课程设计自动化工程学院上海电力学院.docx
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课程设计自动化工程学院上海电力学院
上海电力学院
课程设计（大型作业）任务书
（2014/2015学年第1学期）
课题名称计算机硬件技术实践
课题代码
院（系）自动化工程学院
专业自动化/测控技术与仪表
班级
学生
时间2015年1月19日~2015年1月28日
老师签名：
教研室主任（系主任）签名：
一、
设计目的
通过本项课程设计，对微机原理课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解微机原理课程中讲述的基本原理和概念。
二、设计内容与要求
进行微机原理课程设计前，应学习并掌握了8086/8088汇编语言编程方法，掌握了8255、8253、8259、存储器等芯片的基本结构和工作原理，掌握了芯片编程控制的方法。
本课程设计要求学生设计一个汇编语言或微机应用系统，完成相对完整的测试、控制任务。
学生可自主选择规定的参考题目，也可以自定题目（须经指导老师审查）。
在下面的参考题目中，只提出最基本设计内容，学生也可以下面的题目为基础，进一步构思，完成有特色的个性化设计。
课程设计的参考选题如下（参见《计算机硬件技术实践指导》）：
（1）计算机钢琴和音乐发生器的设计（见教材）
（2）电子时钟的设计（见教材）
（3）实例3--数字钟的设计（见教材）
（4）实例4--简易计算器的设计（见教材）
（5）实例5--温度控制系统的设计（见教材）
（6）电子密码锁程序设计。
利用PC机系统功能调用实现电子密码锁。
通过显示菜单提示，可输入密码、更改密码、结束程序。
多功能密码锁。
密码锁在输入密码正确的条件下输出开锁电平，控制电控锁开启，同时显示00字样。
当输入密码错误时，发出错误警告声音，同时显示FF字样。
当6次误码输入的条件下，产生报警电平报警。
还可以实现对密码的修改，修改成功后，蜂鸣器发出确认音。
设计要求：
选用8086和适当的存储器及接口芯片完成相应的功能；用LED显示器显示电子锁的当前状态。
（7）电子日历时钟系统程序设计。
功能：
1）可通过M键切换显示模式：
日期（年、月、日）、时间（小时、分、秒）、秒表（小时、分、秒、1/100秒）、闹钟（小时、分、秒）；2）在日期显示模式，可通过A键依次使年、月、日闪烁或变色，这时可通过I键加1调整；3）在时间显示模式，可通过A键依次使小时、分、秒闪烁或变色，这时可通过I键加1调整；4）在秒表显示模式，可通过I键切换（启动/暂停）计时，当暂停计时时可通过A键复位；5）在闹钟显示模式，可通过A键依次使On/Off标志、小时、分、秒闪烁或变色，这时可通过I键切换On/Off标志或加1调整；6）调整和秒表操作不影响日期和时间的准确性；7）可通过Q键结束程序。
编程提示：
PC机系统中的8253定时器0工作于方式3，外部提供一个时钟作为CLK信号，频率f=1.1931816MHz。
定时器0输出方波的频率为fout=1.1931816/65536=18.2Hz，输出方波的周期Tout=1/18.2=54.945ms。
8253A每隔55ms引起一次中断，作为定时信号。
可用54.945ms作基本计时单位。
用BIOS调用INT1AH可以取得该定时单位。
1s需要1000/54.945=18.2个计时单位）。
利用PC机系统功能调用实现电子日历时钟，用INT21H/02H模拟显示5s的变化。
（8）时钟程序设计。
在微机屏幕上显示当前时间的时、分、秒。
在程序启动后，可键入当前时间，回车键按下后，开始计时，微机屏幕上显示时间的时、分、秒。
LED七段数码管数字钟。
设计并完成LED七段数码管数字钟电路，数字钟显示格式为：
HH：
MM：
SS。
要求：
具有通过键盘能够调整时、分、秒的功能。
电子钟系统设计。
利用8053定时，用LED数码管显示出日期和时间，并具有声音提醒功能。
