微机原理课程设计

成都学院（成都大学）课程设计报告

前言

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称

LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半

导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。多个LED发光灯组成固定的字符或图形进行显示，即形成LED点阵图文显示屏。其主要特征是只控制LED点阵中各发光器件的通断（发光或熄灭），而不控制LED的发光强弱。LED点阵的汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如16×16点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码；而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。 LED点阵显示具有如下特点： （1）电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一种比使用高压电源更安全的电源。 （2） 效能：消耗能量比同光效的白炽灯减少80%。 （3） 适用性：每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。（4） 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。（5）响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。（6）对环境污染：无有害金属汞。 （7）颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。由于LED的众多优势，在市场中得到了广泛的应用，主要应用领域有： （1）、信号指示应用：信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域，约占LED应用市场的4%左右。

（2）、显示应用：指示牌、广告牌、大屏幕显示等，LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%—25%，显示屏幕可分为单色和彩色。

（3）、照明应用：便携灯具，汽车用灯，特殊照明。由于LED尺寸小，便于动态的亮度和颜色控制，因此比较适合用于建筑装饰照明。背光照明：普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等。以及投影仪用RGB光源

第1章 选题分析

1.1本次课程设计意义与目的

课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力、进行工程实训的重要教学环节，它具有动手、动脑，理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。

微机原理及接口应用是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。通过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。通过设计，不但要培养和提

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高学生解决工程具体问题、动脑动手的技术工作能力，而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。

1.2设计任务

现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代， LED 显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品

我们所选的课题是利用8155和8255芯片实现并行控制16*16LED灯阵列显示，编制程序实现点阵循环显示汉字。

设计一款基于8155与8255芯片的汉字LED16*16点阵显示块，实现汉字循环左移。用8255的PA、PB控制16X16点阵的行；8255的PC口、8155的PA口控制16X16点阵的列，至下而上循环显示“欢迎使用星研实验仪”字符。

第2章 芯片介绍

2.1 8155芯片

8155芯片描述为2048-Bit Static MOS RAM with I/O Ports and Timer，其中文描述为2048位静态内存与I/O端口和定时器。

2.1.1 8155 引脚功能说明

RST：复位信号输入端，高电平有效。复位后，3个I/O口均为输入方式。

AD0～AD7：三态的地址/数据总线。与单片机的低8位地址/数据总线（P0口）相连。单片机与8155之间的

地址、数据、命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。 RD：读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。 WR：写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。 CE：片选信号线，低电平有效。

IO/M ：8155的RAM存储器或I/O口选择线。当IO/M =0时，则选择8155的片内RAM，AD0～AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00H～FFH）；当IO/M =1时，选择 8155的I/O口，AD0～AD7上的地址为8155 I/O口的地址。

ALE：地址锁存信号。8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及 ，IO/ 的状态都锁存到8155内部锁存器。因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。 PA0～PA7：8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。 PB0～PB7：8位通用I/O口，功能同A口。

PC0～PC5：有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。

TIMER IN：定时/计数器脉冲输入端。 TIMER OUT：定时/计数器输出端。

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VCC：+5V电源。

2.1.2 8155的地址编码及工作方式

图1

在单片机应用系统中，8155是按外部数据存储器统一编址的，为16位地址，其高8位由片选线 提供， CE=0，选中该片。

当 CE=0，IO/M =0时，选中8155片内RAM，这时8155只能作片外RAM使用，其RAM的低8位编址为00H～FFH；当 CE=0，IO/M =1时，选中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7～AD0确定，如表6-6所示。这时，A、B、C口的口地址低8位分别为01H、02H、03H（设地址无关位为0）。

8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或选通I/O方式。C口可工作于基本I/O方式，也可作为A口、B口在选通工作方式时的状态控制信号线。当C口作为状态控制信号时，其每位线的作用如下： PC0：AINTR（A口中断请求线） PC1：ABF（A口缓冲器满信号） PC2： （A口选通信号） PC3：BINTR（B口中断请求线） PC4：BBF（B口缓冲器满信号） PC5： （B口选通信号）

8155的I/O工作方式选择是通过对8155内部命令寄存器设定控制字实现的。命令寄存器只能写入，不能读出，命令寄存器的格式如图6-16所示。

在ALT1～ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下： ALT1：A口，B口为基本输入/输出，C口为输入方式。 ALT2：A口，B口为基本输入/输出，C口为输出方式。

ALT3：A口为选通输入/输出，B口为基本输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为 ，PC3～PC5为输出。 ALT4：A口、B口为选通输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为 ，PC3为BINTR，PC4为BBF，PC5为 。

8155内还有一个状态寄存器，用于锁存输入/输出口和定时/计数器的当前状态，供CPU查询用。状态寄存器的端口地址与命令寄存器相同，低8位也是00H，状态寄存器的内容只能读出不能写入。所以可以认为8155的I/O口地址00H是命令/状态寄存器，对其写入时作为命令寄存器；而对其读出时，则作为状态寄存器。

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2.1.3 8155的定时/计数器

8155内部的定时/计数器实际上是一个14位的减法计数器，它对TIMER IN端输入脉冲进行减1计数，当计数结束（即减1计数“回0”）时，由TIMER OUT端输出方波或脉冲。当TIMER IN接外部脉冲时，为计数方式；接系统时钟时，可作为定时方式。

定时/计数器由两个8位寄存器构成，其中的低14位组成计数器，剩下的两个高位（M2，M1）用于定义输出方式。

2.2 8255芯片

8255A是Intel公司采用CHMOS工艺生产的一种高性能通用可编程输入/输出并行接口芯片，使用方便，可以与Intel系列微处理器系统直接相连，使用非常广泛。8255A是40引脚双列直插式芯片，片内有A，B，C三个8位端口，又可通过编程设置多种工作方式。

2.2.1 8255引脚功能说明

RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口

均被置成输入方式。

CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通

讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.

RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向

CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。

WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写

入8255。

D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数

据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

2.2.2 8255A的控制字

8255A属于可编程芯片，在可编程芯片开始工作前向8255 A的控制字端口写入一系列命令，叫芯片的初始化。8255A芯片内有两个控制字，一类控制字用于定义个数据输入/输出端口的工作方式，称为方式选择控制字，另一类控制字用于对C端口任意一位进行置位或复位操作，又称为置位/复位控制字。由于这两类控制字共用同一个端口地址，在初始化时为了区分这两类命令，采用了标志位的方法，即当方式控制字的D7=1时，表示CPU向控制字端口写入的是方式控制字；当D7=0时，表明CPU写入的是置位/复位控制字。在8255A芯片中，各输入/输出端口共有3种基本工作方式，即方式0——基本输入/输出方式；方式1——选通输入/输出方式；方式2——双向总线输入/输出方式。

其中，最高位D7为标志位，在方式选择控制字中，D7 必须为1，D6D5位用于选择A口的工作方式；D2位用于选择B口的工作方式；其余4位分别用于选择A口，B口，C口的高4位和低4位的输入输出功能，相应为置1时表示输入，置0时表示输出。

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