.1 通過網上查找和在圖書館查找關于8279的知識，對8279的應用有更近一步的了解，熟練掌握初始化和利用8279的編程應用。2.4.2 看微機結構與原理充分了解8253,8255器件的各種應用。2.4.3 各人分配適當的工作，完成以后對兩人的結果進行重組，最后完成節日彩燈系統的設計。2.5設計思想8253器件：8253具有計數和定時功能，通過8253器件實現定時脈沖，每隔一秒鐘來一個脈沖

7、，用作定時裝置。8255器件：用作輔助裝置，8255器件的A端口用于接收8253器件的定時脈沖，當接收到脈沖是，使鍵盤上的彩燈變換一次。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程序結構框圖8279初始化8253初始化8255初始化檢驗是否高電平，高電平進行，低電平等待顯示彩燈的一種形狀判斷是否達到一秒 否 是變換另一種形狀 否圖形數=4 是3 硬件設計3.1 功能簡介通過硬件接線與軟件編程，通過8255、8253實現硬件延時，用芯片8279控制輸出，是數碼管發出不同形狀的圖案。3.2 原理簡介及接線圖 8279引腳圖3.2.1 8

8、279功能介紹8279是可編程的鍵盤、顯示接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動顯示功能，在單片機系統中應用很廣泛。8279內部有鍵盤FIFO（先進先出堆棧）/傳感器，雙重功能的8*8=64B RAM，鍵盤控制部分可控制8*8=64個按鍵或8*8陣列方式的傳感器。該芯片能自動消抖并具有雙鍵鎖定保護功能。顯示RAM容量為16*8，即顯示器最大配置可達16位LED數碼顯示。（1）數據線DB0DB7是雙向三態數據總線，在接口電路中與系統數據總線相連，用以傳送CPU和8279之間的數據和命令。（2）地址線/CS=0選中8279，當A0=1時，為命令字及狀態字地址；當A0=0時，為片內數據地址，故8

9、279芯片占用2個端口地址。（3）控制線CLK：8279的時鐘輸入線。IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。/RD、/WR：讀、寫輸入控制線。SL0-SL3：掃描輸出線，用來作為掃描鍵盤和顯示的代碼輸出或直接輸出線。RL0-RL7：回復輸入線，它們是鍵盤或傳感器矩陣的信號輸入線。SHIFT：來自外部鍵盤或傳感器矩陣的輸入信號，它是8279鍵盤數據的次高位即D6位的狀態，該位狀態控制鍵盤上/下檔功能。在傳感器方式和選通方式中，該引腳無用。CNTL/S：控制/選通輸入線，高電平有效。鍵盤方式時，鍵盤數據最高位（D7）的信號輸入到該引腳，以擴充鍵功能；選通方式時，當該引腳信號上升沿到時，把RL0-RL

10、7的數據存入FIFO RAM中。OUTA0-OUTA3：通常作為顯示信號的高4位輸出線。OUTB0-OUTB3：通常作為顯示信號的低4位輸出線。/BD：顯示熄滅輸出線，低電平有效。當/BD=0時將顯示全熄滅。8279對顯示RAM的讀/寫操作如果采用非地址自動增加方式對顯示RAM進行讀/寫操作，則每次讀/寫前都需要通過“讀顯示RAM命令字”或“寫顯示RAM命令字”設置顯示RAM的地址。而采用地址自動增加方式，只需設置起始地址，之后地址會自動增加。3.2.2 8279的工作方式8279有三種工作方式：鍵盤方式、顯示方式和傳感器方式。（1） 鍵盤工作方式8279在鍵盤工作方式時，可設置為雙鍵互鎖方式

11、和N鍵循回方式。雙鍵互鎖方式：若有兩個或多個鍵同時按下時，不管按鍵先后順序如何，只能識別最后一個被釋放的鍵，并把該鍵值送入FIFO RAM中。N鍵循回方式：一次按下任意個鍵均可被識別，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。顯示數據只要寫入顯示RAM，則可由顯示器顯示出來，因此顯示數據寫入顯示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）開始，以后顯示的字符逐個向右順序排列；右端入口方式即顯示位置從顯示器最右端1位（最低位）開始，已顯示的字符逐個向左移位。但無論左右入口，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關狀態送入傳感器RAM中。當CPU對傳感器陣列掃描時，一旦發現傳感器狀態發生變化就發出中斷請求（IRQ置1），中斷響應后轉入中斷處理程序。3.2.3 8279的命令字及格式a.8279內部時鐘設置命令字0 0 1 D4 D3 D2 D1 D0高三位為本命令字特征位，第五位用于設定對外部時鐘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，每讀出一個字節后地址會自動加1，可繼續讀下一位字節單元的內容，而不必重寫讀命令。低四位為顯示RAM地址，從0000到1111共16

13、個。c.寫顯示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，每寫入一個字節后地址會自動加1，可繼續寫下一位字節單元的內容，而不必重寫讀命令。低四位為顯示RAM地址，從0000到1111共16個。3.3 8段數碼管原理簡介組成：LED數碼管由7段或8段發光二極管組成，在平面上排成8字型。分類：有共陰極和共陽極兩種。 顯示原理：使某些段點亮而另一些段不亮就可以顯示0-9，A-F等字型。 使某段點亮必須具備2個條件：共陰極管的公共端接地和共陽極管的公共端接電源。共陰極管的控制端接電源和共陽極管的控制端接地。 (a) (b) (c) 8段數碼管

14、內部結構圖3.4 8253器件的應用利用8253的定時功能：8253具有級聯的功能，CLK0連接2MHZ,OUT0連接 CLI1,OUT1連接 PA0.GATE0,GATE1連接5V，地址連接200H-207H.從而實現8253器件定時為一秒，一秒來一個脈沖來實現定時。3.5 8255器件的應用利用8255器件實現輔助功能，利用A端口，通過對A端口進行讀取，實現一秒鐘的定時。8255地址連接208-20FH8253的OUT1連接8255的PA0.8279器件的應用利用8279器件實現鍵盤上彩燈的形狀變化，形成彩燈的各種圖形。3.6 硬件接線圖3.7 內部接線圖4 軟件設計4.1 總體設計方案及

15、說明 利用以上器件實現節日彩燈系統，實現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間間隔為一秒。4.2 軟件主要模塊流程圖8279初始化 節日彩燈系統模塊流程圖過程說明：步驟一：進行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：進行8253初始化，使時間周期擴大2000000倍。 步驟三：進行8255初始化，從A端口輸入。 步驟四:等高電平，遇到高電平 對鍵盤上的燈做全滅處理。 步驟五：等上升沿，當上升沿到來時，使鍵盤上的燈成波浪形。 步驟六: 等上升沿，當上升沿到來時，使鍵盤上的燈全亮。 步驟六: 等上升沿，當上升沿到來時，使鍵盤成上下間隔亮半邊。

16、步驟六: 等上升沿，當上升沿到來時，使鍵盤上的燈只亮中間。 步驟七：等上升沿，當上升沿到來時，重復，從過程三開始。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