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电气电子毕业设计论文
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毕业设计20打字计时报告,电气电子毕业设计论文
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1 课 程 设 计 说 明 书 设计题目： 基于 PC机的打字计时练习器 专业： 电气工程及其自动化 班级： 2004-3 设计人： 柴龙庆 山 东 科 技 大 学 2007 年 7 月 20 日 nts 2 课程设计任务书 学院 信息与电气工程学院 专业 电气工程及其自动化 班级 2004 级 3 班 姓名 柴龙庆 一、 课程设计题目： 基于 PC 机的打字计时练习器 二、课程设计 主要参考资料 ： 1.微机接口课程设计指导书，孙秀娟 ,2007.7 2. 80x86/Pentium 微型计算机原理及应用教材，吴宁， 2006.6 3. 80X86 微机原理及其接口技术实验指导书，薛琳，吕英俊， 2006.3 三、 课程设计应解决主要问题： a) 系统具有不同难易等级的练习字符（如 A、 B、 C 三个等级），由用户自行选择。 b) 用户根据提示输入与练习字符相同的字符，同时计时开始，按回车键计时结束。 c) 输入 正确的字符由屏幕显示，不正确的字母不显示，等待继续输入，等待时间也计入练习时间。 d) 计时结束由 LED 数码管显示练习等级及打字时间（单位：秒）。 e) 人机对话及显示格式自行设定。 四、 课程 设计 相关 附件 （如：图纸、软件等） ： a) 系统电路原理图 b) 使用说明书 c) 五、 任务发出日期 ： 2007.7.9 课程 设计完成日期： 2007.7.20 指导教师 签字 ： 系主任签字 ： nts 3 指导教师对课程设计的评语 年 月 日 nts 4 摘要 本报告是设计一基于 PC 机的打字计时器。从字面意思可以 看出，该仪器主要分两大功能：一、打字。即，通过调用 DOS功能，将键盘输入的正确字符通过屏幕显示出来。这要用到 PC 机内部的 8259。二、实现计时的功能。亦即，记录用户从输入第一字符开始到打字结束所用的时间，并通过 LED将所用的时间显示出来。这部分将用到定时器件 8254、中断控制器 8259（外部）和扩展芯片 8255。其中的整个过程都由 PC 机内部的 8086 作为主控器进行总的协调控制。 关键字：打字计时器、 LED显示、中断控制器 nts 5 目 录 第 1 章 绪论 . 6 1.1发展前景 . 6 1.2本设计构思 . 6 1.2.1 本设计的特点 . 6 1.2.2 本设计的意义 . 6 第 2 章 方案论证 . 7 2.1方案一 . 7 2.1.1 工作原理 . 7 2.1.2 原理框图 . 7 2.1.3 经济几应用论证 . 7 2.2 方案二 . 7 2.2.1 工作原理 . 7 2.2.2 原理框图 . 8 2.1.3 经济及应用论证 . 8 2.3方案三 . 8 2.3.1 工作原理 . 8 2.3.2 原理框图 . 8 2.3.3 经济及应用论证 . 9 2.4方案确定 . 9 第章 硬件模块设计 . 9 3.1系统 原理总图 . 9 3.2硬件芯片功能简介 . 9 3.2.1 微处理器芯片 8086 简介 . 9 3.2.2 三态输出锁存器 8282 功能简介 . 10 3.2.3 时钟发生器 8284 功能简介 . 10 3.2.4 可编程定时器件 8254 功能简介 .11 3.2.1 8259 芯片介绍 . 12 3.3.1 8255 功能简介 . 12 3.3.1 LED 显示功能简介 . 12 第 4 章 软件模块设计 . 13 4.1主程序模块设计 . 13 4.2选择难易等级程序模块 . 13 4.3打字计时程序模块 . 15 4.4计时、中断程序模块 . 17 4.5显示程序设计模块 . 19 总结 . . 21 参考文献 . 22 附录一 (系统原理总图 ) . 22 附录二 (使用说明书 ) . 22 nts 6 第 1 章 绪论 1.1 发展前景 计算机及其应用已经成为现代生活必不可少的一部分，因此，计算机的熟练掌握应该是人们必备的基本技能。通过键盘打字是与计算机 交流的主要途径，也是利用计算机功能的基本方法，所以要求具备基本的打字能力已经成为人们的基本需求。