微机原理与接口技术课程设计指导书.doc

微机原理与课程设计指导书微机原理与课程设计指导书 第一部分第一部分 总则总则 一 目的要求一 目的要求 课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力 进行工程实训的重要教学环节 它具有动手 动脑 理论联系实际的特点 是 培养在校工科大学生理论联系实际 敢于动手 善于动手和独立自主解决设计 实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法 微机原理及接口应用是一门实践性较强的课程 让学生在学完该课程之后 进行一次课程设计 使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来 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 通过设计实践 培养学生查阅专业资料 工具书或参考书 了解有关工业 标准 掌握现代设计手段和软件工具 并能以图纸和说明书表达设计思想和结 果的能力 通过设计 不但要培养和提高学生解决工程具体问题 动脑动手的技术工作能 力 而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想 培养良好的设计习惯 牢 固树立实事求是和严肃认真的工作态度 二 设计步骤与设计说明书的撰写要求二 设计步骤与设计说明书的撰写要求 1 设计步骤 设计步骤 1 选题与分组 根据分组 选择课题 在小组内进行分工 进行系统调 查 搜集资料 2 课题分析 根据搜集的资料 进行功能分析 并进行系统功能等设计 3 课题设计 根据课题要求设计必要的电路 并利用汇编语言编写程序 实现所设计的模块功能 4 调试与测试 利用计算机和微机原理与接口实验箱自行调试程序 成 员交叉测试程序 并记录测试情况 5 验收与评分 指导教师对每个小组的开发的系统 及每个成员开发的 模块进行综合验收 结合设计报告 根据课程设计成绩的评定方法 评出成绩 2 设计说明书的撰写要求 设计说明书的撰写要求 1 本课题设计主要内容和要求 2 描述自己所分配到的设计任务 3 进度安排与完成情况 4 所涉及到的技术原理与解决方案 5 本课程设计的目的意义 设计的结果与心得体会 三 时间进度安排 三 时间进度安排 14 周一至周一至 14 周日 周日 1 组织动员与分组 针对课题进行分组讨论 1 天 2 资料查阅 功能分析 1 天 3 电路设计与程序设计 1 天 4 验证与调试 2 天 5 总结 分组讨论 1 天 6 书写课程设计说明书 1 天 附 分组与任务安排 每班按学号附 分组与任务安排 每班按学号 1 5 为第为第 1 组 做项目组 做项目 1 6 10 为第为第 2 组做组做 项目项目 2 11 15 为第为第 3 组做项目组做项目 3 16 20 为第为第 4 组做项目组做项目 4 20 25 为第为第 5 组做组做 项目项目 5 25 30 为第为第 6 组做项目组做项目 6 30 35 为第为第 7 组做项目组做项目 7 35 及以后为第及以后为第 8 组做项目组做项目 8 每组自己推荐 每组自己推荐 1 人做组长 把名单报告老师 人做组长 把名单报告老师 四 考核要求四 考核要求 课程设计完成后 每位同学单独答辩 根据设计完成情况和所掌握的知识 并结合平时表示 给与优 良 中 及格和不及格 5 个等级评定 第二部分第二部分 课程设计项目内容课程设计项目内容 项目一 双机并口通信 一 设计目的一 设计目的 通过该设计 掌握并行通信的基本原理和应用 掌握 8255 并行接口的使 用 并掌握相应的程序设计和电路设计的技能 是对并行通信接口芯片章节理 论学习的总结和补充 为后续的硬件课程的学习打下基础 二 设计原理二 设计原理 1 双机并行通信模块电路原理 如图 6 1 所示 该模块表明双机均采用可 编程并行接口芯片 8255 构成接口电路 只是 8255 的工作方式不同 此时 双 方的 8255 把对方视为 I O 设备 2 双机并行通信接口电路设计原理与方法的详细阐述 请参考计算机接口 技术相关参考书 图 6 1 双机并行通信模块电路原理框图 注意 注意 PC3PC3 和和 PC6PC6 交叉连接 交叉连接 三 实验仪器与设备三 实验仪器与设备 1 MFID 微机实验平台 1 台 2 PC 微机 1 台 3 专用导线 若干 4 MASM 汇编及调试程序 MF 开发环境 1 套 26 芯 并 行 口 插 座 50 芯 扩 展 总 线 26 芯 并 行 口 插 座 四 设计内容四 设计内容 从甲机键盘上输入的字符 通过并口传送到乙机 并在乙机的屏幕上显示 出来 双方按 ESC 键 停止传送 并退出 甲机一侧的 8255 采用 1 方式 乙机 一侧的 8255 采用 0 方式 两机的 8255 与 CPU 之间都采用查询方式交换数据 采用两台 MFID 平台板上的并行接口电路进行硬件连接 