北邮微机系统与接口技术小学期报告.docx

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北邮微机系统与接口技术小学期报告

北京邮电大学课程设计报告

课程设计

名称

微机系统与

接口技术

学院

计算机学院

指导教师

班级

班内序号

学号

学生姓名

成绩

课

程

设

计

内

容

实验目的：

进一步加深和巩固对所学知识点的理解和掌握；综合运用所学知识、工程原理来分析和完成本课程设计；理解计算机软件、硬件如何配合工作，能对计算机硬件进行功能扩展；掌握接口电路设计过程和驱动程序的编写方法；学会如何区分系统中软件、硬件故障和调试手段；培养计算机软硬件的综合设计能力和调试能力。

基本内容：

（硬件部分）4x4小键盘接口设计；异步串行通信接口设计；4位数码管显示器设计。

（软件部分）键盘扫描程序；串行接口通信程序；4位七段数码管显示程序；两组间进行双机通信；

在液晶显示器上实现显示功能。

实验方法：

在HQFC集成环境下，采用汇编语言完成程序设计

团队分工：

学生

课程设计

报告

（附页）

见附页

课

程

设

计

成

绩

评

定

遵照实践教学大纲并根据以下四方面综合评定成绩：

1、课程设计目的任务明确，选题符合教学要求，份量及难易程度

2、团队分工是否恰当与合理

3、综合运用所学知识，提高分析问题、解决问题及实践动手能力的效果

4、是否认真、独立完成属于自己的课程设计内容，课程设计报告是否思路清晰、文字通顺、书写规范

评语:

成绩:

指导教师签名：

年月日

1.实验目的

1.进一步加深和巩固对所学知识点的理解和掌握；

2.综合运用所学知识、工程原理来分析和完成本课程设计；

3.理解计算机软件、硬件如何配合工作，能对计算机硬件进行功能扩展；

4.掌握接口电路设计过程和驱动程序的编写方法；

5.学会如何区分系统中软件、硬件故障和调试手段；

6.培养计算机软硬件的综合设计能力和调试能力。

2.实验内容

硬件部分

■4x4小键盘接口设计（利用8255C口）

■异步串行通信接口设计（8254为波特率发生器）

■4位数码管显示器设计

软件部分

■键盘扫描程序。

将按键0F转换成015的二进制值

■串行接口通信程序。

1.发送/接收均为查询方式；2.发送为查询方式/接收采用中断方式；二者选其一

■4位七段数码管显示程序。

左移位方式显示09、AF

■将串行接口发送端和接收端环回，当在4x4小键盘上敲击按键时，经串口发送、接收后将对应键值显示在4位数码管上。

（要求：

依次敲击1、2、3、4、5、…，则依次显示xxx1、xx12、x123、1234、2345、…）

要求

■两个实验组间进行双机通信，一方用小键盘键入数字，另一方接收到后在4位数码管上显示

■在液晶显示器上实现显示功能（选作，成绩加10分，但满分为100分）

3.实验原理

设计思想

主函数

■发送端：

从8255C口进行键盘扫描读入按键，获得其ASCII码值，将其发送给8251，并把发送值变换为七段译码值在LED上进行移位显示。

■接收端：

8251接收到发送来的ASCII码值，在液晶显示器LCD上进行移位显示。

■主函数为一个大循环，采用查询方式，依次查询是否有键被按下，发送是否准备好，按键是否为E，接收是否准备好，接受到的数据是否为E，条件满足则执行相应操作，不满足则进行下一个查询，而不是原地踏步地查询。

若按键不为E则返回一开始循环执行主程序。

键盘扫描

■8255C口高四位PC7-PC4输出，低四位PC3-PC0输入，接键盘的行3-列0。

■采用行扫描法，使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值；如果列值中有某位为低电平，则表明当前行与当前列交点处的键被按下；否则扫描下一行，直到扫完全部的行线为止。