要求：
1）具有交替显示年、月、日和显示时、分、秒的功能；2）具备校正功能；3）具备设定闹钟和定时闹钟响功能；4）具备准点报时和生日提醒功能（功能1必备，功能2-4可选择之）。
（9）电子秒表设计。
设计一个可任意启动/停止的电子秒表，要求用6位LED数码显示，计时单位为1/100秒。
利用功能键进行启/停控制。
其功能为：
上电后计时器清0，当第一次（或奇数次）按下启/停键时开始计数。
第2次（或偶数次）按下该键时停止计时，再一次按启/停键时清零后重新开始计时。
可用开关控制，也可用按键控制。
（10）倒计时牌。
要求：
1）实现日历功能；2）显示距倒计时时刻还有多长时间（显示天、时、分、秒）。
扩展功能：
实现倒计时的时间人为设定。
（11）万年历设计。
要求：
1）能实现计时功能；2）显示年、月、日、进、分、秒、星期。
扩展功能：
实现公历与阴历转换。
（12）交通灯模拟控制器。
利用PC机键盘和屏幕实现交通灯模拟器。
基本要求：
1）实现日常生活中正常的交通路口的十字路口红绿灯控制，实现南北、东西方向的切换；2）显示时间，精确到秒，灯亮时间长短可变；3）具有自动和手动控制功能。
提高要求：
1）完成夜间状态的控制：
由于夜间车辆和行人很少，实现南北、东西方向的黄灯闪烁，进入夜间控制状态；2）完成紧急状态的控制：
南北双方向都设置为红灯，利于执行紧急公务；3）完成交通堵塞状态的控制：
由于交通事故等原因出现南北或东西某一方向堵塞，可人为地调整每个方向的红灯时间，进入手动控制状态。
附加要求：
必要的辅助功能（设置、修改等）。
编程提示：
编写过程中主要涉及的知识点：
1）视频显示程序设计：
一般由DOS或BIOS调用来完成。
有关显示输出的DOS功能调用不多，而BIOS调用的功能很强，主要包括设置显示方式、光标大小和位置、设置调色板号、显示字符、显示图形等。
用INT10H即可建立某种显示方式。
用DOS功能调用显示技术，把系统功能调用号送至AH，把程序段规定的入口参数，送至指定的寄存器，然后由中断指令INT21H来实现调用；2）键盘扫描程序设计：
检测键盘状态，有无输入，并检测输入各值。
例：
利用DOS系统功能调用的01号功能，接受从键盘输入的字符到AL寄存器；3）定时器中断处理程序：
在此中断处理程序中，计数器中断的次数记录在计数单元count中，由于定时中断的引发速率是每秒18.2次，即计数一次为55ms，当count计数值为18时，sec计数单元加一（为1s）。
例：
在系统定时中断处理程序中，有一条中断指令INT1CH指令，在ROMBIOS中，1CH的处理仅一条IRET指令，实际上它并没有做任何工作而只是为用户提供了一个软中断类型号，所以INT1CH指令每秒也将执行18.2次，设计中可用这个定时周期性工作的处理程序来代替原有的1CH程序，实现定时；4）显示时间子程序：
将计时单元的二进制转换为十进制数加以显示。
（13）交通灯控制系统设计。
在A道和B道的十字路口，A、B道各有两组交通指示灯，每组有红、黄绿三个灯。
A道的同色灯连在一起，B道的同色灯连在一起。
对各组的交通灯进行控制，以保证车辆在各道上通畅运行。
交通灯工作过程为：
1）初始状态为A、B道都是红灯亮。
当控制系统启动后，A道的绿灯亮，B道的红灯亮；2）当延时25s后，A、B道的黄灯同时变亮，且延时5s；3）延时后，B道转为绿灯，A道转为红灯，且延时25s。
25s后，转为A、B道的黄灯亮，延时5s后，回到第1步，以次重复进行，不断循环；4）当遇到道路障通，或紧急情况时，A、B道全为红灯。
要求：
用七段数码块显示器显示绿灯延时时间；用相应的发光二极管来代替交通灯；用发光二极管的亮灭显示交通灯的工作情况；系统有启动按钮和停止按钮，按启动按钮后，系统从第1步开始循环，按停止按钮后，无论在那一步，应回到初始状态。
（14）十字路口的红绿灯控制。
设计内容：
南北绿灯亮（东西红灯亮）25s后，南北黄灯（左转灯）亮（东西红灯亮）5s。
