Microcomputer-Design-

微机原理课设

basic_program.asm

题目描述

通过A端口读入按键值，用数码管轮流显示按键值的高四位和低四位，具体方式为：高四位显示 1 秒，低四位显示 0.5 秒。 如此反复循环显示，如果有键盘按键输入，则退出程序并返回操作系统。

设计思路

1. 程序开始时，先进行硬件的的初始化设置，以及中断的相关设置。
2. 8253每0.5s输出一个高电平，触发一次中断。设置一个在1-3之间变化的CH用作计数器，用以区分高位显示1s与低位显示0.5s。
3. 进入中断程序后，检测是否有键按下，若按下则恢复中断设置，返回DOS。之后读8255PA按键值，确定该显示高位或低位，查表得到数码管段码，在PB输出。
4. 不执行中断程序时，循环等待中断。

硬件接线图

流程图

遇到问题及解决方案

<<<<<<< Updated upstream

1. 问题：中断子程序只能进入一次。 原因：未发送中断结束命令。 解决：中断退出前，向20H地址写入20H，发结束中断命令。
2. 问题：数码管显示为乱码。 原因：进入中断程序后，数据段段基址发生改变，未能查表成功。 解决：进入中断后，把DS赋值为0FE6H，与主程序一致。 =======
3. 问题：中断子程序只能进入一次。 原因：未发送中断结束命令。 解决：中断退出前，向20H地址写入20H，发结束中断命令。
4. 问题：数码管显示为乱码。 原因：进入中断程序后，数据段段基址发生改变，未能查表成功。 解决：进入中断后，把DS赋值为0FE6H，与主程序一致。

Stashed changes

extend_program_1.asm

题目描述

通过实验台上 PS2 接口连接键盘，要求：
1)输入字符（0~F），转换成十进制后用数码管（1、2）显示（00~15）；
2)用实验台上的数码管（3、4）显示输入的次数，计数范围 0～99。

设计思路

1. 主程序开始时，先进行硬件的的初始化设置，之后循环进行键盘的读取、转换和数码管显示。
2. 编写子函数读取PS2键盘按键编码，存入数据段。
3. 编写子函数将键盘编码转换为按键值(0~F)。
4. 编写子函数将16进制数转换为10进制数的十位和个位。具有通用性，字符值和按键次数均可转换。
5. 编写子函数进行数码管显示。具有通用性，可指定控制第几个数码管。 <<<<<<< Updated upstream PS2接口时序图 =======

PS2接口时序图

Stashed changes

a为键盘到主机串行通信

硬件接线表

1. 8255
   1. PA0----PS2:DATA
   2. PA4----PS2:CLK
   3. PB----数码管段码
   4. PC0-PC3----数码管位码
   5. CS----138:0290H-0293H
2. PS2
   1. CLK----8255:PA4
   2. DATA----8255:PA0

流程图

遇到问题及解决方案

1. 问题：通过PS2接口的CLK触发中断，在中断程序内接收字符编码，接收失败。 原因：CLK跳变太快，8259不能保证每有一个上升沿就进入一次中断。 解决：放弃使用中断，编写普通子程序捕捉CLK的跳变。特别设计对每次传输第一个下降沿的检测：如果没检测到，则直接退出LOAD子程序；如果检测到，就一直在LOAD子程序内循环检测，直到读取完本次传输的所有信息，才退出LOAD子程序。这样可以避免因被数码管显示程序打断而错过脉冲。
2. 问题：增加数码管显示后，读入的PS2键盘编码有一定几率会出错。 原因：程序分为读键盘和数码管显示两部分，单独执行都不会出错。但数码管显示程序中存在延时，若第一个脉冲来时刚好在延时，则不能被接收，CLK时序被打乱。 解决：把数码管显示的延时程序用多次执行LOAD子程序替代，这样在一次循环中仅有少数指令是用来控制数码管显示的，执行时间很短，不会超过一个CLK脉冲的时间，总能检测到CLK第一个下降沿。
3. 问题：按着按键不抬起，按键次数会一直增加。 原因：按着按键不抬起时，键盘会以一定间隔连续发送编码。 解决：通过检测抬手动作增加按键次数。抬手时，会发送F0和按键编码，收到F0的次数即为按键次数。

extend_program_4.asm

题目描述

利用 8253、8255 和中断系统实现以下功能：
1）使液晶屏实现秒表功能，显示数字 00.00～10.00，每隔 0.01 秒数字变化一次；
2）读入8个开关的状态值，将这两位数字以16进制（范围 00H～FFH）在 16x16LED点阵模块上显示。

