八路搶答器微機(jī)課程設(shè)計(jì)報告書

1、課程設(shè)計(jì)報告課程微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)題目 競賽搶答器系別物理與電子工程學(xué)院年級 09級 專業(yè) 電子信息工程班 級1 班 學(xué) 號 160409105,6,7,8學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師職稱設(shè)計(jì)時間 第一章關(guān)于搶答器的概述及設(shè)計(jì)要求1.1數(shù)字搶答器的簡介 1.2課程設(shè)計(jì)要求1.3實(shí)現(xiàn)功能.6第二章總體設(shè)計(jì)2.1功能需求分析2.2可行性分析2.3硬件總體設(shè)計(jì)硬件器材 內(nèi)存單元地址2.4軟件流程圖.9.第三章硬件設(shè)計(jì)3.1所選芯片介紹.10.3.2系統(tǒng)所選用各芯片的連接12可編程并行接口接口芯片8255A可編程定時器 /計(jì)數(shù)器825312各芯片與 CPU的連接1.3各芯片之間的連接和與外設(shè)的連接第四章軟件設(shè)計(jì)1

2、34.1程序流程134.2子程序清單芯片8255初始化：..2芯片8253初始化:獲取選手號碼子程序14數(shù)碼管顯示子程序：.15.揚(yáng)聲器鳴叫時間：1.6第五章結(jié)果分析18結(jié)束語20.附錄22參考文獻(xiàn)22.主程序清單22第一章關(guān)于搶答器的概述及設(shè)計(jì)要求1.1數(shù)字搶答器的簡介搶答器是在競賽、文體娛樂活動（搶答活動）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答 者的機(jī)器。通過搶答者的指示燈顯示、數(shù)碼顯示和警示顯示等手段指示出第一搶答者。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使人們學(xué)科學(xué)，學(xué)技術(shù)，學(xué)知識的手段多種多樣，搶 答器作為一種強(qiáng)大工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種知識能力競賽場合

3、 ，例如選拔人才、評選 優(yōu)勝及各種智力競賽等。目前知識競賽之類的活動愈加頻繁，凡是有知識競賽類的活動那么也就必然離不開搶 答器。針對主持人提出的問題，各組一般要進(jìn)行必答和搶答，對于搶答，要判定哪組先 按鍵，為了公正，這就要有一種邏輯電路搶答器作為裁判員。這種數(shù)字搶答器杜絕了人為因素的影響，實(shí)現(xiàn)了搶答公平公正的原則。所以操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型數(shù)字搶答 器將流行于各類競賽中，成為小規(guī)模知識競賽的首選。1.2課程設(shè)計(jì)要求內(nèi)容：用微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱，在外接8個按鍵的搶按下，讓7段LED數(shù)碼管顯示搶答者編號，并使喇叭響一下。具體要求：(1) 通過實(shí)驗(yàn)箱上8255芯片接收來自實(shí)驗(yàn)箱按鍵的信息，將該信息送入8

4、088CPU，由CPU判斷是哪個按鍵按下；(2) 8088CPU將判斷出的按鍵信息轉(zhuǎn)換為7段顯示碼，并通過8255芯片發(fā)送到7段顯示模塊顯示；(3) 在顯示按鍵信息的同時通過實(shí)驗(yàn)箱上8253芯片產(chǎn)生一定頻率的方波信號發(fā)送到音頻功放模塊，發(fā)出聲音；(4) 提高要求：能對幾乎同時發(fā)生的按鍵進(jìn)行判別，找到先按的鍵。1.3實(shí)現(xiàn)功能當(dāng)沒有選手按下按鍵時，LED數(shù)碼管顯示-“”符號，表示此時可以進(jìn)行搶答，當(dāng)搶答開始，選手按下8路搶答器中的任何一路開關(guān)時，8段LED數(shù)碼管上顯示最先按開關(guān)的選手的號碼，同時蜂鳴器鳴叫一段時間以示已經(jīng)有人搶答成功 。當(dāng)一位選手搶答成功時，數(shù)碼管上顯示這位選手的號碼，此時其他選手