然后东西绿灯亮（南北红灯亮）25s后，东西黄灯（左转灯）亮（南北红灯亮）5s。
循环上述过程。
在控制信号灯的工作下，同时记录车流量和交通闯红灯的情况，要求为：
东西南北为三车道，每个方向的三个车道上个有一个可以自动记录车数的传感器，该传感器与8253相连，用8253作为计数，每个车道上有正常通过的车时，记录为正常流量，如在红灯是过，则为闯红灯，用闯红灯发生时报警，并记录次数。
（15）霓虹灯模拟控制器。
利用PC机键盘和屏幕实现霓虹灯灯模拟器。
基本要求：
完成一组霓虹灯的正常状态的控制：
可选用2行5列个符号代表小灯。
1）可以控制每个小灯的点亮或熄灭；2）实现霓虹灯显示：
小灯依次点亮一定时间；3）显示点亮时间，精确到秒，灯亮时间长短可变；4）具有自动和手动控制功能。
提高要求：
1）实现霓虹灯显示：
小灯从中间开始，依次向两边点亮一定时间；2）实现霓虹灯显示：
小灯从左向右环形依次点亮一定时间。
附加要求：
必要的辅助功能（图样变化的间隔时间可以设置、修改等）。
（16）发光二极管定时移位显示。
要求：
1）每隔2s发出一个中断；2）中断完成使8个发光二极管依次循环右移一位；3）完成8次后向反方向移位。
扩展功能：
间隔时间可设定。
（17）花式跑马灯。
要求自行设计电路并连线，实现具有5种以上花式的跑马灯（例如，控制8个LED发光管，循序点亮发光管，实现从中心向外扩展、从外部向中心收缩的显示效果；利用8259芯片实现触发式控制）。
或者，8个LED灯循环闪烁。
要求：
首先是1、3、5、7号LED灯依次亮1s，当第7号LED亮后，这4个灯同时闪烁5下；然后2、4、6、8号依次亮1s，当第8号LED亮后，这4个灯同时闪烁5下。
（18）特定功能的键盘及显示器设计。
功能：
1）按1键显示年；2）按2键显示月日；3）按3键显示GOOD；4）按4键数码管由左到右字符“0”循环显示；5）自行设计特效显示功能。
键盘及显示器的设计。
采用4*4键盘、6位LED、8个发光三极管，实现功能：
若按下0~9键，则在LED显示器最左边两位显示其数值；如为A--F功能键，则分别实现下列功能：
A：
LED显示器左二位显示‘A'，同时发光二极管左循环流水灯显示；B：
LED显示器左二位显示‘B'，同时发光二极管右循环流水灯显示；C：
LED显示器左二位显示‘C'，同时发光二极管闪烁显示；D：
LED显示器左2位显示‘D'，同时右4位显示‘HELP'；E：
LED显示器左二位以16进制显示8位乒乓开关的状态；F：
LED显示器左二位显示‘F'，同时回到主程序。
（19）输入与显示的设计。
要求循环扫描键盘，将键盘输入的值依此移位显示出来，输入四位后将输入的数据作为8253的定时计数初值，并停止键盘扫描，定时值每秒减一，并将该值在显示器上显示出来，计数值减到零后，最低位显示“E”字，开始扫描键盘输入，输入新的计数值，并重复上述的过程。
（20）计数及显示的设计。
对图书馆进出的人员进行计数，要求进入的人数极限值为1000人，到1000时报警，并关闭楼门，报警指示用8255的一位控制一个指示灯，并指示等闪烁。
出去的人要从总的计数值中减去，显示器始终显示楼内的实际人员的数量。
（21）点阵LED显示系统设计。
要求：
1）设计一个点阵式LED显示系统。
具体要求：
1）每次显示一个文件和图形；2）每隔一固定时间更换需要显示的文字或图形；3）可以实现循环显示几个文字或图形；4）可以根据按键来控制显示的文字的替换时间的长短；5）具有复位功能。
（22）单词记忆测试器程序设计。
编写一个帮助单词记忆的程序，基本要求：
1）实现单词的录入（为使程序具有可演示性，单词不少于10个）；2）单词根据按键控制依次在屏幕上显示，按键选择认识还是不认识，也可以直接进入下一个或者上一个；3）单词背完后给出正确率。
提高要求：
