微机原理设计实践

需求描述

利用 8255 和 8253 可编程并行接口设计一个简易的安全报警系统. 功能要求:

在房间门窗等 8个 入口处安装探测器. 正常情况下, 探测器输出为 低电平 . 当探测到异常时, 探测器输出 高电平 . 此时, 启动报警(警铃响, 警灯闪烁), 并在危险解除(有任意键按下)后关闭报警;
当外部向 8255 的 PC0 端输入 低电平 时(可利用开关实现), 监控系统启动. 系统启动后, 在初始状态下, 警铃不响, 警灯不亮. 系统不断检测各探测器的输出电平, 如果检测到有任意一个探测器的输出为 高电平 , 并且在随后的 连续5次检测 中, 该探测器的输出都为 高电平 , 则通过 8255 的 PC6 启动报警(PC6 输出 高电平 ), 使 8253 通道0 产生 1kHz 频率的方波, 控制警铃发出警报声. 由 8255 的 PC7 控制警报灯闪 (PC7 输出高电平时警灯亮).

设: 8255 的端口地址为 380H ～ 383H. 8253 的端口地址为 384H ～ 387H . 外部时钟脉冲 2MHz.

硬件连接

电路图

地址验证:

8255 端口地址为 0380H ～ 0383H, 转化为16位二进制, 即:

0011 1000 0000B ～ 0011 1000 0011B

片选有效的条件是

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A09 A08 A07 A06 A05 A04 A03 A02 A01 A00
 0   0   1   1   1   0   0   0   0   0   0   0   0   0   X   X

8253 端口地址为 0384H ～ 0387H, 转化为16位二进制, 即:

0011 1000 0100B ～ 0011 1000 0111B

片选有效的条件是

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A09 A08 A07 A06 A05 A04 A03 A02 A01 A00
 0   0   1   1   1   0   0   0   0   0   0   0   0   1   X   X

上图所示电路的寻址功能满足要求.

功能分析

程序的总体架构

程序需要两个循环, 第一个循环(等待循环)用来等待 PC0 端输入低电平, 第二个循环作为 主循环, 监控 8 个传感器的状态和键盘按键的状态, 并按要求输出警报信号.

由于 等待循环 需要判断 8255 的 PC0 电平, 所以在进入 等待循环 前就应该完成 8255 和 8253 芯片的初始化.

根据以上两条, 我们需要:

; 假设各个段寄存器已经设置完毕

START:
  call  INIT        ; 初始化接口
  call  WAIT_CIRCLE ; 进入等待循环
  call  MAIN_CIRCLE ; 进入主循环
  jmp   EXIT        ; 退出

由于题目要求 连续五次 检测到 同一个 传感器输出高电平, 才触发报警信号, 且需要控制警灯闪烁, 因此, 我们需要 8 个字节来分别记录各个传感器先前的状态, 还需要一个 WORD 长度的计数器作为警灯闪烁的定时器.

所以:

DSEG SEGMENT
  Sensor  DB 8 DUP 0
          ; 每个Byte对应一个传感器,
          ; 如果当前循环传感器触发, 相应Byte + 1,
          ; 如果传感器没有触发, 相应Byte清零,
          ; 任意Byte>=5 触发警报.
  Counter DD 0
          ; 循环计数器.
DSEG ENDS

循环子程序的流程图

流程图

完整的汇编代码

; 8255芯片地址
C8255_A EQU 380H
C8255_B EQU 381H
C8255_C EQU 382H
C8255_S EQU 383H
; 8253芯片地址
C8253_0 EQU 384H
C8253_1 EQU 385H
C8253_2 EQU 386H
C8253_S EQU 387H
; 8253 产生 1kHz 脉冲对应的计数器值
REP_C   EQU 2000