分别编写甲机的 发送程序与乙机的接收程序 并进行调试 直至程序正常运行 五 设计步骤 五 设计步骤 1 1 电路设计 电路设计 根据设计内容 通过分析 设计出相应的电路图 2 2 82558255 控制字设计 控制字设计 根据要求 设计出各自 8255 的控制字 3 3 程序设计 程序设计 根据要求 设计程序流程图 并设计相应的程序 4 4 验证 验证 在实验室具体测试和验证 8255 初始化 置 INTEA 1 有任意键按下 发送联络字符 bl PA 发送准备好 N 联络字符 bl 退出 发送按键字符 bl PA 按键字符 bl bl 是 ESC 键 N Y Y Y N 开始 结束 a 发送程序流程图 8255 初始化 置 ACK 1 有任意键按下 发回答信号 ACK 接收准备好 N 显示字符 退出 接收字符 PA 字符 b 接收程序流程图 是 ESC 键 N Y Y Y N 开始 结束 8255 初始化 熄灭 LED 关闭 SPK SW 按下 LED 发光 Call LEDflash SPK 发声 高 Call outSPK LED 全灭 SPK 发声 低 Call outSPK 熄灭 LED 任意键按下 关闭 SPK Y N Y N 开始 结束 项目二项目二 声光报警器设计声光报警器设计 一 设计目的一 设计目的 通过该设计 掌握串行通信的基本原理和应用 掌握 8255 并行接口和 8253 定时计数 器的使用 并掌握相应的程序设计和电路设计的技能 是对并行通信接口芯片和定时计数 芯片章节理论学习的总结和补充 为后续的硬件课程的学习打下基础 二 设计内容二 设计内容 利用 8253 的分频功能实现报警声 即频率 1 高 1 低的警报声 同事 LED 灯也配合一 闪一闪 1 对 8253 进行初始化编程 对 8255 进行初始化编程 2 根据设计要求 连接相应的电路 3 编写程序实现声光报警效果 三 实验基本原理三 实验基本原理 1 利用 8253 的分频原理 将 1MHz 的信号分频成 1000Hz 的低音频信号和 5000Hz 的 高音频信号 并通过驱动电路与扬声器连接 产生警报声音信号 8253 的通道 0 工作在方 式 3 对 1MHz 的信号 1 次分频 2 利用 8255 端口 A 驱动 8 个 LED 发光二极管 结合 8253 产生的警报信号 产生灯 光闪烁效果 接线图如下 图图 5 15 1 声光报警连接示意图声光报警连接示意图 3 程序流程图 四 设计步骤 四 设计步骤 1 1 电路设计 电路设计 根据设计内容 通过分析 设计出相应的电路图 2 2 82518251 控制字设计 控制字设计 根据要求 设计出各自 8251 的控制字 3 3 程序设计 程序设计 根据要求 设计程序流程图 并设计相应的程序 4 4 验证 验证 在实验室具体测试和验证 项目三项目三 数字电压表设计数字电压表设计 一 设计目的一 设计目的 通过该设计 掌握 A D 转换的基本原理和应用 掌握 8255 并行接口芯片和 ADC0809 模 数转换芯片的使用 并掌握相应的程序设计和电路设计的技能 是对 A D 转换章节理论学 习的总结和补充 为后续的硬件课程的学习打下基础 二 设计内容二 设计内容 利用 8255 ADC0809 等器件 制作 1 个数字显示的电压表 ADC0809 的模拟输入为一 个可变电位器的输出 输出电压为 0 5V 将该模拟量数字化后 在屏幕上显示电位器的输 出电压值 保留小数点 2 位 采用十进制显示 三 设计原理三 设计原理 1 A D 转换器模块电路原理如图 2 1 23 所示 接口对象 ADC0809 以及 8 个被采集的 模拟量信号 AD 输入通道跳接开关 图 2 1 23 查询 A D 接口电路 2 A D 转换器接口设计原理与方法的详细阐述 参考相关计算机接口技术参考书 3 提示 在屏幕任意位置显示字符参考程序 1 初始化屏幕为 80 列 25 行文本方式 MOV AH 0 MOV AL 3 INT 10H 2 光标定位 MOV AH 2 MOV DH 10 第 10 行 MOV DL 1 第 1 列 INT 10H 3 在光标定位处显示 1 个字符 MOV AH 0EH MOV AL 5 显示 5 MOV BL 6 字符颜色 INT 10H 四 设计步骤 四 设计步骤 1 1 电路设计 电路设计 根据设计内容 通过分析 设计出相应的电路图 2 2 82558255 控制字设计 控制字设计 根据要求 设计出各自 8255 的控制字 3 3 程序设计 程序设计 根据要求 设计程序流程图 并设计相应的程序 4 4 验证 验证 在实验室具体测试和验证 硬件连线硬件连线 跳线设置 跳线设置 L 区 JP6 跳接模块电源 O 区 JP10 跳接 0通道选择 O 区 JP12 跳接 1 2以查询方式 单线连线方法单线连线方法 排线连接方法排线连接方法 用 26 芯扁平线连接 J5 和 J6 F 区区 PA0 PA7 