1）旧单词可从文件中读出；2）录入的新单词保存到文件中；3）第一次背完后，把不认识以及跳过的单词再次显示出来，提醒用户再记忆，直到用户全部都记住；4）结束后，给出各个单词的记忆结果信息，如记忆次数；5）根据各自情况，完善功能。
编程提示：
文件操作、键盘操作和屏幕操作可利用DOS和BIOS系统中断完成。
（23）简易电子音乐播放程序设计。
基本要求：
1）将存储于内存中的音乐数据播出（格式自定义）；2）能够播出21个音阶（低音1~7、中音1~7、高音1~7）。
提高要求：
1）可以播出长短音（分长音、中音、短音）；2）可从文件中读音乐数据（格式自定义）。
（24）打字练习程序设计。
基本要求：
1）自行编制键盘中断和时间中断处理程序，并保存原中断向量。
程序运行时，使用自编的中断向量处理程序。
程序退出时，恢复中断向量；2）在缓冲区中预放了一些字母，运行时，可按照屏幕上显示的小写字母输入练习；3）每输入完一行按回车键后，可显示出练习输入的时间。
提高要求：
改进程序，将原设计中固定的例句改为随机变化的例句。
附加要求：
必要的辅助功能（设置、修改等）。
编程提示：
利用PC机键盘和时间中断、字符显示，可实现打字练习程序。
1）在PC机中，对键盘的管理是通过中断机构和8255芯片来实现的，在8255中有两个端口PA和PB，在这个硬件接口的基础上，系统在BIOS中配备了键盘服务功能，可以调用键盘的DOS和BIOS功能编程，也可以直接在硬件接口的基础上编程；2）视频显示程序设计：
一般由DOS或BIOS调用来完成。
有关显示输出的DOS功能调用不多，而BIOS调用的功能很强，主要包括设置显示方式、光标大小和位置、设置调色板号、显示字符、显示图形等。
用INT10H即可建立某种显示方式。
用DOS功能调用显示技术，把系统功能调用号送至AH，把程序段规定的入口参数，送至指定的寄存器，然后由中断指令INT21H来实现调用，例：
要输出多于一个字符时，利用DOS功能调用9；3）键盘扫描程序设计：
检测键盘状态，有无输入，并检测输入各值。
例：
利用DOS系统功能调用的01号功能，接受从键盘输入的字符到AL寄存器；4）打字计时统计：
每输完一句例句，计时一次。
此中断处理程序中，计数器中断的次数记录在计数单元count中，由于定时中断的引发速率是每秒18.2次，即计数一次为55ms，当count计数值为18时，sec计数单元加一（为1s）；5）显示时间子程序：
将计时单元的二进制转换为十进制数加以显示。
（25）键盘数字输入训练器程序设计。
利用PC机键盘和屏幕实现键盘数字输入训练器的模拟。
基本要求：
1）在缓冲区中预放了一些字符，当有键盘输入，则从缓冲区中取出字符并进行显示；2）对取出的字符进行队列管理。
提高要求：
增加left_shift和right_shift键的功能，即在按下left_shift或right_shift键的同时，又按下0～9或a～z等键，则CPU取得并显示键得上档符号或大写字母。
附加要求：
必要的辅助功能（设置、修改等）。
编程提示：
在PC机中，对键盘的管理是通过中断机构和8255芯片来实现的，在8255中有两个端口PA和PB，在这个硬件接口的基础上，系统在BIOS中配备了键盘服务功能，可以调用键盘的DOS和BIOS功能编程，也可以直接在硬件接口的基础上编程。
（26）抢答器控制模拟程序。
用汇编语言模拟设计一抢答器工作的程序。
抢答开始后，显示各抢答输入的时间，并将最快抢答标识为红色且闪烁。
基本要求：
具有8个抢答输入（由8个开关代替，其它按键不起作用）；显示抢答剩余时间（初始10s）；显示抢答成功者（显示数字）；抢答成功后，有声音提示；时间分辨率小于10ms。
（27）竟赛抢答器设计。
设计一个8路的智力竞赛抢答器。
在主持人侧，设置抢答指示电路和启动、复位按钮。
选手侧各设置1个抢答按钮。
主持人按动启动按钮，可以进行一次抢答，绿色发光二极管亮作允许抢答指示。
竞赛者抢答主持人所提的问题时，按动各自的抢答按钮。
用8个逻辑开关来代表8个抢答按钮。
当开关向上拨为“1”时表示按下按钮。