5、再按下按鍵不會產(chǎn)生任何作用，系統(tǒng)進(jìn)入鎖死狀態(tài)，當(dāng)搶答成功的選手退下按鍵時，LED數(shù)碼管顯示符號，表示系統(tǒng)已經(jīng)初始化,可以進(jìn)行下一輪搶答第二章總體設(shè)計(jì)2.1功能需求分析系統(tǒng)必須準(zhǔn)確判斷搶答者的信息，根據(jù)按鍵信息判斷被按下的按鍵的序號，在LED數(shù) 碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字反映搶答信息，同時蜂鳴器響一聲以示有選手搶答成功。2.2可行性分析將8個搶答器按鍵連接到8255芯片的PAoPA7,當(dāng)8組均未按下?lián)尨鸢粹o時，送入 到并行接口的8位搶答狀態(tài)都是0,當(dāng)檢測到按鍵發(fā)生變化時，即微機(jī)采樣到這8位數(shù)據(jù) 不為0時，微機(jī)通過該并行輸入口循環(huán)對8路搶答信號進(jìn)行采樣。當(dāng)采樣到哪一組的搶答信號已經(jīng)發(fā)出，則記錄下該組的組

6、號，從PB 口輸出組號所對 應(yīng)的LED數(shù)碼管段碼，同時PC7端口連接至定時器的門控信號端口 ，使定時器工作，輸出 端連接到蜂鳴器，蜂鳴器鳴叫一段時間后關(guān)閉，若系統(tǒng)檢測到按鍵信息全為0時，表明選 手已經(jīng)把按鍵退下，則系統(tǒng)重新開始檢測按鍵狀態(tài)，進(jìn)入下一個搶答環(huán)節(jié)。2.3硬件總體設(shè)計(jì)硬件器材所需器件：可編程并行接口芯片 8255、可編程定時器/計(jì)數(shù)器8253，揚(yáng)聲器，一個LED顯示器，8個按鍵。內(nèi)存單元地址 可編程并行接口接口芯片 8255A的端口地址為0ff28H、0ff29H、0ff2AH、0ff2BH。 可編程定時器 /計(jì)數(shù)器8253的端口地址為 0040H、0041H、0042H、0043H

7、。2.4軟件流程圖開始8255初始化8253初始化顯示“-”符號從8255A 口讀取按鍵狀態(tài)LED顯示2LED顯示3圖1系統(tǒng)軟件流程圖第三章硬件設(shè)計(jì)3.1所選芯片介紹可編程并行接口接口芯片8255A 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A芯片是一個采用NM0S工藝制造的40引腳雙列直插式（DIP）封裝組件8255A有3個8位數(shù)據(jù)端口，即A 口、B 口及C 口，它們都可以分別作為輸入口或輸 出口使用；A組控制與B組控制；讀/寫控制邏輯；數(shù)據(jù)總路線緩沖器。 8255A主要的外部引腳Egpa2PA,PAtt cs GNfnAi A卄叱丁 PCftPCs PC叱I PC2 WPH “PBi PA 4 卜沁PA

8、6PA7wlTRKSLi '6 dIk圖28255A引腳圖円尢一PA7PA0: A 口的8條I/O線。8條線只能同時作為輸入或輸出，不能分開使 用，可設(shè)置成雙向口，也只有A 口允許這樣做。PB7PB0: B 口的8條I/O線。不可以設(shè)置成雙向口 ,其它和A 口一樣。PC7PC0: C 口的8條1/O線。不可以設(shè)置成雙向口 ,但它可以分拆為兩組即高 4位和低4位，這兩組可以任意設(shè)置為輸入或輸出。除了作為獨(dú)立的1/O線外，C 口 還經(jīng)常為A 口、B 口服務(wù)，配合A 口、B 口作聯(lián)絡(luò)線使用。A1、A0:端口地址選擇信號。用于選擇8255A的3個數(shù)據(jù)端口和一個控制口。 當(dāng)A1A0=00時，選擇