■分别用寄存器记录当前行和当前列，并用行数X4+列数计算键值。

数码管显示

■8255B口输出，高四位PB7-PB4接LED位码S3-S0，选择某一个数码管。

■8255A口输出，PA7-PA0接LED的DP-A，将七段译码值输出到数码管，并进行显示。

液晶屏显示

■8255B口输出，低三位PB2，PB1，PB0分别接LCD的E，RW，DI，控制液晶显示器的使能，读/写，数据/指令。

■8255A口输出，PA7-PA0接LCD的D7-D0，与LED复用数据线，将ASCII值输出到液晶屏，并进行显示。

实验原理图

系统接线图

自发自收

CLK0/8254接1M时钟

GATE0/8254接+5V

OUT0/8254接TX/RXCLK/8251

CS/8254接Y0/IO地址

CS/8251接Y7/IO地址

RXD/8251接TXD/8251

双机通信

机器A的RXD/8251接机器B的TXD/8251，机器B的RXD/8251接机器ATXD/8251，其余接线与自发自收相同。

显示模块

PA7~PA0/8255接DP-A/7段译码管

PA7~PA0/8255接D7-D0/LCD12864

PB7-PB4/8255接S3-S0/7段译码管

PB2/8255接E/LCD12864

PB1/8255接R/W/LCD12864

PB0/8255接D/I/LCD12864

PC7~PC0/8255接行3-列0/4*4键盘

CS/8255接Y1/IO地址

流程图

4.实验程序

DATASEGMENT

IO8251EQU2B8H

IO8251CTRLEQU2B9H

IO8255AEQU288H

IO8255BEQU289H

IO8255CEQU28AH

IO8255CTRLEQU28BH

IO82540EQU280H

IO8254CTRLEQU283H

的ASCII值，用于LCD显示

ASCTABLEDB30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,41H,42H,43H,44H,45H,46H

七段译码值，用于LED显示

LEDTABLEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

用于键盘扫描第1、2、3、4行

SCANDB70H,0B0H,0D0H,0E0H

LEDBUFDB00H,00H,00H,00H;LED显示的四位数

LCDBUFDB20H,20H,20H,20H;LCD显示的四位数

FLAGDB00H;是否有数据传输的标志位

NUMDB00H;输入的数

CUDB00H;接收的数

DATAENDS

STACKSEGMENTSTACK'STACK'

DB100DUP（）

STACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA,SS:

STACK

;延时子程序

DELAYPROCNEAR

PUSHCX

MOVCX,100H

WAIT1:

LOOPWAIT1

POPCX

RET

DELAYENDP

;LED移位函数

LEDSHIFTPROCNEAR

PUSHDX

PUSHBX

PUSHAX

;LEDBUF中四个数依次左移，右补NUM

MOVBX,OFFSETLEDBUF

MOVDL,[BX+2]

MOV[BX+3],DL

MOVDL,[BX+1]

MOV[BX+2],DL

MOVDL,[BX]

MOV[BX+1],DL

MOVDL,NUM

MOV[BX],DL

POPAX

POPBX

POPDX

RET

LEDSHIFTENDP

;LED显示函数，用于显示LEDBUF中的四个数

SHOWLEDPROCNEAR

PUSHDX

PUSHBX

PUSHAX

MOVBX,OFFSETLEDBUF

;点亮数码管的最高位

MOVDX,IO8255B;选择8255B口，控制位码

INAL,DX

ANDAL,0FH;位码清零

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255A;选择8255A口，输出最高位

MOVAL,[BX+3]

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B;位码控制选数码管4

INAL,DX

ANDAL,0FH

ORAL,80H;S3置1，其余置0

OUTDX,AL

;点亮数码管的第三最高位

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

ANDAL,0FH;位码清0

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255A;选择8255A口，输出第三最高位

MOVAL,[BX+2]

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B;位码控制选数码管3

INAL,DX

ANDAL,0FH

ORAL,40H;S2置1，其余置0

OUTDX,AL

;点亮数码管的第二最高位

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

ANDAL,0FH;位码清0

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255A;选择8255A口，输出第二最高位

MOVAL,[BX+1]

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B;位码控制选数码管2

INAL,DX

ANDAL,0FH

ORAL,20H;S1置1，其余置0

OUTDX,AL

;点亮数码管的最低位

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

ANDAL,0FH;位码清0

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255A;选择8255A口，输出最低位

MOVAL,[BX]

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B;位码控制选数码管2

INAL,DX

ANDAL,0FH

ORAL,10H;S0置1，其余置0

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B;位码清0

INAL,DX

ANDAL,0FH

OUTDX,AL

POPAX

POPBX

POPDX

RET

SHOWLEDENDP

;LCD移位函数

LCDSHIFTPROCNEAR

PUSHDX

PUSHBX

PUSHAX

;LCDBUF中四个数依次左移，右补CU

MOVBX,OFFSETLCDBUF

MOVDL,[BX+2]

MOV[BX+3],DL

MOVDL,[BX+1]

MOV[BX+2],DL

MOVDL,[BX]

