计算机硬件系统课程设计.doc

计算机硬件系统设计课程设计指导书计算机科学与技术学院计算机科学与技术系二六年目 录1前言12复杂模型机设计23计算机控制系统设计9前 言本指导书用于全日制大学本科计算机专业学生学习完计算机组成原理、汇编语言、计算机接口技术等课程后进行全面综合训练的计算机硬件系统课程设计，目的在于加深对基本知识的理解，巩固所学理论知识，拓宽知识面，进一步掌握计算机及计算机控制系统的设计与实现过程，培养学生独立分析和设计计算机硬件系统的能力。第一部分 复杂模型机的设计与实现【目的与要求】综合应用所学计算机组成原理和汇编语言知识，设计并实现较为完整的模型计算机，培养学生独立分析和设计计算机硬件系统的能力。【设计内容】一设计所用实验设备本设计使用Dais-CMB+计算机组成原理教学实验系统一台，PC机一台和一组连接线。二设计原理在完成基本实验线路连接的基础上增加条件测试信号CZ标志的连接，连接方法是：用二芯排线把位于实验装置左上方运算器(左边181)的左下侧CYCZ接口与位于实验装置红色拨码开关右下方的FCFZ接口相连接。若在联机状态下，启动模拟软件后，首先应打开文件mxj3.abs，装入模型机3的实验程序及机器指令对应的微程序，然后点击“!”图标进入链接装载，一旦屏幕自动弹出动态调试窗口，表示机器代码及微代码下载已成功，进入windows在线集成调试环境，可编辑机器语言程序和微程序，并进行调试和运行。如在脱机装态时，在闪动的“P.”状态下，键入数字键“3”(复杂模型机代号)，然后再键入“装载”命令键，实验装置自动装载由数字键定义的模型机机器实验程序及与其对应的微程序，装载完毕自动返回“P.”等待命令。1.数据格式模型机规定采用定点补码表示数据，且字长为8位，其格式如下：76 5 4 3 2 1 0符号尾数其中第7位为符号位，数值表示范围是：-128X127（定点整数），-1XCLK0;OUT0-CLK1;OUT0-CLK2;OUT1-PC0;OUT2-PC1;常量定义pa8255 equ 04a0hpb8255 equ pa8255+2pc8255 equ pa8255+4con8255 equ pa8255+6clk0 equ 04b0hclk1 equ clk0+2clk2 equ clk0+4conclk equ clk0+6;伪指令assume cs:code code segment public org 100hstart: ;时钟初始化;mov dx,conclk;控制寄存器mov ax,36h;计数器0，方式3out dx,axmov dx,clk0mov ax,7Chout dx,axmov ax,92hout dx,ax;计数值927Chmov dx,conclkmov ax,76h;计数器1，方式3out dx,axmov dx,clk1mov ax,04hout dx,axmov ax,0;计数值32hout dx,axmov dx,conclkmov ax,0b6h;计数器2，方式3out dx,axmov dx,clk2mov ax,0chout dx,axmov ax,0;计数值04hout dx,ax;8255初始化;mov dx,con8255;控制寄存器地址mov ax,99h;设置为A口输入，B口输出，C口输入out dx,axstart1: mov dx,pa8255;A口地址in ax,dx;输入cmp al,01hjz L1cmp al,02hjz L3;灯常亮mov ax,0aahmov dx,pb8255;B口地址out dx,axcall delayjmp start1L1:jmp near ptr LOne ;相对寻址近转移示例L3:jmp near ptr LThree;灯闪亮1LOne: mov dx,pc8255in ax,dxand al,01hcmp al,01hjz LTwomov ax,0ffh mov dx,pb8255;B口地址out dx,ax;输出jmp start1LTwo:;变量的使用mov al,cs:var1mov cs:var1+1,almov dx,pb8255;B口地址out dx,ax;输出jmp start1;灯闪亮2LThree: mov dx,pc8255LFour:mov ax,050h mov dx,pb8255;B口地址out dx,ax;输出jmp start1 ;子程序delay: mov cx, 2710h;time delaydelay1: nop noploop delay1ret ;下面放着变量定义var1 db 55h,?code endsend start三设计任务在上述示例程序的基础上，按照示例程序的方法，讨论课程设计的实现方案，构建相应的硬件系统，并在硬件系统上设计实现相应的程序，完成如下题目之一。1汽车信号灯控制系统设计并制作出汽车信号灯微机控制系统；所需执行的操作由相应的开关状态反映，所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、左右头灯和左右尾灯共六类灯，其驾驶操作与灯光信号对应关系如下：（1）左/右转弯(合上左/右开关)：仪表板左/右转弯灯、左/右头灯、左/右尾灯闪烁。（2）紧急开关合上：所有灯闪烁。（3）刹车(合上刹车开关)：左右尾灯亮。（4）左/右转弯刹车：仪表板左/右转弯灯、左/右头灯、左/右尾灯闪烁，右/左尾灯亮。（5）刹车、合上紧急开关：尾灯亮、仪表板灯、头灯闪烁。（6） 左/右转弯刹车，并合上紧急开关：右/左尾灯亮，其余灯闪烁。（7） 停靠(合上停靠开关)：头灯、尾灯以30Hz的频率闪烁。（8）有10种输入选择，影响6个灯输出，对应关系如表1所示：表1 操作和灯的对应关系驾驶操作头灯仪表灯尾灯左右左右左右左转弯闪灭闪灭闪灭右转弯灭闪灭闪灭闪紧急开关合上闪闪闪闪闪闪刹车灭灭灭灭亮亮左转弯刹车闪灭闪灭闪亮右转弯刹车灭闪灭闪亮闪紧急刹车闪闪闪闪亮亮紧急左转刹车闪闪闪闪闪亮紧急右转刹车闪闪闪闪亮闪停靠闪闪灭灭闪闪2. 家用电风扇控制系统（1）设计并制作一个家用风扇控制器。控制器面板为：按钮三个，分别为风速、类型和停止，LED指示灯六个，指示风速强、中、弱，类型为睡眠、自然和正常。（2）电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时，才会响应，进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按停止键，则进入停转状态。（3）处于工作状态时，有：初始状态为：风速-“弱”，类型-“正常”；按“风速”键，其状态由“弱”“中”“强” “弱” 往复循环改变，每按一下按键改变一次；按“类型”键，其状态由“正常”“睡眠”“自然”“正常” 往复循环改变；（4） 风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。（5） 类型的不同选择，分别为：正常：电扇连续运转；自然：电扇模拟自然风，即转4s，停8s；睡眠：电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转8s；（6） 按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。电风扇的功能模块如图3所示。输入选择风速选择类型选择退出弱风中风强风正常风睡眠风自然风正常自然正常自然正常自然微风中风强风微风中风强风图3 电风扇的功能模块3可控流水灯系统（1）使用8255进行流水灯灯的状态的输入。如输入为00010001，则下一时刻为00100010，再下一时刻为01000100，依此类推，设计要求修改带进位的循环指令为不带进位的循环指令；（2）使用8253进行流水灯流动速度的控制，当8253的计数初值发生变化时，使得流水灯的变换速度发生相应的变化；（3）使用0809实现