微机原理课程设计.docx
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微机原理课程设计
微机原理课程设计
前言
智能抢答器的设计与功能实现要求在己学习的基础上，通过对硬件的连接设计和软件的程序编辑设计实现智能抢答的功能，这项涉及对检验我们的学习成绩、提高自己的动手能力、锻炼独立思考等方面有重要意义。
尤其对刚学习过这门课的同学来说，用来巩固自己的学习内容再好不过了，并且对日后的工作有重要指导意义，积累了大量的实践经验，有利于对今后其他专业科目的学习指导。
更白色加强创新意识，树立团队精神，培养较高的现代信息的素养。
计算机技术的飞速发展，使的计算机知识和应用技能已成为人类知识经济的重要组成部分。
《敝型计算机原理及应用》正是掌握计算机结构和工作原理的入门课程，它偏重于实际应用的课程，要求学生在学好理论知识的基础上，培养定的实践动手操作能力，学生将所学的理论知识和实践有机结合，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。
微机接口课程设计是对《微型计算机原理及应用》课程理论教学和实验教学的综合和总结。
通过该课程设计，可使学生应对微型计算机系统的基本结构和硬/软件的工作原理有一个整体的认识。
将所学的理论知识和实践有机结合，初步掌握计算机应用系统设讨的步骤和接口设讨的方法，提高分析和解决实际问题的能力，锻炼和提高同学们的实践动手能力。
目录
1.前言……………………………………………………2
2.课程设计题目………………………………………………4
3.总体设计……………………………………………………5
4硬件设计……………………………………………………5
4.1总体规划……………………………………………………5
4.2各芯片工作方式……………………………………………5
4.3各芯片连接…………………………………………………6
5软件设计……………………………………………………6
5.1存储单元的分配、标志位的含义………………………6
5.2主程序框图及清单………………………………………7
5.3子程序框图及清单………………………………………10
6.小结…………………………………………………………10
7.参考文献……………………………………………………10
8.设计图纸……………………………………………………11
9.程序清单……………………………………………………12
课程设计题目：
竞赛抢答器设计
课程设计的目的意义
通过课程设计培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：
（1）调查研究、分析问题的能力；
（2）使用设计手册、技术规范的能力；
（3）查阅中外文献的能力；
（4）制定设计方案的能力；
（5）计算机应用的能力；
（6）设计计算和绘图的能力；
（7）语言文字表达的能力。
设计内容
设计一个4（6）路抢答器。
基本要求：
（1）可供4（6）组同时抢答，由按钮控制。
（2）主持人按启动键，绿灯亮开始抢答。
（3）能显示出最先抢答的组号，而对其他组的抢答不予理睬，黄灯亮并扬声器提示抢答成功。
（4）对主持人未曾按启动扭之前就按抢答按钮的犯规组，显示其组号，亮红灯并扬声器提示警告。
（5）对抢答后的回答时间25（30）秒进行倒计时控制，如回答超时，则以扬声器报警。
（6）编写课程设计说明书。
设计要求
设计一个具有4（6）路抢答的抢答器，启动计算机，计算机自动为系统各芯片进行初始化，抢答器开始工作。
2
比赛开始，在主持人按下开始键，绿灯亮后，选手才可开始抢答，否则违
规。
利用并行接口和开关键。
逻辑开关K0——K3（5）代表抢答按钮，当某个
逻辑开关闭合时，相当于抢答按钮按下。
若选手抢答成功，黄灯亮，七段数码
管显示选手号码，扬声器鸣叫。
若选手抢答违规（主持人未按开始键），七段
数码管显示违规选手号码，红灯亮，扬声器报警。
若系统提示某号选手抢答违规，主持人仍未按开始键，此时该号选手又按
下抢答键，七段数码管显示该选手的号码。
本系统开机后，若主持人既未按复
位键又未按开始键，此时有选手按下抢答键，系统提示红灯亮，并报警。
注：
1）抢答成功，扬声器的鸣叫声音频率为1KHz（1.5KHz）。
2）抢答失败，扬声器的鸣叫声音频率为0.5KHz（1KHz）。
3）抢答计时时间到，扬声器的鸣叫声音频率为0.75KHz（1.25KHz）。
4）扬声器鸣叫或报警的时间为12s（10s）。
正文
总体设计
一、基本工作原理
比赛开始，在主持人按下开始键，绿灯亮后，选手才可开始抢答，否则违规。
利用并行接口和开关键。
逻辑开关K0——K3代表抢答按钮，当某个逻辑开关闭合时，相当于抢答按钮按下。