9、端口 A;為01時，選擇端口 B;為10，選擇端口 C;為11時， 選擇控制口。 8255A工作方式方式0:基本的輸入/輸出方式。A 口、B 口、C 口都可以工作在些方式下。 8255A方式控制字格式表18255方式控制字D7D6、D5D4D3D2D1D01A 口A 口C 口高4位B 口B 口C 口低4位00 方式001 方式11x 方式20 輸岀1 輸入0 輸岀1 輸入0方式01方式10 輸岀1 輸入0 輸岀1 輸入可編程定時器/計(jì)數(shù)器82538253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253采用NMOS工藝制成，有24個引腳，所有輸入、輸出端均TTL電平兼容， 單一電源（Vcc=+5V）供電，最高計(jì)數(shù)速率為2.6

10、MHz。它包括3個計(jì)數(shù)器（即計(jì)數(shù)器 0、1、2）、數(shù)據(jù)總路線緩沖器、讀/寫邏輯以及控制寄存器等4個部分。CLK)OUTOGAT60GND242322212O191S17161514138253的外部引腳WRD 存A1A0CLK2 0UT2GATE2CLK1 口 UT1 (jATE1圖38253引腳圖A1、A0:地址輸入線，用來址8253內(nèi)部的4個端口 ，即3個計(jì)數(shù)器和1個控制 字寄存器與CPU系統(tǒng)地址線相連CLKO、CLK1、CLK2:時鐘脈沖輸入端，用于輸入定時脈沖或計(jì)數(shù)脈沖信號。CLK 可以是系統(tǒng)的時鐘脈沖，也可以由系統(tǒng)時鐘分頻或者其他脈沖源提供。當(dāng)用于定時時，這個脈沖必須是均勻的、連續(xù)的

11、、周期精確的，而用于計(jì)數(shù)時，這個脈沖可以是 不均勻的、斷續(xù)的、周期不定的。GATE0 GATE1、GATE3:門控輸入端，用于外部控制計(jì)數(shù)器的啟動計(jì)數(shù)和停止 計(jì)數(shù)的操作。兩個或兩個以上計(jì)數(shù)器連用時，可用此信號同步，也可用于與外部某信 號的同步。OUT0、0UT1、OUT2 :計(jì)數(shù)輸出，當(dāng)計(jì)數(shù)器從初值開始完成計(jì)數(shù)操作進(jìn)，OUT引腳輸出相應(yīng)的信號。 8253的工作方式方式0:減1計(jì)數(shù)到0,產(chǎn)生中斷請求信號。方式3：減1計(jì)數(shù)到初值的1/2,方波發(fā)生器 8253方式控制字格式表28253方式控制字D7 D6D5D4D3D2 D1D0000方式000計(jì)數(shù)器鎖存001方式100選計(jì)數(shù)器001只讀寫低8位X

12、10方式20二進(jìn)制計(jì)數(shù)01選計(jì)數(shù)器110先讀寫咼8位X11方式31 BCD計(jì)數(shù)10選計(jì)數(shù)器211先讀寫低8位100方式4再讀寫高8位101方式53.2系統(tǒng)所選用各芯片的連接各芯片與CPU的連接8255A、8253的數(shù)據(jù)總線 D7D0端、CS端、RD端、WR端、INTA端、INT端分別與CPU的D7D0數(shù)據(jù)總線、片選端、樂端、IOW端、1NTA端、INTR端。8255A、8253的A1、A0端分別與CPU地址線的A1、A0端相連。322各芯片之間的連接和與外設(shè)的連接8255A的A 口的PA7PA0依次接按鍵1 ” 按鍵8 ”，口的PB7PB0通過驅(qū)動 器1接至U LED顯示器，8253的GATE

