基于8086的Proteus軟件仿真應用

王峻崧

【摘 要】英國的實驗中心電子開發的Proteus軟件支持模擬電路，數字電路，單片機和模擬ARM的仿真。在Proteus7.5開始，可以支持8086 CPU，它為計算機學習和研究提供了極大的方便。本文從實際應用出發，在Proteus軟件中模擬LED右流水燈亮的過程。

【關鍵詞】8086處理器；微機原理；仿真

一、引言

隨著科學技術的不斷發展，微型計算機已廣泛應用于社會和經濟的各個方面，因為它們的體積小，重量輕，功耗低，結構簡單，可靠性高，使用方便，以及擁有高性價比。而嵌入式系統的發展，使微型計算機系統在通信、機電一體化等方面的應用更加廣泛。

本次設計，通過匯編語言控制開關的狀態，用8086CPU控制8255A的端口PA，再利用74ls245芯片通過控制8只LED發光二極管，PB口接1只開關，編寫程序LED燈右循環亮。

二、設計方案

2.1設計原理

本次設計的內容為模擬流光燈控制系統設計與實現。根據需要，選擇的芯片有8086cpu芯片，74273芯片，74ls254芯片，8255A可編程并行接口。然后編寫程序，用Proteus8軟件進行仿真，控制8個LED燈實現流水效果。

2.2設計環境及設備

PC機一臺、windows 10系統

2.3模擬燈右循環亮工作原理

2.3.1現象：右向移動流水燈的實驗現象是首先最左邊的燈亮，然后是最左邊的燈滅，此時左起第二個燈亮，依次輪流亮，直到第八個燈亮。然后循環上述過程。

2.3.2原理：右向移動流水燈是根據發光二極管的顯示原理，首先點亮最右的二極管，然后進位置一，通過帶進位的循環右移指令編寫程序以實現模擬流水燈的右向移動。

三、系統硬件介紹

3.1 8086處理器介紹

8086CPU是INTEL系列微處理器中具有代表性的高性能16位微處理器.它使用的HMOS工藝制造，外形封裝為雙列直插，有40個引腳。使用單個5V電源，8086處理器的主時鐘頻率為4.77MHZ。8086 CPU具有16位數據總線和20位地址總線，所以它的直接尋址空間是1MB。

8086CPU采用了2級流水線的處理方式，8086CPU內部設置了兩個獨立的部分總線接口部件（BIU）和指令執行部件（EU）來實現取指令與執行指令的流水線操作。總線接口部件負責取指令，存取操作數和存結果，即負責所有的外部操作。指令執行部件負責執行指令，即從BIU的指令隊列中取出指令，并執行指令，不必訪問存儲器或I/O端口，節省了取指令時間，加快程序執行速度。

3.2 8255芯片介紹

8255芯片是來自于Intel家族，型號8255用24個輸入/輸出引腳和可編程通用并行輸入/輸出接口電路（改性8255A和8255A-5）的可編程外圍接口電路。它是一個40針雙列直插集成電路，并且使用單個+ 5V電源。

8255芯片一種并行輸入輸出LSI芯片，一個多功能I/O設備，可以被用作CPU總線與外圍設備之間的接口。

8255芯片有24可編程I/O端口，即，3個組的8位I/O端口中的端口PA，PB端口和PC端口。它們可以被分為兩個組，每組12位I/O端口。A組包括端口A和端口C（高4位，PC4到PC7）。B組包括端口B和端口C（低4位，PC0到PC3）。A組可以被設置為基本的I/O端口，STROBE I/O閃控，雙向I/O 3點的模式；B組只能被設置為基本的I/O或閃控I/O模式，即完全由控制寄存器的控制字來確定。

3.3 74273芯片介紹

74273芯片是一個8位的數據鎖存器。

第1腳是復位腳，平時應保持高電平；低電平時1Q～8Q輸出全部低電平，同時內部寄存器全部清零。

1D～8D為數據輸入，在11腳（CLK）從低電平升變到高電平時（即上沿），1D～8D被保存到74273寄存器中，同時1Q～8Q輸出對應1D～8D的電平。

第1腳保持高電平，第11腳為低電平、高電平、高電平到低電平跳變（下升沿）這些狀態對輸出1Q～8Q及74273內部保存的數據無影響。

3.4 74ls245

74LS245是用于驅動LED或其它設備通常使用的芯片。它是一個8信道的同相三態雙向總線收發器，其在兩個方向上傳送數據。

第1腳DIR（T/R），為輸入輸出端口轉換用，DIR="1"高電平時信號由"A"端輸入"B"端輸出，DIR="0"低電平時信號由"B"端輸入"A"端輸出。

第2～9腳“A”信號輸入輸出端，A0=B0，A7=B7，A0與B0是一組，如果DIR=“1”OE=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”OE=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。

第11～18腳“B”信號輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。

第19腳OE，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號將不導通，只有為“0”時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關的作用。

第10腳GND，電源地。

第20腳VCC，電源正極。

四、模擬流水燈軟件設計

4.1編程程序實現

CODE SEGMENT 'CODE'

ASSUME CS：CODE

START：MOV DX，06H

MOV AL，82H

OUT DX，AL

MOV DX，00H

MOV AH，0FEH

BG： MOV AL，AH

OUT DX，AL

CALL DELAY

MOV DX，02H

IN AL，DX

TEST AL，01H

JNZ BG

ROR AH，1

MOV DX，00H

JMP BG

DELAY PROC NEAR

MOV BL，100

DELAY2： MOV CX，374

DELAY1： NOP

NOP

LOOP DELAY1

DEC BL

JNZ DELAY2

RET

DELAY ENDP

CODE ENDS

END START

五、仿真圖

六、結果分析

點擊軟件的右下角開始模擬按鈕，然后關閉K0開關。可以觀察到的是，在右上角的LED燈從左到右閃爍，不停止。

基于這次試驗，讓我們對Proteus軟件有了更深的認識，對微機原理以及技術有了更深層次的了解，在21世紀新時代，微機原理會得到更深層次的發展。我們的社會也會更加的幸福。

【參考文獻】

[1]田輝主編.微機原理與接口技術[M].高等教育出版社，2011.