设计思路

1. 在主程序中，需要进行硬件的初始化设置（8253、LCD）、中断向量和中断屏蔽字的更改，之后循环调用子程序实现功能。第一部分为读取8253时间，将时间换算成十进制，在LCD上显示。第二部分为读取开关状态，转换为十六进制，在16×16点阵上扫描显示。
2. 初始化过程中，8253CNT0采用方式3，CLK0接入1MHz方波，OUT0输出100MHz方波；CNT1采用方式0，CLK1接OUT0，计数初值为FFFFH。LCD初始化依次写入命令30H，0CH，01H，06H，80H。
3. 中断程序INT_TIMER：通过单脉冲按钮作为秒表的启动/暂停按键，按下后触发IRQ3中断。通过IS_TIMING确定是开始还是暂停，每次执行后更改该变量。当开始计时，从数据段装入计数初值，开始计时；当暂停计时时，锁存并读出当前计数值，保存在数据段的计数初值中，为下一次开始做准备。
4. 获取时间：若正在计时，则锁存并读出CNT1计数值；若暂停计时，则从数据段取出计数初值。用FFFFH减去这个数，即为经过0.01s的个数。之后依次除1000、100、10，分解为四位。覆盖TIME_STRING('xx.xxs')对应位置。
5. 显示时间：每次把光标移到92H，依次写入TIME_STRING各字符。
6. 16×16点阵显示：8255读出开关值存到数据段。计算出字模的首地址（OFFSET LED_TABLE + 字符*16），采用列扫描，利用视觉暂留效应显示字符。

硬件接线表

1. 8353
   1. CLK0----1MHz
   2. OUT0----CLK1
   3. CS----138:0290H-0293H
2. 8255
   1. PA----LCD:D0-D7
   2. PB----8个开关
   3. PC0----LCD:RS
   4. PC1----LCD:R/W
   5. PC2----LCD:E
   6. CS----138:0280H-0283H
3. 8259
   1. IRQ3----启动/暂停单脉冲
4. 16*16LED点阵:JX1扩展板
   1. 列高8位----02B1H
   2. 列低8位----02B0H
   3. 行高8位----02B3H
   4. 行低8位----02B2H

流程图

遇到问题及解决方案

1. 问题：16×16点阵显示刷新过慢。 原因：多次调用子程序，执行时间过长，刷新频率低。 解决：把多次调用显示8×8区域的子程序改写成一次显示16×16区域的子程序，且去掉延时程序，仍能清晰显示。
2. 问题：16×16点阵显示为乱码。 原因：在左半或右半区域列扫描时，另一半区域未消隐，有一半时间显示为无意义内容。 解决：每次扫描显示前，对不显示区域列值写入00H消除显示。
3. 问题：秒表时间在LCD上显示时，每隔一段时间刷新会出现卡顿，之后时间出现跳变，又恢复正常。 原因：16×16点阵显示子程序中，循环扫描次数过多，导致来不及在0.01秒之内更新LCD上秒表的显示数值。 解决：点阵显示子程序中，只扫描一次，之后更新LCD上秒表的显示数值。即减少主程序中一次循环的时间，单位时间内循环的次数更多，既来得及更新秒表时间，也不会使LED点阵出现闪烁。

总结报告

经过了一周的微机原理课程设计，无论是理论知识还是动手能力方面我都有了一定的提高，对于微机原理这门课程也有了更深刻的理解。

总体来说，1道基础题和2道综合题都完成得比较成功。在实验的前2天，因为遇到了比较奇怪的问题，所以耽误了一些时间，经过一步步调试，最终发现并改正了问题。之后的程序整体设计没有问题，只是做了一些改进和优化。

通过课程设计，我的能力得到了全方面的提升：

1. 信息检索能力：本次实验用到了许多没有接触过的设备，如PS2接口键盘、LCD显示屏、LED点阵等，我在网络上查找到了PS2接口的传输时序、ST7920说明书、点阵字模表等资料。虽然没有使用过这些设备，但是通过阅读说明文档快速了解使用方法是一名工程师必需的素养。
2. 工程规范思维：之前无论是实验还是考试，编程的代码量都比较小，程序结构一目了然。但是在课程设计中要实现较复杂的功能时，就需要编写更多代码。此时，把一些重复功能抽象成子程序可以简化程序设计，同时还要注意变量和函数名的可读性与注释的规范化。
3. 分析调试能力：程序很难达到一次运行成功，编译失败时要通过根据编译器报错信息对程序进行修改；运行结果不对时要分模块调试，合理设置断点并观察运行结果来排查可能产生问题的地方。

最后，我还有一些需要反思的地方。我们的团队合作能力需要加强，因为与合作者缺少沟通，且合作者编程能力有限，为了保证实验进度，我独自编写了所有实验程序。小组成员应该加强合作，互相启发，共同进步。

参考资料

PS2 ST7920说明书

16*8字模