13、0端接PC7端口，CLK0接1MHz，OUT0的輸出 接入接揚(yáng)聲器。第四章軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程設(shè)定好8255、8253的方式控制字后，根據(jù)讀取8255PA端口的狀態(tài)值,獲取選手的 具體號碼，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序，將號碼所對應(yīng)的段碼輸出到 PB端口進(jìn)行數(shù)碼管顯示。同 時將PC7置1 ,使相連的GATE0門控信號為1,通道0進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出到揚(yáng)聲器進(jìn)行鳴 叫。4.2子程序清單4.2.1芯片8255初始化：PORT_A EQU 0FF28HPORT_B EQU 0FF29HPORT_C EQU 0FF2AHPORT_CTL EQU 0FF2BHMOV AL,90H;8255控制字 A組方式0輸入MOV

14、DX,PORT_CTL;B組方式0輸出 C 口輸出OUT DX,AL4.22芯片8253初始化：MOV AL,00110110B；8253控制字計(jì)數(shù)器0讀寫字MOV DX,43H；工作方式方式3OUT DX,ALMOV AX,5000；計(jì)數(shù)器初值MOV DX,40HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL4.2.3獲取選手號碼子程序：在硬件電路中，8255的PA端口連接開關(guān)按鍵，根據(jù)讀取PA的狀態(tài)可以判斷出按下 的是哪個鍵（按下為高電平），根據(jù)進(jìn)行移位操作，可得出選手的具體號碼。MOV DX,PORT_A；讀取A 口狀態(tài)（按鍵狀態(tài)）IN AL,DXCMP AL,00000000B

15、；無按鍵按下返回LED1JE LED1CMP AL,00000001B；按鍵1JE LP1CMP AL,00000010B；按鍵2JE LP2CMP AL,00000100B；按鍵3JE LP3CMP AL,00001000B;按鍵 4JE LP4CMP AL,00010000B;按鍵 5JE LP5CMP AL,00100000B;按鍵 6JE LP6CMP AL,01000000B;按鍵 7JE LP7CMP AL,10000000B;按鍵 8JE LP8JMP LED1返回數(shù)碼管顯示子程序：根據(jù)獲取得到選手的號碼，跳轉(zhuǎn)相應(yīng)程序，將段碼輸出給PB端口LP1:MOV DX,PORT_B；數(shù)碼

16、管顯示1MOV AL,11111001BOUT DX,ALLP2:MOV DX,PORT_B；數(shù)碼管顯示2MOV AL,10100100BOUT DX,ALLP8:LED的管腳對應(yīng)的字形dp、g、f、e、d、c、b、a111110011101001002101100003100110014100100105111000106111110007100000008425揚(yáng)聲器鳴叫時間：PUSH DXPUSH AXMOV AL,00001111B;8255 PC7 口置 1 ,使蜂鳴器工作MOV DX,PORT_CTLOUT DX,ALPOP AXPOP DXMOV BL,00000000BMOV

17、CX,0FFFFH;延時一段時間LPP2:LOOP LPP2MOV CX,0FFFHLPP3:LOOP LPP3PUSH DXPUSH AXMOV AL,00001110B;8255 PC7 口置 0,蜂鳴器停止工作MOV DX,PORT_CTLOUT DX,ALPOP AXPOP DX第五章結(jié)果分析連接硬件電路后，控制程序輸出得到相應(yīng)結(jié)果：圖5 硬件顯示結(jié)果由上結(jié)果可看出，當(dāng)按鍵3按下的時候，數(shù)碼管顯示數(shù)字3,揚(yáng)聲器進(jìn)行鳴叫，在無按鍵 按下時，LED數(shù)碼管顯示符號-'”，可得程序設(shè)計(jì)及硬件連接能達(dá)到題目要求 。結(jié)束語轉(zhuǎn)眼間一周微機(jī)課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就結(jié)束了，通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了許多課