MOV[BX+1],DL

MOVDL,CU

MOV[BX],DL

POPAX

POPBX

POPDX

RET

LCDSHIFTENDP

;LCD发送指令函数

SEND_INSPROCNEAR

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

OUTDX,AL

NOP

INAL,DX

ORAL,00000100B;E=1,W,I

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255A;选择数据口，输出指令码

MOVAL,BL;BL中是要输出的指令码

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

OUTDX,AL

RET

SEND_INSENDP

;LCD发送数据函数

SEND_DATAPROCNEAR

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

ORAL,00000001B;E=0,W,D

OUTDX,AL

NOP

INAL,DX

ORAL,00000101B;E=1,W,D

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255A;选择数据口，输出数据

MOVAL,BL;BL中是要输出的数据

OUTDX,AL

MOVDX,IO8255B

INAL,DX

ORAL,00000001B;E=0;WD

OUTDX,AL

RET

SEND_DATAENDP

;LCD显示函数，用于显示LCDBUF中的四个数

SHOWLCDPROCNEAR

PUSHDX

PUSHBX

PUSHAX

MOVBL,92H;第3位输出地址

CALLSEND_INS

MOVBX,OFFSETLCDBUF;输出第3位

MOVBX,[BX+3]

CALLSEND_DATA

MOVBL,93H;第2位输出地址

CALLSEND_INS

MOVBX,OFFSETLCDBUF;输出第2位

MOVBX,[BX+2]

CALLSEND_DATA

MOVBL,94H;第1位输出地址

CALLSEND_INS

MOVBX,OFFSETLCDBUF;输出第1位

MOVBX,[BX+1]

CALLSEND_DATA

MOVBL,95H;第0位输出地址

CALLSEND_INS

MOVBX,OFFSETLCDBUF;输出第0位

MOVBX,[BX+0]

CALLSEND_DATA

POPAX

POPBX

POPDX

RET

SHOWLCDENDP

;获取键盘的输入数字的子程序

INPUTPROCNEAR

PUSHAX;保护现场

PUSHCX

PUSHDX

MOVCX,00H;从第一行开始扫描

CHECK:

MOVDX,IO8255C;选择C口地址

MOVBX,OFFSETSCAN;得到扫描码

ADDBX,CX

MOVAL,[BX]

OUTDX,AL;把要扫描的那一行置0，其余置1

;防止抖动

INAL,DX;判断是否有键盘按下

MOVAH,AL

CALLDELAY;延迟一段时间，避过抖动区间

INAL,DX;延时后再次读入

CMPAL,AH;比较两次读入的值

JNZCHECK;不相等说明为抖动，重新检测

;判断按下的是哪一列

ANDAL,0FH

CMPAL,0FH;没有键按下

JZNEXT

CMPAL,0EH;第四列有键按下

JZNEXT1

CMPAL,0DH;第三列有键按下

JZNEXT2

CMPAL,0BH;第二列有键按下

JZNEXT3

MOVBX,00H;第一列有键按下

JMPGETNUM

NEXT:

INCCX;修改变量扫描下一行

CMPCX,04H

JNZCHECK;没有扫描完四行跳转

JMPDONE;已经扫描完四行跳转

;记录是哪一列有键按下

NEXT1:

MOVBX,03H

JMPGETNUM

NEXT2:

MOVBX,02H

JMPGETNUM

NEXT3:

MOVBX,01H

;计算按下的键的数值

GETNUM:

MOVAL,CL

MOVDL,04H

MULDL;行数乘以4，再加上列数

ADDBL,AL;此时BL中所存即为按下的键

;检测键盘是否弹起

MOVDX,IO8255C;C口输入

INAL,DX

MOVAH,AL

NOTUP:

CALLDELAY

INAL,DX

CMPAL,AH

JZNOTUP;未弹起，延时重复检测

MOVFLAG,01H;有键按下，把flag置1，

CALLFINDASC;把键盘值转换为ASC值

MOVDL,CL;按键值显示到DOS界面上

MOVAH,02H

INT21H

DONE:

POPDX;恢复现场

POPCX

POPAX

RET

INPUTENDP

;找到键值对应的ASC数值,存到NUM中

FINDASCPROCNEAR

XORCX,CX

MOVCL,BL;BL中是键盘按下的值

MOVBX,OFFSETASCTABLE

ADDBX,CX;此时BX即为在ASCTABLE中对应的地址

MOVCL,[BX];CL内存着此次按下键盘值的ASC值

MOVNUM,CL

RET

FINDASCENDP

;找到键值对应的七段译码值，存到NUM中

FINDLEDPROCNEAR

XORCX,CX

MOVCL,BL;BL中是键盘按下的值

MOVBX,OFFSETLEDTABLE

ADDBX,CX;此时BX即为LEDTABLE中对应的地址

MOVCL,[BX];CL内存着此次按下键盘值的七段译码值

MOVNUM,CL

RET

FINDLEDENDP

;主程序

START:

