LED点阵课程设计报告资料.pdf

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1、课 程 设 计 报 告 课程微机原理课程设计 题目LED 点阵屏应用 系 别物理与电子工程学院 年 级10 级专 业电子信息工程 班 级电信 102 学 号 1604102（29/31/30/26） 学生姓名周博文、周全球、周凯、虞晓雨 指导教师居伟骏职 称讲师 设计时间2013 年 5 月 10 日22 日 常熟理工学院课程设计报告 1 目录 目录 1 一、绪论 2 二、选题分析 2 2.1 题目内容与要求 3 2.1.1具体要求： . 3 三、方案设计 3 3.1 硬件设计 3 3.1.1设计所用元件 . 3 3.8259 芯片简介 . 5 8259 芯片内部结构 . 6 8259A编程及

2、初始化 . 7 3.1.2硬件连接 . 10 3.2 软件设计 10 3.2.1编程分析与程序框图 . 10 3.2.2程序代码 15 四、结果及分析 15 4.1 实验结果 15 4.2 结果分析 16 五、总结与体会 . 17 六、参考文献 18 七、附录 18 7.1 程序代码 18 7.2 硬件连接电路 24 常熟理工学院课程设计报告 2 一、绪论 微机原理是一门专业基础课程，它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理 器和指令系系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。通过对微机原 理课本以及实验的学习，我们可以了解包括微型计算机体系结构、汇编语言设计、8086

3、 微 处理器和指令系统等内容。 作为一门计算机应用专业的一门必修课，微机原理与接口技术对于我们了解计算机内 部的工作原理，各部件的作用，各部件间的联系是十分重要的。但是只学习课本知识是远 远不够的。所以，我们只有通过真实的接触，实际的操作，才能将理论知识和实际应用联 系在一起，真正的将理论实际化。我们知道学习和掌握计算机中常用的接口技术以及设计 技术，充分理解理论知识对于应用的指导作用是很重要的，只有这样才能进一步加强理论 知识与应用相结合的实践和锻炼。因此，我们开展了这次历时两个星期的课程设计，通过 这次设计实践能进一步加深我们对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计 水平和对所学

4、的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 本次课程设计主要是为了了解8255 芯片和 8259A 的工作原理和相关设计技术，并且 通过此次设计，我们对于微型计算机的基本系统结构和软硬件的工作原理会有大体的认 识。学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术 的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。这不仅丰富巩固了我们 在课堂上学的知识，而且还为我们日后步入社会打下了基础。 二、选题分析 常熟理工学院课程设计报告 3 2.1 题目内容与要求 本次课程设计目的剖析试验箱，利用微机接口芯片8255，并行控制 LED点阵显示； 其次就是掌

5、握 8088 微机系统与 LED点阵显示模块之间接口电路设计及编程，了解LED点 阵显示的基本原理和如何用8259 中断来实现汉字的循环左移和右移显示。 2.1.1 具体要求： 利用取模软件建立标准字库，编制程序实现点阵循环左移和右移切换显示汉字。 三、方案设计 3.1 硬件设计 3.1.1 设计所用元件 1.8255 8255是 Intel公司生产的可编程并行I/O 接口芯片，有 3 个 8 位并行 I/O 口。具有 3 个通道 3 种工作方式的可编程并行接口芯片（40 引脚） 。 其各口功能可由软件选择，使 用灵活，通用性强。 8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 8255

6、作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3 个总线接口， 即数据线、 地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C 口。由于 8255 可编程 , 所以必须具有逻辑控制部分，因而8255 内部结构分为 3 个部分：与 CPU 连接部分、与外 设连接部分、控制部分。 常熟理工学院课程设计报告 4 图 1 8255A 引脚图 图 2 74LS273 管脚图 图 3 8255 工作方式控制字格式 2.74ls273 常熟理工学院课程设计报告 5 74LS273是 8 位数据 / 地址锁存器， 它是一种带清除功能的8D触发器，下面我介绍一 下他的管脚图功能表等资料。 管脚功能： 1

7、D 8D为数据输入端， 1Q 8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平 清除，常用作 8 位地址锁存器。 图 4 74LS273 真值表（低电平锁存） 3.8259 芯片简介 8259A （其引脚图如图 4 所示）是专门为了对 8085A和 8086/8088 进行中断控制 而设计的芯片，它是可以用程序控制的中断控制器。单个的8259A 能管理 8 级向 量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成64 级的向量优 级中断系统。8259A 有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设定 是在初始化时通过软件进行的。在总线控制器的控制下，8259A 芯片可以处于 编程状态和操作状态，编