打字计时器应时而生并且迅速“走红”，成为初学者最需要的软件之一。利用打字计时器，用户可以根据屏幕显示的字符一一键入相应的正确字符，通过这一过程熟练掌握键盘上各字母的分布，并锻炼出正确的打字姿势。通过更高级的打字计时器，用户还可以学习英语单词或其它语言，这样既提高了打字能力，也学习到了更多知识，并且使学习过程不再枯燥无味。 1.2 本设计构思 1.2.1 本设计的特点 本设计具有良好的人机交互功能，能够及时提示用 户要进行的下一步操作。打字计时与其它同类别的设计没什么特别之处。 1.2.2 本设计的意义 1. 加深对微型计算机硬 /软件的工作原理整体的认识，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计的步骤和接口技术的方法，提高分析和解决实际问题的能力，锻炼和提高实践动手能力。 2. 探索设计一种更人性化的打字计时练习器，以便使初学者摆脱枯燥的单纯打字练习。 nts 7 第 2 章 方案论证 2.1 方案一 2.1.1 工作原理 8086作为主控器，控制扫描键盘，同时开始计时，屏幕显示输入字符， LED数码管显示输入字符所用时间和字符串的等级难易 程度。键盘扫描和屏幕显示完全采用 DOS调用，CPU 对 8254 定时扫描。芯片分别用 8254（定时）、 8255（扩展口）、以及辅助芯片： 8284（时钟发生器）、 8282（ 8位三态输出锁存器）。 2.1.2 原理框图 原理框图如下所示： 2.1.3 经济几应用论证 方案未用到外部的 8259芯片，节约了产品的成本。但 8086要定时的扫描 8254的 OUT0的电平变化，降低了 CPU 利用率。 2.2 方案二 2.2.1 工作原理 8086仍作为主控器，与方案一的区别：定时到由 8259产生中断，请求 CPU 响应中断，CPU（ 8086） 8255 显示 8254 键盘 8259（PC机内部） 图 . 方案一框图 nts 8 进行定时的相应处理。所以芯片比方案一多用了一个 8259（中断控制器）芯片。原理框图如下所示： 2.2.2 原理框图 2.1.3 经济及应用论证 用到了外部的中断控制器 8259 芯片，提高了 CPU 的利用效率。但多用了一个芯片，产品费用有所增加。 2.3 方案三 2.3.1 工作原理 在方案二的基础上，用 82555的 PC0控制定时器的开始和关断。其它和方案二一样。 2.3.2 原理框图 CPU（ 8086） 8255 显示 8254 键盘 8259（ PC 机内部） 图 . 方案二框图 CPU（ 8086） 8255 显示 8254 键盘 8259（ PC 机内部） 图 . 方案三框图 nts 9 2.3.3 经济及应用论证 费用与方案二一样，并且使得定时器件控制更加 随便；但在调试的时候比较的困难。 2.4 方案确定 鉴于以上三种方案，由于本设计要用到实验箱，有现成的芯片，不用考虑到各方案费用的限制，如此以来：方案三既提高了 CPU的利用效率，又使得硬件易于控制，为最佳的设计方案。但为了好调试，本设计采用方案二。 第章 硬件模块设计 3.1 系统原理总图 见附录一 3.2 硬件芯片功能简介 3.2.1 微处理器芯片 8086 简介 作为主控制器件，连接其它器件，协同各器件之间的相互工作。具体主要包括：各编程器件的初始化、中断的处理、键盘扫描和屏幕显示、 LED数码管时间显示等功能。 nts 10 3.2.2 三态输出锁存器 8282 功能简介 将地址和数据线分开。此功能由 CPU 产生的地址锁存器 ALE 的下降沿将地址信息锁存入 82821锁存器中。 3.2.3 时钟发生器 8284 功能简介 图 3.1 系统原理图 图 .2 8282 引脚图 nts 11 8086 内部没有时钟发生器，而 8284 时钟发生器是 Intel 公司专门为 8086 系统设计配套的时钟发生器。它为 CPU 提供时钟、准备就绪、复位信号，还可向外提供晶体振荡信号（ OSC）、外围芯片时钟 PCLK等其他信号。 3.2.4 可编程定时器件 8254 功能简介 1. 利用可编程定时器件（ 8254）实 现定时 1S，定时到触发可编程中断控制器件（ 8259）产生中断，向 CPU 传送中断向量号，申请计时中断处理。 2. 