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

;初始化8253

MOVDX,IO8254CTRL;8253控制端口地址

MOVAL,16H;8253选择计数器0低八位，方式3，二进制计数,00010110

OUTDX,AL

MOVDX,IO82540;计数器0地址

MOVAL,52;写入计数初值52（时钟1M，波特率1200baud，波特率因子16）

OUTDX,AL

;初始化8251

MOVDX,IO8251CTRL;8251控制端口地址

MOVAL,40H;工作命令字软复位，01000000

OUTDX,AL

NOP

MOVAL,4EH;方式命令字，一个停止位，无校验，8个数据位，波特率因子16，异步01001110

OUTDX,AL

NOP

MOVAL,27H;工作命令字，允许发送接收，00100111

OUTDX,AL

NOP

;初始化8255

MOVDX,IO8255CTRL;8255控制端口地址

MOVAL,081H;方式控制字：

C口低四位输入，B口输出，方式0，A口输出，方式0

OUTDX,AL

MOVFLAG,00H

;LCD初始化

PUSHAX

PUSHBX

PUSHDX

MOVDX,IO8255CTRL

OUTDX,AL

MOVBL,30H;基本指令操作,RE=0

CALLSEND_INS

MOVBL,01H;清除显示

CALLSEND_INS

MOVBL,06H;指定在资料写入或读取时，光标的移动方向

CALLSEND_INS;DDRAM的地址计数器（AC）加1

MOVBL,0CH;开显示,关光标,不闪烁

CALLSEND_INS

POPDX

POPBX

POPAX

CALLSHOWLCD

;扫描键盘

LOOP1:

CALLINPUT

CALLSHOWLED

MOVDX,IO8251CTRL;检验8251发送是否准备好TxRDY

INAL,DX

ANDAL,01H

JNZSEND;8251发送准备好,转去发送

;发送未准备好,检验接收是否准备好

LOOP2:

MOVDX,IO8251CTRL

INAL,DX

ANDAL,02H;检验8251发送是否准备好RxRDY

JNZRECEIVE;接收准备好，转去接收

JMPLOOP1;接收未准备好，转去扫描键盘

;发送准备好，判断键盘是否按下

SEND:

CMPFLAG,01H

JESSEND

JMPLOOP2;发送准备好，但是没有键盘按下，转去检验接收

;键盘按下，要发送数据

SSEND:

MOVDX,IO8251;8251数据端口地址

MOVAL,NUM

OUTDX,AL;把发送的数据（ASC值）输出到8251

CMPNUM,45H;数据与E比较

JZEXIT;数据是E则转去退出

CALLFINDLED;将数据转为七段译码值

CALLLEDSHIFT;移位后显示

CALLSHOWLED

MOVFLAG,00H;显示后把flag恢复为0

JMPLOOP2

;开始接收

RECEIVE:

MOVDX,IO8251

INAL,DX;8251接收到数据，存到CU中

MOVCU,AL

CMPCU,45H;数据与E比较

JZEXIT;数据是E则转去退出

CALLLCDSHIFT;移位输出

CALLSHOWLCD

CALLSHOWLED

JMPLOOP1

;返回DOS

EXIT:

MOVAL,00H;结束输出0

MOVDX,288H;A口输出

OUTDX,AL

MOVBL,01H;清除显示

CALLSEND_INS

MOVAX,4C00H

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

5.实验结果

硬件连线图

自发自收

自发自收时，按下4×4键盘，可以看到对应键值在数码管上移位显示，即发送的数据，同时，在LCD液晶显示屏上出现接收的数据，与数码管显示的一致。

当在键盘按下E，数码管不再显示，LCD液晶屏也清屏。

双机通信

两机通信时，A机按下4×4键盘，A机的数码管显示按下的键值，B机收到A机发送的数据，在LCD液晶显示屏显示，即A机的数码管与B机的液晶显示屏显示内容一致。

B机发送数据时，在B机的数码管显示B机按下的键值，A机LCD液晶显示屏显示收到的数据，即B机的数码管与A机的液晶显示屏显示内容一致。

通信过程中，任意一端均可做发送或接受端。

在任意一端4×4键盘按下E时，两机都结束通信，数码管不显示，LCD液晶屏清屏。

6.问题解决及收获体会

问题解决

■问题：

LED显示出现明显的闪烁

解决：

LED是靠高电平点亮，要保持其显示，必须要持续给LED高电平。

所以在每个循环中，要多次调用LED显示函数。

■问题：

LED输出重叠显示

解决：

在进行数码管显示时，要先输出数据，再选择位码，否则会因为顺序相反造成重叠显示。

■问题：

运行程序时，只按键一次程序就退出

解决：

在主程序中有个大循环，在大循环的最后要使用jmp语句跳到开头重复进行查询。

■问题：

LCD无法显示

解决：

在一开始要对LCD进行初始化，如发送基本指令集等。

■问题：

双机通信时双方没有显示

解决：

数据未能稳定传输，将两台机器共地。

实验过程还有很多如编译错误，赋值错误等问题，不再一一列出。

还有部分问题解决见收获体会↓。

收获体会