若选手抢答成功，黄灯亮，七段数码管显示选手号码，扬声器鸣叫。
若选手抢答违规（主持人未按开始键），七段数码管显示违规选手号码，红灯亮，扬声器报警。
若系统提示某号选手抢答违规，主持人仍未按开始键，此时该号选手又按下抢答键，七段数码管显示该选手的号码。
本系统开机后，若主持人既未按复位键又未按开始键，此时有选手按下抢答键，系统提示红灯亮，并报警。
硬件设计
一、总体规划
1、系统组成
该竞赛抢答器的组成包括：
中断优先级管理器8259A、可编程并行接口芯片8255A、可编程定时计数器8253；
2、内存单元编址
（1）、中断优先级管理器8259A的端口地址为：
20H、21H
（2）、可编程并行接口芯片8255A的端口地址为：
80H、81H、82H、83H
（3）、可编程定时计数器8253的端口地址为：
40H、41H、42H、43H
3、键盘、扬声器及显示功能的定义
六个按键，一个开始，一个复位。
另外四个用作四位选手的抢答键。
扬声器与黄、红、绿三个发光二极管配合使用：
黄灯亮扬声器响表示抢答成功，红灯亮扬声器响表示抢答违规报警，绿灯亮扬声器不鸣表示主持人已经按下开始键。
回答时扬声器再次响起表示回答超时。
二、各芯片工作方式
1、中断优先级管理器8259A的工作方式
（1）、芯片控制ICW1：
采用边沿触发，单片8259，要写入ICW4控制字。
（2）、中断类型码ICW2：
设置IR0~IR7的中断类型码依次为08H、09H、…0FH。
（3）、方式控制ICW4：
优先设置方式为全嵌套方式，即固定优先级方式，系统总线连接方式为主片工作在缓冲方式下，中断结束方式采用中断非自动结束方式8259工作在8086系统上。
2、可编程并行接口芯片8255A的工作方式
（1）、A口工作在方式0，作为输入端口用于连接选手按键，PA3~PA0依次对应按键1~4。
（2）、B口工作在方式0，作为输出端口，连接LED显示器。
（3）、C口工作在方式0，高4位作为输入端口：
PC4,PC5分别作为复位键和开始键；低四位：
PC1,PC2,PC3分别用于连接黄，红，绿三个发光二极管，PC0连接到8253的GATE1段，以控制通道1计数。
3、可编程定时定时器/计数器8253
（1）、通道0：
操作类型为先读写低字节再读写高字节，工作在方式3即方波发生器，计数格式为BCD码，计数初值为0。
（2）、通道1：
操作类型为先读写低字节再读写高字节，工作在方式1即可重新触发的单稳态触发器，计数格式为BCD码，计数初值为0。
（3）、通道2：
操作类型为先读写低字节再读写高字节，工作在方式3即方波发生器，计数格式为BCD码，计数初值为0。
三、各芯片的连接
1、各芯片与CPU的连接
8259A、8255A、8253的数据总线D7~D0端、CS非端、RD非端、WR端、INTA非端、INT端分别于CPU的D7~D0数据总线、片选端、IOR非端、IOW非端、INTA非端
2、各芯片之间的连接和与外设的连接
8259A的IR2端接选手按键信息的输出端。
8255A的A口作为输入端口用于连接选手按键，PA3~PA0依次对应按键1~4，PC4,PC5分别作为复位键和开始键；低四位：
PC1,PC2,PC3分别用于连接黄，红，绿三个发光二极管，PC0连接到8253的GATE1段，以控制通道1计数。
8253的GATE0端接+5V电压，OUT0的输出接CLK1，OUT1输出经反相器接入GATE2，CLK0和CLK1接入1MHz的频率发生器，CLK2接扬声器。
软件设计
一、存储单元的分配、标志位的含义
（1）、定义一个TAB变量用来存储1~4的字型码信息，如下表
LED的管脚
对应的字形
对应存放在内存单元的字型码
dpgfedcba
00000110
01011011
01001111
01100110
1
2
3
4
06H
5BH
4FH
66H
（2）、定义一个BZ变量作为标志位，用来判断选手是否违规，BZ=0FFH时，表示主持人已经按下开始键，选手可以抢答，BZ=00H表示主持人未按下开始键，选手不可抢答。
二、主程序流程图及清单
开始
设置LED字型码初值、标志位初值
对8259A、8255A、8253进行初始化
设置抢答按键中断向量
并使IF置1以开放中断
检测开始键是否按下
YN
N
检测开始键是否弹起
Y
关闭LED显示器
点亮绿灯
置标志位值为0FFH
使IF=1开放中断
N
检测复位键是否按下
Y
N检测复位键是否弹起
Y
关闭LED显示器、指示灯
将标志位清零IF置1开入中断
结束
;主程序清单
DATASEGMENT
TABDB06H,5BH,4FH,66H,6DH,7CH,07H,7FH,67H;1~9的段码字型码
BZDB00H
DATAENDS
STKSEGMENTPARASTACK'STACK'
DB100HDUP（?