8、程状态是CPU使用 IN 或 OUT指令对 8259A 芯片进行 初始化编程的状态。 常熟理工学院课程设计报告 6 图 5 8259 引脚图 8259芯片内部结构 中断请求寄存器：寄存所有要求服务的请求IR0IR7。 中断服务寄存器：寄存正在被服务的中断请求。 中断屏蔽寄存器：存放被屏蔽的中断请求，该寄存器的每一位表示一个中断号，该位 为 1，屏蔽该号中断，否则开放该号中断。 数据总线缓冲器：是双向三态的，用以连接系统总线和8259A内部总线，通过它可以 由 CPU 对 8259A写入状态字和控制字。 读写控制电路：用来接受I/O 命令，对初始化命令和操作命令字寄存器进行写入，以 确定 825

9、9A的工作方式和控制方式。 级联缓冲器 / 比较器：用于多片8259A的连接，能构成多达64 级的矢量中断系统。 常熟理工学院课程设计报告 7 图 6 8259 内部结构 8259A编程及初始化 写初始化命令字ICW1(A0=0)，其格式如图7 所示，以确定中断请求信号类型，清除 中断屏蔽寄存器，中断优先级排队和确定系统用单片还是多片。 xxx1LTIM0SNGL0 0 A7D 8088/808 6 不用 标 志 位 1：单级 ;要 0：级联 ;不要 1：电平 0：边沿 偶地址 20H 1 ICW- 芯片控制 4 IC 1：要 0：不要 4 ICW 4 ICW 80x80 8080/808 5

10、 1： 0： 1 ICW 23 ICW/IC W 3 ICW 3 ICW 3 D 1 D 0 D 图 7 ICW1 的格式 写初始化命令 ICW2 ，其格式如图 8 所示，用来定义8259A各个端口的中断类型码。 常熟理工学院课程设计报告 8 0001 0 A 7 D 0 D 中断类型 高5位 奇地址 21H 2 ICW-设置中断类型号 7 T 6 T 5 T 4 T 3 T 被8整除 70 IRIR 图 8 ICW2 的格式 写初始化命令 ICW4 ，其格式如图 8 所示，用来定义8259A工作时用 8085 模式，还 是 8088 模式，以及中断服务寄存器复位方式等。 000SFNMBUF

11、M/SAEOI1 0 A7D 奇地址 21H 4 ICW - 方式 控制 PM 1：自动 EIO 结束方式 0：非自动EIO 结束 方式 1： 8086/8088配置 0： 8080/8085配置 1：特殊 全嵌套 方式 0：非特殊全嵌套方式 3 D 1 D 0 D 非缓冲 0 缓冲从 8259A10 主 8259A11 图 9 ICW4 的格式 4、LED 动态及其显示 LED 点阵显示系统中各模块的显示方式：有静态和动态显示两种。静态显示原理简 单、控制方便，但硬件接线复杂， 在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫 描的方式工作， 由峰值较大的窄脉冲电压驱动， 从上到下逐次不断地

12、对显示屏的各行进行 选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作， 就可显 示各种图形或文字信息。 点阵式 LED 绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的 常熟理工学院课程设计报告 9 视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24 帧/秒，人眼看起 来就是一个完整的， 相对静止的画面。 最典型的例子就是电影放映机。在电子领域中，因 为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量，因此在LED 显示技术中 被广泛使用。 以 88 点阵模块为例， 说明一下其使用方法及控制过程。图 2.1 中，红色水平线 Y0、 Y1Y7

13、叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行8 个 LED的阳极都接在本行的行 线上。相邻两行线间绝缘。同样，蓝色竖直线X0、X1X7叫做列线，接内部每列8 个 LED的阴极，相邻两列线间绝缘。 在这种形式的 LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示） ，在某列线 上施加低电平（用“ 0”表示） 。则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。 比如， Y7为 1，X0为 0, 则右下角的 LED点亮。再如 Y0为 1，X0到 X7均为 0，则最上面 一行 8 个 LED全点亮。 图 10 用动态扫描显示字符“B”的过程 图 11 点阵模块组合 常熟理工学院课程设计报告 10

14、3.1.2硬件连接 本设计过程中实验箱上相关芯片可按以下方式进行连线： (1) 将 JHPC接 JX16（PC ） (2)JX7 JX0（BUS1 ） (3)CS 9000H （4)JQJHQ (5)INTA 接 INTAX12 (6)INT接 JX15（PB ） (7)JX7 旁边的 IORD和 IOWR 接到系统的 IORD和 IOWR 。 (8)IR3接 （9）IORD接 IORD （10）IOWR 接 IOWR （11）A0接 A0 （12）JX4接 JX17（BUS2 ） （13）CS2接 8000H 硬件电路如图 12(详见附录 ) 3.2 软件设计 3.2.1 编程分析与程序框图