收到第1个抢答信号后，主持人侧红色发光二极管亮作抢答指示，在单个LED数码管显示抢先一组的组别，主持人按下复位按钮，指示灯和数码管熄灭。
主持人念完题目后可以按动启动按钮，开始下一次抢答。
启动、复位按钮由一个AN按钮来代替。
按动AN按钮时分别进行启动、复位操作，即这一次按动AN按钮进行复位后，下一次则进行启动操作。
（28）加减运算器的设计。
利用8088计算机系统，8×2的键盘及6位数码显示器为输入输出设备。
实现功能：
1）按要求定义键盘的按键：
10个为数字键0～9，六个功能键：
＋、－、×、÷、＝、复位键；2）实现５位十进制整数以内的加减运算；3）实现２位十进制整数以内的乘除运算。
（29）双机通讯设计。
要求：
1）用查询或中断方式实现PC机间的相互通信（串口）；2）菜单选择：
设置波特率、起停位、数据位、连接、退出等；3）设置打字发送区、显示接收区；4）在一台PC机上的发送区打字时并显示，同时在另一台PC机上的接收区显示；5）要求界面美观。
（30）通过串口实现单机自发自收功能。
在实验装置上，通过实验板的小键盘输入一串数字或字母，并在PC机的CRT显示器上显示所接收到的内容。
要求至少传送26个不同的字母和8个不同的数字。
（31）投票系统设计。
设由系统6个专家对参赛者投票，每个人通过开关操作，置开关ON为投赞成票，置开关OFF为投反对票，总控制台通过另一个开关控制票数的读入时间，当有N个人投赞成票时，数码管显示N，不读票时数码管呈现霓虹灯状态。
（32）出租车计价器设计。
要求：
1）实现计价功能，价格=速度*时间*单价，总价等于其和；2）实现手动设计单价；3）实现显示里程、单价与总价。
扩展功能：
实现自动根据时间设定单价
（33）数字频率计设计。
要求：
1）测量频率范围10Hz～1MHz，量程可自己选择；2）显示方式为4位十进制数显示。
扩展功能：
1）测量范围1Hz～10MHz；2）被测信号可以是三角波、正弦波、锯齿波等各种信号。
（34）脉冲计数器设计。
8253对单脉冲发生器发出的脉冲个数进行加／减计数，计数结果利用2位LED数码管进行显示。
控制功能：
利用拨动开关K1来选择计数的方式。
K1接高电平时，进行加法计数；K1接低电平时，进行减法计数。
利用拨动开关K2控制计数器的计数。
当K2接高电平时，计数器停止计数，同时保持当时的计数结果；当K2接低电平时，计数器处于连续计数工作状态。
利用拨动开关K3来控制计数器的复位。
当K3接高电平时，计数器处于复位状态，同时将计数结果清零。
（35）直流电机控制设计。
要求：
1）可控制启动、停止；2）根据给定转速和检测的转速，采用PWM脉宽调制控制转速，产生不同的占空比的脉冲控制电机转速；3）实现由慢到快，再由快到慢的变速控制；4）数码管显示运行状态。
扩展功能：
实现定时启动，定时停止
（36）电机转速控制设计。
利用D/A芯片实现电机转速控制。
要求：
1）可通过开关输入或按键输入实现多档位电机转速选择；2）转速可用LED显示或带七段数码管显示。
扩展功能：
带测速电机转速控制。
（37）步进电机控制设计。
步进电机转速分为8级，依次是30、60、90、120、150、180、210、240（r/min）。
电机可实现正、反转，可通过键盘输入要求的转速。
电机的正反转和转速用LED管显示出来。
电机启动时有升速过程。
（38）模数转换器的设计。
要求：
8259每秒钟中断一次，在中断子程序中对ADC0809采样，将A/D转换结果在LED上显示，显示的精度为0.001V。
（39）模拟电压采集电路设计。
要求：
采用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量送至数码管LED指示，采集完100个数据后停止采集过程。
（40）多路电压采集电路设计。
要求：
每秒定时中断后对8路0~5V的输入电压值进行采样，采样结果在LED数码管上轮流显示，也可单路选择显示。