8254与系统的连接示意图： 图 3.4 8254与系统的连接示意图 X1X2E F IF / CR D YR ES8 2 8 4 AR EAD YR ESETC L KC L KR EAD YR ESE T8 0 8 6 / 8 0 8 8控制总线5 1 0 5 1 0 图 .3 8284 工作原理图 nts 12 3.2.1 8259 芯片介绍 8259与系统的连接示意图 图 3.5 8259与系统的连接示意图 3.3.1 8255 功能简介 8255用来扩展 I/O 口，扩展后的 PB（ PB0PB3）口用做位选， PA（ PA0PA7）口用做数据显码输出，如此以来可实现动态显示的功能。 3.3.1 LED 显示功能简介 图 3.6 LED 显示电路图 LED 显示器的显示方法有两种 1 静态显示法和动态扫描显示法。静态显示就是每一个显示器各笔画段都要独占具有所存功能的输出口线， CPU 把要显示的字符代码送到输nts 13 出口上，就可以是显示器显示所需的数字后符号。但由于它站用的 I/O 口线较多，硬件成本高。所以我们选用了动态扫描显示法。其显示接口电路如上图所示 第 4 章 软件模块设计 4.1 主程序模块设计 为使程序看起来条理清晰，本程序采用模块化、调用子程序的方式进行设计。具体流程图如下： 4.2 选 择难易等级程序模块 实现等级难易程度 1、 2的选择，先扫描键盘输入的字符是 1还是 2，是 1则显示等级1的规定字符，是 2则显示等级为 2 的规定字符。如果既不是 1也不是 2则显示出错提示信息“ Please input the right choose：” 2具体的流程图如下： 开始 调用选择难易等级子程序 8255、 8259 初始化，中断向量设置。 调用打字计时子程序 结束 图 4.1 主程序流程图 nts 14 程序： CHOOSE PROC NEAR MOV DL,0FFH MOV AH,06H Y N N 判断 N=2? 送 EASY 首地址到 DX 送 HARD 首地址到 DX 显示错误 返回 显示相应字符串 判断 N=1? 扫描是否有键按下？ 是否 CR键按下？ 显示选择的难易等级序号 N Y 图 4.2 选择难易等级程序模块 nts 15 AGAIN0: INT 21H CMP AL,0 JE AGAIN0 PUSH AX ;转存键盘输入的字符 MOV DL,AL ;显示选择的序号 MOV AH,06H INT 21H MOV DL,0FFH ;是否有回车键（确定）按下？ MOV AH,06H AGAIN1: INT 21H CMP AL,0DH JNE AGAIN1 POP AX CMP AL,1 JE easytr ;=1则跳转至 easytr显示 esay字符串 CMP AL,2 JNE ERRORTR ;/=2则跳转至而 error显示出错信息 MOV DX,OFFSET HARD MOV AH,09H INT 21H JMP OVER EASYTR: MOV DX,OFFSET EASY ;显示选择的字符串 MOV AH,09H INT 21H JMP OVER ERRORTR: MOV DX,OFFSET ERROR MOV AH,09H INT 21H CALL CHOOSE ;递归调用 RET OVER: RET CHOOSE ENDP 4.3 打字计时程 序模块 为实现友好的人机交互，开始先显示一提示信息“ Now,you can input：”，然后扫描键盘，当扫描到第一个字符时，开始计时（即：调用 8254初始化字程序）。随后进行输入字符的校对，若校对正确则将输入的字符输出，否则继续扫描键盘 3，重复上述过程。具体流程图如下： nts 16 程序： DAZIJISHI PROC NEAR PUSH DX MOV DX,OFFSET MESG1 ;显 示 Now,you can input:信息 MOV AH,09H INT 21H A2: MOV DL,0FFH ;扫描键盘 MOV AH,06H N Y Y 开始 显示提示信息 扫描输入字符 开始计时 有字符输入？ 显示输入字符 N 字 符 校 对 正确？ 