15、 1. 编程分析： (1) 设置 8255A 的 A 口与 B 口为列数据扫描端口 , 行数据采集端口为8255A 的 C 口 74LS244锁存器的扩展端口，实验电路中将74SL244的扩展端口与8086芯片数据总线连 接, 然后将 74LS244的 CS与 8255A芯片区域的 8000H连接，以便设置其地址。这样利用 74LS244的扩展端口和 8255A的 A口、B口、C口，满足了点阵的输入端口需求，解决单 独使用 8255A端口不够的问题 : PORT_A EQU 0FF28H PORT_B EQU 0FF29H PORT_C EQU 0FF2AH PORT_CTL EQU 0FF2

16、BH P1 EQU 8000H;扩展端口地址 常熟理工学院课程设计报告 11 (2) 程序开始先将 8255 和 8259A初始化并装填 IR3 端口对应的中断向量表： MOV DX,PORT_CTL MOV AL,80H OUT DX,AL MOV AX,0H ；中断向量装填 MOV ES,AX MOV DI,002CH MOV AX ,OFFSET INTREEUP3 STOSW MOV AX,0000H STOSW MOV AL,13H ；8259A初始化 MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL MOV AL,0BH MOV DX,INTPORT2 OUT DX,AL MOV

17、 AL,0DH OUT DX,AL MOV AL,83H OUT DX,AL (3)通过外部中断来使控制点阵左移或右移的标志位FLAG的值改变，产生一次中断时， CPU 进入中断服务子程序， FLAG的值变为 1，若再产生一次中断， FLAG的值又变回 0。 从而实现通过外部控制按钮来实现LED点阵显示的字左移或者右移的控制。 (4) 显示子程序的程序设计，显示子程序主要实现将得到的字库信息显示在16*16 的 LED显示屏上的功能。 而循环扫描子程序的功能是可以实现对端口的分列扫描的功能，并 将扫描所得的字库信息发送到显示程序。 2.程序框图 常熟理工学院课程设计报告 12 开始 设置扫描次

18、数 调用循环显示子程序 计数是否完成 结束 N Y 图 13 显示子程序流程图 常熟理工学院课程设计报告 13 RH1 Flag=0 Y N 结束 常熟理工学院课程设计报告 16 图 16 实验结果 4.2 结果分析 16*16LED 点阵在通过动态扫描点亮的方式，完成了小组成员名字的循环左移和 右移切换显示。显示亮度稳定清晰，移动速度适中。与题目要求相同。因此本次实验 根据题目要求所编写的程序是正确的。 常熟理工学院课程设计报告 17 五、总结与体会 我们本次课程设计的题目是16*16LED 点阵滚动显示，并且要实现循环左移和循环右 移。到了最后一部分的课程设计报告，我们也是感受颇多，在整个

19、的设计过程中，我们有 所付出，也有所收获。 两个星期的微机课程设计，让我们真正的把自己所学的理论知识用于实践， 本次课程设计也是对于我们之前所学知识的检验和巩固，也是我们对于本专业的很多 问题有了会更加深刻的认识和思考。也使我们的专业知识和实际功效有了完美的契合。并 且通过设计，我们掌握了一些判断错误以及检查设备和程序的基本经验和方法，这对于以 后的工作学习有很大的帮助。 通过对这程序的制作， 使我对汇编语言的基本知识的使用更加熟练，同时也增加了我 对汇编语言的一些认识， 在作业完成过程中通过和同学的交流，也增加了合作的技巧。 通 过查阅以下资料也学到了一些课本上没有的东西，拓宽了自己的知识面

20、。 这不是第一次用汇编语言来设计一个小程序，平时做了很多实验，写了很多小程序。 但这次是一个综合的程序， 平时的很多程序都用到了。 很多子程序的设计是固定的， 因此 可以直接从指导资料中调用， 大多只需要修改几个参数就可以， 这大大方便了我们的设计， 为我们节省了很多的时间。 在这次课程设计中， 我真正体会到了合作的重要性，遇到很多问题时， 当我看书查资料不 能解决时，这是去找同学讨论一下，收获很大，可以使很多问题迎刃而解，直到问题最终 解决。 本次的微机课程设计只是我们自己动手研发的第一步，以后的道路还很长，但是这次 的课程设计让我们迈出了第一步，意义不言而喻。 常熟理工学院课程设计报告 1

21、8 六、参考文献 1 储昌铃， LED显示屏系统原理局工程技术M ，电子科技大学出版社，2000年 2 江清明， LED点阵显示牌的设计与动态显示控制M ，微计算机信息， 2001年 3 朱炬，多媒体视频LED显示技术 J ，电子技术杂志， 2000年 4 李东生等编著 .Protel99SE 电路设计技术入门与应用M.2002 年 2 月第 1 版 . 5 美Joe Camp Bell编著。串行通信 C 程序员指南 S.2000年 8 月. 6 康华光 . 电子技术基础数字部分 (第五版 ) M.北京：高等教育出版社 ,2006 年 七、附录 7.1 程序代码 CODE SEGMENT AS