18、本上學(xué)不到的東西，同時也加強(qiáng)了我的動手、思考和解決問題的能力，受益匪淺。課程設(shè)計(jì) 過程中，我覺得是對課本知識的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識太多，同時平時課間又 沒有好好的運(yùn)用額理解個芯片的功能，而且考試的內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解很多元件的功能，對其在電路中的使用有更多的認(rèn)識。從前的學(xué)習(xí)過程過于浮淺，只是流于表面的理解，而現(xiàn)在要做課程設(shè)計(jì)，就不得不 要求我們對所用到的知識有更深層次的理解。因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)的內(nèi)容比及書本中的理論知識而言，更接近于現(xiàn)實(shí)生活，而理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化往往是一個艱難的過程，它猶如一只攔路虎，橫更在我們的面前。但是我們毫不畏懼，因?yàn)槲覀兿嘈盼覀兡苄?。前幾天的主?/p>

19、任務(wù)是設(shè)計(jì)程序。雖然在設(shè)計(jì)中會遇到這樣那樣的問題，有時認(rèn)為是 正確的，而在仿真中卻出現(xiàn)了這樣那樣的問題。軟件部分做好了，下面就是接線啦，這可是一個比較麻煩的事。在接線的時候要細(xì) 心和耐心、恒心，這樣才能做好事情。同時接好了一步電路以后，最為重要的是檢查這 部分是不是接對了 。在做硬件測試的時候，八個數(shù)字基本能顯示，但還是有點(diǎn)缺陷，比如顯示數(shù)字1的時 候，顯示的不對，后來在老師幫助下解決了這個問題。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的 ，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來 ，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社 會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考

20、的能力 。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題， 可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計(jì) 的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處 ，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻 ，掌握得不夠牢 固。此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的 隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛 的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。最后，我要感謝給予我們精心輔導(dǎo)的老師。附錄機(jī)械工業(yè)出版社參考文獻(xiàn)1.朱金鈞 麻新旗微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M北京:主程序清單PORT_A EQU 0FF28HPORT_B EQU 0FF29HPORT_C EQU 0FF2

21、AHPORT_CTL EQU 0FF2BHCODE SEGMENTASSUME CS:CODEORG 11B0H;8255控制字 A組方式0輸入;B組方式0輸出C 口輸出;8253控制字 計(jì)數(shù)器0讀寫字START:MOV AL,90HMOV DX,PORT_CTLOUT DX,ALMOV AL,00110110BMOV DX,43HOUT DX,ALMOV AX,5000MOV DX,40HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,ALLED1:MOV BL,00000001BMOV AL,00001110BMOV DX,PORT_CTLOUT DX,ALMOV DX,PORT_BMO

22、V AL,10111111BOUT DX,ALMOV DX,PORT_AIN AL,DXCMP AL,00000000BJE LED1；計(jì)數(shù)器初值；設(shè)置全局變量 BL;PC7端口置0；在數(shù)碼管顯示符號"-"；讀取A 口狀態(tài)（按鍵狀態(tài)）;無按鍵按下返回LED1JE LP1CMP AL,00000010BJE LP2CMP AL,00000100BJE LP3CMP AL,00001000BJE LP4CMP AL,00010000BJE LP5CMP AL,00100000BJE LP6CMP AL,01000000BJE LP7CMP AL,10000000BJE LP8JMP LED1LP1:MOV DX,PORT_BMOV AL,11111001BOUT DX,AL；按鍵2；按鍵3；按鍵4；按鍵5；按鍵6；按鍵7；按鍵8；返回；數(shù)碼管顯示1跳轉(zhuǎn)LP9LP2:MOVDX,PORT_B；數(shù)碼管顯示2跳轉(zhuǎn)LP9MOVAL,10100100BOUTDX,ALJMPLP9LP3:MOVDX,PORT_B；數(shù)碼管顯示3跳轉(zhuǎn)LP9MOVAL,10110000BOUTDX,ALJMPLP9LP4:MOV DX,PORT_BMOV AL,10011001BOUT DX,ALJMP LP9；數(shù)碼管顯示4跳轉(zhuǎn)LP9L