（41）电压报警器的设计。
要求：
采集0~5V的电压，当输入电压在3V以内，显示电压值，如2.42。
当输入电压超过3V，显示ERR，并报警。
电压值可在七段数码管显示，点阵广告屏显示或液晶屏显示。
报警形式自行设计，可用灯光闪烁表示，蜂鸣器鸣响报警等形式。
（42）占空比可调的方波发生器。
通过电位器W1产生的0-5V电压，W1的输出电压为0V时，输出方波占空比为0；W1的输出电压为5V时，输出方波的占空比为100％。
输出方波信号信号频率为100Hz。
W1产生的输出电压接入ADC0809的IN0进行采样，根据采样结果输出相应占空比的方波。
（43）定时中断采样与开关控制。
通过电位器W1产生的0-5V电压，8259每2秒中断一次，中断后对0809采样一次，比较0809的采样值，0809的输入值在0-2.5V，4个开关量输出控制的灯全灭，输入值在大于2.5V小于或等于3V时，有一个灯亮，输入值在大于3V小于等于3.5V时2个灯亮，输入值在大于3.5V小于等于4V时3个灯亮，输入值在大于4V时4个灯亮。
（44）温度测量系统设计。
要求：
1）利用热敏电阻和电桥电路测量温度变化信号；2）经过放大后送到ADC0809转换成数字信号；3）计算后在LED数码管显示其温度值；4）采用红绿灯指示温度范围，温度在给定范围内绿灯亮，温度超过指定范围时红灯显示警告。
扩展功能：
实现上位机显示。
（45）多路温度采集与显示系统设计。
要求：
1）采用热敏电阻测量4个温度通道；2）轮流显示各通道温度，同时表明通道号；3）可以用键盘选择需要观察的通道情况。
（46）三角波发生器设计。
利用D/A设计一个三角波发生器，可利用键盘改变其输出波形的幅值。
例如，可利用1—5这5个数字键改变其输出波形的幅值，当按下1—5数字键时使D/A输出幅值从1V增加到5V。
（47）多种波形发生器设计。
利用D/A产生频率为1Hz的不同形状波形。
具体要求：
按系统小键盘“1”键产生锯齿波（正向或负向），按系统小键盘“2”键产生三角波，按系统小键盘“3”键产生阶梯波（每阶梯1V），按系统小键盘“4”键产生正弦波，按系统小键盘“5”键产方波，按系统小键盘空格键停止转换，等待输入新命令。
并用示波器观测输出波形。
扩展功能：
将当前输出波形代号显示在LED上，如1为方波，2为三角波，…，5为方波。
（48）可调波形发生器设计。
要求：
1）可产生锯齿波、三角波、方波、梯形波、正弦波和脉冲信号等多种波形；2）可选择单极型输出或双极型输出；3）可选择不同幅值和频率。
扩展功能：
幅值、频率连续可调。
（49）A/D与D/A综合设计。
要求：
采用ADC0809作为模拟量数据的输入、8259作为时间到中断控制器、DAC0832作为模拟量数据的输出，每1s中断一次并对0809一次采样，采样值按十进制显示在七段码显示器（精度为mV级），并将采样值作为输出50-100Hz之间频率的三角波，三角波由0832输出（三角波的值按每度一个值计算，并将计算好的值保存后查表使用）。
（50）汽车倒车测距仪。
能测量并显示车辆后部障碍物离车辆的距离，同时用间歇的“嘟嘟”声发出警报，“嘟嘟”声间隙随障碍物距离缩短而缩短。
具体要求：
1）开机后先显示“———”，并有开机指示灯；2）CPU发射超声波1ms，然后显示60ms，即1ms+60ms为一个工作周期，等待回波，在次周期内完成一次探测；3）根据距离远近发出报警声并显示距离。
障碍物距离小于1m，距离值变化5cm更换显示，否则不更换；距离在1m以上，新值与原显示值之差大于10cm更换，否则不更换；4）用3个LED位数码管显示障碍物距离。
（51）电子钟设计。
利用8253、8259、8255和七段数码管设计一个电子种。
要求：
利用8253的计数器2进行100ms的定时，其输出OUT2与8259的IRQ7相连，当定时到100
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