微机原理与接口技术课程设计20102011 学年第一学期课程设计科目课程设计科目投币电话投币电话学生姓名学生姓名 学号学号 班级班级 指导教师指导教师 2011 年 1 月1 11 1、题意分析及解决方案、题意分析及解决方案1.11.1 题义需求分析题义需求分析1.1.11.1.1 设计内容设计内容基本内容： 1.当 p3.7 有信号，即投币后 2.绿灯亮，过了几秒钟后，红灯亮，数码管显示最后 20 秒倒计时 3.当数码管的数为 0 前 p3.7 有信号，即有投币，重新绿灯亮，过了几秒钟后， 红灯亮，数码管显示最后 20 秒倒计时。 4.最后一次投币的倒数 20 秒开始一次蜂鸣报警。 5.若没有投币数码管到 00 时红灯绿灯一起灭，数码管也一起灭。 扩展内容： 最后一次倒计时蜂鸣器报警，若有挂机信号，则显示剩余时间以及已投币 数并灭掉红绿灯。1.21.2 解决问题方法及思路解决问题方法及思路1.2.11.2.1 硬件部分硬件部分元件的选择： 8255A 芯片与 8251A 芯片比较（表 1-1） LED 和 LCD 比较（表 1-2） 芯片的功能： (1) 接受投币（中断）芯片 8259A 当有一次投币时，由 8259A 向 CPU 发出一次中断；完成一次投币过程。并 由变量 Count 记录总的投币数目，也就是总共接收的中断数。在实验设计当中， 将一次脉冲作为一次投币动作。 (2) 输入输出接口芯片 8255A 在本次实验设计中，由 8255A 芯片作为控制结果输出的元件，8086 接口存 在着不足的问题，比如对 LED 数码管进行位选需要 2 位，对 LED 数码管每一位 进行段选需要 8 位，所以必须要用 8255 进行 I/O 的扩展,通过 8255A，CPU 可以 直接同外设相连接,将数字量从 CPU 输出到 LED 显示器上。同时由于每次位选只 能选择一个，所以要想保证 20 秒倒计时时数字不是一位一位显示，所以在程序 的设计当中加入的循环程序，不停的刷新显示，从而保证不会影响到观察时间。表 1-1 8255A 芯片与 8251A 芯片比较 8255A芯片8255A芯片是可编程并行接口芯片，不需要附加外部电路便可 和大多数并行传输的外设相连，数据可多为同时传输，使用 广泛方便。2 28251A芯片8251A是可编程的串行接口芯片，数据一位一位地顺序传送， 电路简单，传输距离远。表 1-2 LED 和 LCD 比较LED与LCD相比，LED在亮度，功耗可视角度和刷新速率等方面更具 有优势，其最显著的特点是使用寿命长，光电转换效能高。 LCDLCD占用空间小，功耗低，低辐射，能降低视觉疲劳，但会出 现闪烁现象。1.2.21.2.2 软件部分软件部分该程序主要的初始化设置分为两个部分： (1)对 8259A 进行设置 8259A 的初始化设置其为单片级联、只接受 IR0 引脚引起的中断。 (2)对 8255 的初始化 对方式选择控制字的赋值问题，也就是解决 8255A 的 A 口、B 口分别工作 在方式几，A 口、B 口、C 口高位、C 口低位分别是作为输出口还是输入口的问 题。在本实验中，A、B 口工作为输出方式，C 口的 PC7 控制绿灯信号、PC5 控 制红灯信号、PC0 用于接受挂机信号。3 32 2、硬件设计、硬件设计2.12.1 选择芯片选择芯片 8259A8259A2.1.12.1.1 8259A8259A 在本设计中的作用在本设计中的作用用于作为接受投币信号，即每投币一次就由 8259A 向 CPU 提出一次中断， 并由中断处理程序使记录中断次数变量 Count 加一。 2.1.22.1.2 8259A8259A 功能分析功能分析8259A 是可编程中断控制器芯片，与 80X86 兼容，用于管理和控制外部中 断请求,主要功能如下： （1）具有 8 级中断优先级控制，若采用级联的方式，最多可管理 64 级中断。 （2）对每个中断请求均有屏蔽功能；在中断响应期间，可提供中断类型码。 （3）8259A 是可编程器件，可以通过编程随时根据需要对所具有的多种中断管 理方式进行设置或重新组织。2.22.2 选择芯片选择芯片 8255A8255A2.2.12.2.1 8255A8255A 在本设计中的作用在本设计中的作用在本实验中，A、B 口工作与输出方式，C 口的 PC7 控制绿灯信号、PC5 控 制红灯信号、PC0 用于接受挂机信号。A 口用于 LED 的段选，B 口用于 LED 的位 选。2.2.22.2.2 8255A8255A 功能分析功能分析8255A 是一种通用的可编程的并行 I/O 接口芯片，又称“可编程外设接口 芯片”。它是为 8086/8088 而设计的可以通过程序来改变其功能。可用与连 接 PCI 卡与外设，实现数据的的输入输出功能，可以对输入/输出的数据进行 数据锁存和数据缓冲，有中断请求信号，可以向 CPU 发出中断请求，能进行 单向和双向通信。 8255A 的数据总线缓冲器是一个三态 8 位双向缓冲器，用作 8255A 同系统 数据总线相连时的缓冲部件，CPU 通过执行输入/输出指令来实现对缓冲器发送 或接收数据。8255A 的控制字或状态字也是通过该缓冲器传送的。PA、PB、PC 三口均工作在方式 0 状态，在方式 0 下，CPU 可以采用无条件读/写方式与 8255A 交换数据。PA 口的八位作为 LED 小灯的连接位。4 4图 2-1 8255A 图表 2-1 8255A 的操作功能表 8255A 的操作功能表A1 A0CSRDWR操 作数 据 传 送 方 式0 0 1 0 0读 A 口A 口数据 数据总线0 0 1 0 1读 B 口B 口数据 数据总线0 0 1 1 0读 C 口C 口数据 数据总线0 1 0 0 0写 A 口数据总线数据 A 口0 1 0 0 1写 B 口数据总线数据 B 口0 1 0 1 0写 C 口数据总线数据 C 口0 1 0 1 1写控制口数据总线数据 控制口(1) 方式 0 的工作特点： 这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以 由程序选定作为输入或输出。 (2) 方式 0 的功能为： a.两个 8 位通道：通道 A、B。两个四位通道：通道 C 高 4 位和低四位； b.任何一个通道可以作输入/输出； c.输出是锁存的； d.输入是不锁存的； e.在方式 0 时各个通道的输入/输出可有 16 种不同的组合。5 52.2.32.2.3 8255A8255A 主要技术参数主要技术参数表 2-2 8255A 主要技术参数 规范值参数名称符号测试条件最大最小 输入低电平电压VIL0.8V-0.5V 输入高电平电压VIHVCC2.0V 输入低电平电压（数据总线）VOLIOL=2.5MA0.45V输入低电平电压（外部端口）VOLIOL=1.7MA0.45V输入高电平电压（数据总线）VOHIOH= -400UA2.4V输入高电平电压（外部端口）VOHIOH= -200UA2.4V达林顿驱动电流IDARREXT=750 VEXT=1.5-0.4MA1.0MA电源电流ICC120MA 输入负载电流IILI=VCC0MA+10MA-MA 输出浮动电流IOFLVOUT=VCC0MA+MA-MA2.32.3 选择芯片选择芯片 LEDLED2.3.12.3.1 LEDLED 在本设计中的作用在本设计中的作用LED 发光二极管（Light-Emitting Diode） ，在本设计中采用 7 段数字发光 二级管，做为终端显示。2.3.22.3.2 LEDLED 的功能分析的功能分析图 2-2 LED 原理图笔画型 LED 显示器是由 8 个二极管电路 adp 按字型8的方式排列，当 不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的自型。本设计中采用共阴极 连接方式，当某段接入正电压时，对应的发光二极管会发光，当需要显示字型 码“0”时，对应下图中的 a，b，c，d，e，f 发光二极管应发光，输入位选码 应为，即为：3FH；类似可以显示其他。adp 分别与 74LS273 的 1Q8Q 相连， 接收段选码信号（高电平） ；8 位 LED 显示器的 8 根共阴极引线与 8255A 的 PB 口相连，接收位选码信号（低电平） 。段选码和位选码共同作用以显示不同的字 型。 （表 2-3）6 6表 2-3 共阴极七段 LED 显示段码 数字数字DPDPg gf fe ed dc cb ba a二进制编码（字形）二进制编码（字形）0 0001111113FH 1 10000001103H 2 2010110115BH 3 3010011114FH 4 40110011066H 5 5011011016DH 6 6011111017DH 7 70000011107H 8 8011111117FH 9 9011011116FH A A0111011177H B B011111007CH C C0011100169H D D010111105EH E E0111100179H F F0111000171H2.3.32.3.3 芯片芯片 LEDLED 的技术参数的技术参数表 2-4 LED 的技术参数2.42.4 蜂鸣器蜂鸣器Pc wIfVrIrIfp对应型 号散射颜 色 BT2352702551. 52. 5200SEL-10红色BT10 04050. 52. 5565绿色BT10 04050. 52. 5585蓝色7 71122334455667788991010111112121313141415151616DDCCBBAATitleNumberRevisionSize A0 Date:2005-12-19Sheet of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By:VccBuzzerLS12KR15.1KR28550 Q6 0.01uFC40Ctrl100R11图 2-3 蜂鸣器电路图 消耗功率 PM150mW 最大工作电流 IFM100mA 正常工作电流 IF40mA 正向压降 VF 1.8V 共阴极 LED 的 PM300mW,IFM200 mA,IF60mA,VF 1.8V,VR5V，发红光。8 83 3、硬件总逻辑图及其说明、硬件总逻辑图及其说明3.13.1 硬件总逻辑图硬件总逻辑图图3-1 硬件逻辑图3.23.2 说明说明9 9实验硬件原理图由 PCI、8255A、8259A 以及 LED 数码显示器构成，8255A 芯片 CS 片选信号线接 PCI 卡上 CS1, 8255A 芯片 A0、A1 接 PCI 卡的 A0、A1； 8255A 的 C 口的 PC7 作为红灯的输出口、PC5 作为红灯的输出口，A 口作为 LED 数码管的段选，B 口作为 LED 数码管的位选。4 4、控制程序设计、控制程序设计4.14.1 控制程序设计思路说明控制程序设计思路说明 本程序主要功能分为初始化、接受投币、读是否挂机及 LED 的显示输出。 初始化主要实现写 8255 和 8259 方式控制字，8259A 的初始化设置其为单 片级联、只接受 IR0 引脚引起的中断。在本实验中，8255A 的初始化为 A、B 口 工作为输出方式，C 口的高四位输出，低四位输入（PC7 控制绿灯信号、PC5 控 制红灯信号和 PC0 用于接受挂机信号。 ） 由 8259 接受投币过程，若有投币则进入处理程序，由 8255 控制红绿灯以 及 LED 管的显示，同时检测是否有挂机信号，若有则中断处理，显示剩余时