显示所用时间 RET 从新扫描到输入字符 图 4.3 打字计时程序 nts 17 INT 21H CMP AL,0 JE A2 CMP AL,0DH JE A1 ;初次回车键说明是输入的字符 ;CALL P_8254 POP DX MOV SI,DX A0: CALL DISPLAY ;调用时间显示子程序 CMP AL,SI ;对输入的字符进行校对 JNE A4 MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H INC SI ;修改指针 A3: MOV DL,0FFH ;循环中的回车键判断 MOV AH,06H INT 21H CMP AL,0 JE A3 CMP AL,0DH JE A1 JMP A0 A4: MOV DL,0FFH MOV AH,06H INT 21H CMP AL,0 JE A4 CMP AL,0DH JNE A0 A1: RET DAZIJISHI ENDP 4.4 计时、中断程序模块 设定计时时间为 1S，计时时间到， 82541的 OUT0输出信号发生上升沿跳变，此时 8259产生中断， 8086 随即响应中断，处理中断服务子程序，进行计时加 1S 的功能。具体过程如下流程图所示： nts 18 程序： P_8254 PROC NEAR MOV DX,P8254_CR MOV AL,00110110B ;计数器 0工作于方式 3，二进制计数 OUT DX,AL MOV DX,P8254_0 MOV AL,0CCH OUT DX,AL OUT DX,AL RET ;赋初值 0CCCCH P_8254 ENDP ;-中断服务子程序 - P8259_INT PROC NEAR INC SECOND CMP SECOND,9 JLE EXIT MOV SECOND,0 开始 送控制字 送底位计数初值 送高位计数初值 RET 图 4.5 8254 初始化子程序 Y N Y Y 秒个位存储单元 +1 9？ 秒十位存储单元 +1 6？ 分钟位存储单元 +1 RET N 开始 N 计时到？ 计时到？图 4.4 中断服务子程序 nts 19 INC TENS CMP TENS,6 JL EXIT MOV TENS,0 INC MINUTE EXIT: IRET P8259_INT ENDP 4.5 显示程序设计模块 通过提前建立好的显码表，利用要显示的数字进行查表，获得相应的显码，然后利用扩展口，向相应的位送对应的显码，即可获得要显示 4的结果。 具体的流程图如下： 程序： DISPLAY PROC NEAR PUSH AX PUSH BX PUSH CX 开始 秒个位查相应的显码 秒十位查相应的显码 秒十位查相应的显码 选定秒个位，送秒个位显码 选定秒十位，送秒个位显码 选定分钟位，送秒个位显码 RET 选定最左位，等级难易显码 难易等级号查相应的显码 图 4.6 显示子程序 nts 20 PUSH DX LEA BX,DIS_LED MOV AL,DENGJIAHO ;等级号 XLAT MOV DIS_DENGJIHAO MOV AL,MINUTE ;-分钟个位 XLAT AND AL,01111111B MOV DIS_MINUTE,AL MOV AL,TENS ;-秒十位 XLAT MOV DIS_TENS,AL MOV AL,SECOND ;-秒个位 XLAT MOV DIS_SECOND,AL MOV DX,P8255_B MOV AL,08H OUT DX,AL ;秒个位显示选择 MOV DX,P8255_A MOV AL,DIS_SECOND OUT DX,AL ;显示秒个位的 ASCII码 MOV CX,0 LOOP $ MOV DX,P8255_B MOV AL,04H ;秒十位选择 OUT DX,AL MOV DX,P8255_A MOV AL,DIS_TENS OUT DX,AL ;显示字段 MOV CX,0 LOOP $ MOV DX,P8255_B MOV AL,02H ;分个位位选择 OUT DX,AL MOV DX,P8255_A MOV AL,DIS_MINUTE OUT DX,AL ;显示字段 MOV CX,0 LOOP $ MOV DX,P8255_B MOV AL,01H OUT DX,AL MOV DX,P8255_A MOV AL,DIS_DENGJIHAO OUT DX,AL nts 21 MOV CX,0 LOOP $ POP DX POP CX POP BX POP AX RET DISPLAY ENDP 总结 通过本设计，深感收获颇丰。具体如下： 1、 熟练了计算机的使用。掌握了一些操作的技巧。写报告的过程中，要绘制流程图，要进行格式的设置和排版，如此繁重的操作，练就了我比较熟练的计算机操作技能。 2、
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