DSEG SEGMENT
  Sensor  DB 8 DUP (0)
          ; 每个Byte对应一个传感器,
          ; 如果当前循环传感器触发, 相应Byte + 1,
          ; 如果传感器没有触发, 相应Byte清零,
          ; 任意Byte>=5 触发警报.
  Counter DD 0
          ; 循环计数器.
DSEG ENDS

SSEG SEGMENT
    DB ?
SSEG ENDS

CODE SEGMENT
    ASSUME CS:CODE, DS:DSEG, ES:DSEG, SS:SSEG
START:
    MOV  AX, DSEG
    MOV  DS, AX
    MOV  ES, AX
    MOV  AX, SSEG
    MOV  SS, AX
    ; 以下为主要程序逻辑
    CALL INIT
    CALL WAIT_CIRCLE
    CALL MAIN_CIRCLE
; EXIT事实上永远不会执行
EXIT:
    MOV  AX, 4C00H
    INT  21H

INIT PROC
    ; 写8255设置寄存器
    MOV  DX, C8255_S
    MOV  AL, 10010001B
    OUT  DX, AL
    ; 为8255_PC高四位清零
    MOV  DX, C8253_C
    MOV  AL, 00H
    OUT  DX, AL
    ; 写8253设置寄存器
    MOV  DX, C8253_S
    MOV  AL, 00110110B ; 0组 先低后高 方式3 二进制
    OUT  DX, AL
    ; 为8253方波发生器赋频率值
    MOV  DX, C8253_0
    MOV  AX, REP_C
    OUT  DX, AL
    MOV  AL, AH
    OUT  DX, AL
    RET
ENDP

WAIT_CIRCLE PROC
    MOV  DX, C8255_C
WC_LOOP:
    IN   AL, DX
    AND  AL, 00000001B ; 滤出PC0
    JNZ  WC_LOOP
    RET
ENDP

MAIN_CIRCLE PROC
; 检测循环
MC_CHECK:
    MOV  DX, C8255_A
    IN   AL, DX
    CALL QUALIFY
    CMP  AH, 0
    JE   MC_CHECK

; 警报循环
MC_ALERT:
    ; 检测键盘按键是否按下
    MOV  AH, 08H
    INT  21H
    TEST AL, 0FFH
    JNZ  MC_FINAL
    ; 计数, 控制灯闪烁
    MOV  AX, WORD PTR Counter
    INC  AX
    MOV  WORD PTR Counter, AX
    MOV  AX, WORD PTR Counter[1]
    ADC  AX, 0
    MOV  WORD PTR Counter[1], AX
    AND  AX, 8000H
    MOV  AL, AH
    OR   AL, 01000000B ; SET PC6 = High
    MOV  DX, C8255_C
    OUT  DX, AL
    JMP  MC_ALERT
; 清空Sensor变量, 关警报, 准备进入下一个检测循环
MC_FINAL:
    MOV  DX, C8255_C
    MOV  AL, 00H
    OUT  DX, AL
    CALL CLEAR
    JMP  MC_CHECK
    RET
ENDP

QUALIFY PROC
    ; AL存放当前8个传感器的状态
    ; 子程序结束后 AH = 0 表示不符合报警条件
    ;            AH > 0 表示报警
    PUSH BX
    PUSH CX
    XOR  AH, AH
    XOR  BX, BX
QF_LOOP:
    MOV  CL, Sensor[BX]
    SHR  AL
    JNC  QF_NEXT
    INC  CL
    MOV  Sensor[BX], CL
QF_NEXT:
    ADD  CL, 0FFH - 5 + 1
    ADC  AH, 0
    INC  BX
    CMP  BX, 8
    JL   QF_LOOP
QF_FINAL:
    POP  CX
    POP  BX
    RET
ENDP

CLEAR PROC
    PUSH CX
    PUSH BX
    MOV  CX, 8
    XOR  BX, BX
CL_LOOP:
    MOV  Sensor[BX], 0
    INC  BX
    LOOP CL_LOOP
CL_FINAL:
    POP  BX
    POP  CX
    RET
ENDP

CODE ENDS
END START