）
STKENDS
CODESEGMENT
ASSUMEDS:
DATA,CS:
CODE
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
;8259初始化
MOVAL,13H;初始化ICW1
OUT20H,AL
MOVAL,08H;送中断类型码基值，ICW2
OUT21H,AL
MOVAL,0DH;段中断结束方式的ICW4
OUT21H,AL
;8255A初始化
MOVAL,37H;置8253通道0控制字
OUT43H,AL
MOVAL,00H;置8253通道0计数初值为4000
OUT40H,AL
MOVAL,40H
OUT40H,AL
OUT43H,AL
MOVAL,00H;置8253通道1计数初值为3000
OUT41H,AL
MOVAL,30H
OUT41H,AL
MOVAL,0B7H;置8253通道2控制字
OUT43H,AL
MOVAL,00H;置8253通道二计数初值为0
OUT42H,AL
MOVAL,00H
OUT42H,AL
;中断设置
MOVAH,25H;设置抢答按键中断向量
MOVAL,0AH;中断类型号为入口参数
MOVBX,SEGKEYINT;DS:
DX指向4字节地址
MOVDS,BX
MOVDX,OFFSETKEYINT
INT21H
STI;使IF置1，可开放屏蔽中断
;主循环
LOPM:
INAL,82H;检测开始键
TESTAL,20H;检测C口的PC5端
JZLOP2;开始键未按下则PC5=0，则跳转检测复位键
LOP1:
INAL,82H;检测开始键是否已经弹起，即PC5=0
TESTAL,20H
JNZLOP1;开始键没有弹起再重新检测
MOVAL,00H;关LED显示器
OUT81H,AL
MOVAL,08H;绿灯亮
OUT82H,AL;送到C口
MOVBZ,0FFH;置标志
STI
LOP2:
INAL,82H;检测复位键
TESTAL,82H;检测复位键
TESTAL,10H;检测C口的PC4端
JZLOPM;复位键未按下即PC4=0,则跳转再检测开始键
LOP3:
INAL,82H;检测复位键是否弹起，即PC4=0
TESTAL,10H
JNZLOP3;复位键没有弹起，重新检测
MOVAL,00H;关LED显示器，指示灯
OUT81H,AL
OUT82H,AL
MOVBZ,00H;清标志
STI
JMPLOPM
;中断服务程序
CODEENDS
ENDSTART
三、子程序流程图及清单
开始
保护现场，将各寄存器压入堆栈
将本次中断压入堆栈中，并置IF=0关闭中断
从8255的A端口获取选手按键信息，并将其取反
设置抢循环次数为4次
将AL中的逻辑位右移1位
N
判断CX是否为0或ZF是否为1
Y
获取选手号码，并将值传给AX
通过XLAT指令将选手号码转换成LED字型码
将转换好的字型码
传给8255的B端口
判断标志位是否为FFH
YN
置8253通道2的计数值
将黄灯点亮，抢答成功，扬声器鸣叫
置8253通道2的计数值
25秒倒计时红灯点亮，抢答违规，扬声器报警
给8259发中断结束命令
中断返回
;中断服务程序
KEYINTPROCFAR
PUSHAX;保护现场
PUSHBX
PUSHDX
PUSHDS
CLI;并使本次中断压入堆栈中的IF=0
;（关中断）
INAL,80H;从8255的A口获取选手按键信息
NOTAL;将按键字节信息取反
MOVCX,8;计数8次
LOP4:
SHRAL,1;获取选手号码
LOOPNZLOP4
MOVAX,CX;把选手号码传给AX
MOVBX,OFFSETTAB;查段码（字型码）
XLAT;将选手号转换成TAB中对应的LED字型码
OUT81H,AL
TESTBZ,0FFH;判断标志位是否为FFH
JZLOP5
MOVAL,00H;置8252通道2计数值
OUT42H,AL
MOVAL,10H
OUT42H,AL
MOVAL,03H;黄灯亮，抢答成功
OUT82H,AL
JMPLOP6
LOP5:
MOVAL,00H;置8253通道2计数初值
OUT42H,AL
MOVAL,20H
OUT42H,AL
MOVAL,05H;红灯亮，抢答违规
OUT82H,AL
LOP6:
MOVAL,20H;给8259发出中断结束命令，写OCW2
OUT20H,AL
POPAX;恢复现场
POPBX
POPDX
POPDS
IRET
KEYINTENDP
小结
本次课程设计的硬件部分是继接口实验后，对各可编程芯片的综合应用。
通过一段时间的学习研究，再次熟悉了各芯片的组成和工作特点。
设计中理论联系实际，也巩固了理论知识，对期末微机原理课程的复习也有一定的帮助。
但在没有硬件实验的条件下完成，设计起来比较困难。
软件设计需要先绘制系统工作时的流程图，这就要把系统的不同工作情况分析清楚。
通过软件部分的设计，熟练了对可编程芯片控制程序的编写，如对控制字的理解等。
用protel绘制原理图花费了大量时间：
芯片排布要使线路连接简化，连线时也要尽量有整齐又规律。
其中CPU最小工作方式部分的建立占绘图工作的大部分，还是因为对8086的工作方式不够了解。
升级会员 