22、SUME CS: CODE INTPORT1 EQU 9000H INTPORT2 EQU 9001H PORT_A EQU 0FF28H PORT_B EQU 0FF29H PORT_C EQU 0FF2AH PORT_CTL EQU 0FF2BH P1 EQU 8000H ORG 12D0H START: JMP START0 FLAG DB ? ；左移右移标志位 FL DB ? ；列扫描标志位 常熟理工学院课程设计报告 19 RH DW ? ；地址偏移量 RL DB ? ；列扫描 PAG DW ? ；列扫描端口 START0: MOV DX,PORT_CTL ；8255 初始化 MOV

23、AL,80H OUT DX,AL MOV AX,0H ；中断向量装填 MOV ES,AX MOV DI,002CH MOV AX ,OFFSET INTREEUP3 STOSW MOV AX,0000H STOSW MOV AL,13H ；8259A初始化 MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL MOV AL,0BH MOV DX,INTPORT2 OUT DX,AL MOV AL,0DH OUT DX,AL MOV AL,83H OUT DX,AL MOV FLAG,00H STI ；打开 IF CALL OFFLED MOV AL,00H MOV FL,AL MOV PAG,P

24、ORT_A XL0: MOV RH,0000H ；LED点阵左移 常熟理工学院课程设计报告 20 XL1: CALL DEL1 CMP FLAG,01H JZ XR1 INC RH CMP RH,61H JZ XL0 MOV AX,RH AND AX,000FH CMP AX,0000H JNZ XL1 ADD RH,0010H JMP XL1 XR0: MOV RH,0060H XR1: CALL DEL1 ；LED点阵右移 CMP FLAG,01H JNZ XL1 DEC RH CMP RH,0000H JZ XR0 MOV AX,RH AND AX,0010H CMP AX,0000H

25、JZ XR1 SUB RH,0010H JMP XL1 DISPW: CLC ；显示程序 PUSH RH MOV RL,01H DISP1: MOV SI,RH MOV BX,OFFSET TAB 常熟理工学院课程设计报告 21 MOV AL,CS:BX+SI MOV DX,PORT_C ；C口发送字码的上半部分 OUT DX,AL MOV AL,CS:BX+SI+10H MOV DX,P1 OUT DX,AL ；P1口发送字码的下半部分 MOV DX,PAG MOV AL,RL NOT AL OUT DX,AL ；进行列扫描 MOV CX,0080H ；延时一段时间，消除残影 LOOP $

26、CALL OFFLED INC RH MOV AX,RH AND AX,000FH CMP AX,0000H JNZ CON2 ADD RH,0010H ；下一个字的偏移地址 CON2: RCL RL,1 JNC DISP1 CMP FL,00H JNZ EXIT INC FL CLC MOV RL,01H MOV PAG,PORT_B JMP DISP1 EXIT: MOV PAG,PORT_A MOV FL,00H 常熟理工学院课程设计报告 22 POP RH RET OFFLED:MOV DX,PORT_A ；关闭 LED点阵 MOV AL,0FFH OUT DX,AL MOV DX,P

27、ORT_B OUT DX,AL RET DEL1: MOV CX,0020H CON1: PUSH CX CALL DISPW POP CX LOOP CON1 RET INTREEUP3: PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX ADD FLAG,01H CMP FLAG,01H JNA INTRE2 MOV FLAG,00H INTRE2: MOV AL,20H ；正常 EOI MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL POP DX POP CX POP BX POP AX 常熟理工学院课程设计报告 23 STI IRET TAB: DB 00H,00H,

28、00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 000H,000H,07FH,041H,049H,049H,049H,07FH ；周 DB 049H,059H,04BH,041H,0FFH,040H,000H,000H DB 002H,004H,0F8H,000H,000H,07EH,044H,044H DB 044H,0FCH,042H,001H,0FEH,000H,000H,0

29、00H DB 002H,07AH,00AH,00AH,0FAH,00AH,00FH,07AH ；凯 DB 000H,07FH,040H,040H,0FFH,040H,000H,000H DB 000H,07EH,042H,044H,044H,048H,0E9H,002H DB 00CH,0F0H,000H,000H,0FCH,002H,00EH,000H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H CODE ENDS END START 常熟理工学院课程设计报告 24 7.2 硬件连接电路 图 12 硬件连接电路 常熟理工学院课程设计报告 25 课程设计独创性声明： 本人声明所呈交的课题设计是本组独立进行的研究工作及取得的研 究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果。本报告对他人的作品的使用的数量和质 量均是在著作权法规定的合理范围内。 学生签名： 指导教师评语： 课程设计成绩：指导教师签名： 教研室意见： 教研室主任签名：