PC4 PC2 PC1 PC0 O 区区 D0 D7 EOC OE ALE START 查询方式 数据采集参考程序 查询方式 数据采集参考程序 流程图如图 2 1 24 所示 开始 提示输入通道号 获得通道号 初始化 8255 PA 口输出 送通道号至A口 锁存通道号 重新初始化 8255 A口输入C口 高四位输入 低四位输出 发 START 信号 PC 4 1 发 START 信号 发 OE 信号 读 A口内容 显示 A口内容 是否按键 结束 Y N N Y 图 2 1 24 AD 查询方式流程图 项目四项目四 函数波形发生器函数波形发生器 一 设计目的一 设计目的 掌握利用 D A 转换器产生模拟事物的某种变化规律 曲线 的设计原理与方法 并掌 握相应的程序设计和电路设计的技能 是对 D A 转换章节理论学习的总结和补充 为后续 的硬件课程的学习打下基础 二 实验内容二 实验内容 利用 DAC0832 实现各种任意波形发生器 如三角波 正弦波 不对称三角波等 三 设计原理三 设计原理 1 D A 转换器模块电路原理如图 2 1 27 所示 DAC0832 将数据线下来的数据信号转换 成输出电流然后转换成电压的运放 A741 和 DACOUT 输出插孔 2 D A 转换器接口设计原理和方法的详细阐述 参考计算机接口技术相关参考书 DAC0832 地址 地址 30FH 四 设计步骤 四 设计步骤 1 1 电路设计 电路设计 根据设计内容 通过分析 设计出相应的电路图 2 2 程序设计 程序设计 根据要求 设计程序流程图 并设计相应的程序 3 3 验证 验证 在实验室具体测试和验证 图 2 1 27 DA 转换原理图 原理图 项目五项目五 简易键盘制作简易键盘制作 一 设计目的一 设计目的 通过该设计 掌握 8255 并行接口芯片的使用 掌握普通键盘的设计 并掌 握相应的程序设计和电路设计的技能 是对 8255 并行接口芯片章节理论学习的 总结和补充 为后续的硬件课程的学习打下基础 二 设计内容二 设计内容 利用 KB C 扩展板提供的 18 个按钮开关 作为普通键盘使用 至少要能实现 0 9 10 个数字键 还有少量的英文字母键 还有回车键 按钮与 8255A 的连接 见原理部分 其中 8255A 负责检测按键 要求能实现输入一串字符 以定义的 回车键结束输入 并在屏幕上将输入的结果显示出来 三 基本原理三 基本原理 在 KB C 板上 端口 A 负责发按键扫描信息 端口 C 的低 3 位 即 PC0 PC1 PC2 负责接收扫描结果 如下图所示 先定时通过端口 A PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 扫描各按钮 即先 PA0 0 其它为 1 发信 号 然后 PA1 0 其它为 1 端口发出 1 个信号后 即读端口 C 如果 PC0 PC1 PC2 全为高电平 说明无按钮按下 如果 PC0 为低电平 PC1 PC2 肯定为高电平 且此时 端口扫描的情况是 PA0 1 PA1 0 PA2 1 则说 明 SW1 被按下 四 设计步骤 1 1 电路设计 电路设计 根据设计内容 通过分析 设计出相应的电路图 2 2 控制字设计 控制字设计 根据要求 设计出各自 8255 的控制字 3 3 程序设计 程序设计 根据要求 设计程序流程图 并设计相应的程序 4 4 验证 验证 在实验室具体测试和验证 项目六项目六 电子钟的制作电子钟的制作 一 设计目的一 设计目的 通过该设计 掌握 8255 并行接口芯片的使用 和数码管的使用 并掌握相应的程序设 计和电路设计的技能 是对 8255 并行接口芯片章节理论学习的总结和补充 为后续的硬件 课程的学习打下基础 二 设计内容二 设计内容 利用 6 位数码管显示分和秒 分秒的数字之间用数码管上的小数点隔开 要求秒钟显 示从 00 59 分钟显示从 00 59 60 秒后 分钟要进 1 三 基本的技术原理三 基本的技术原理 2 数码管的原理见下图 数码管由 8255 端口 B 和端口 C 联合控制 端口负责控制某个数码管中的那些段码的 显示和小数点的显示 PB7 端口 C 的 PC4 PC5 PC6 发送的信号通过译码后 负责选择 6 个数码管中的 1 个显示 即某时刻只有 1 个数码显示 如果要让几个同时显示 则采用 来回扫描显示的方法 且当某个数码管显示时 必须要有一定的延时 约在 100ms 左右 太短显示不明显 发光不够 太长会产生闪烁 数码管的控制如下图所示 3 延时 1 秒可以采用软件延时实现 也可以利用 8253 对 1MHz 的信号分频得到 四 实验步骤四 实验步骤 1 1 电路设计 电路设计 根据设计内容 通过分析 设计出相应的电路图 2 2 82558255 控制字设计 控制字设计 根据要求 设计出各自 8255 的控制字 3 3 程序设计 程序设计 根据要求 设计程序流程图 并设计相应的程序 4 4 验证 验证 在实验室具体测试和验证 项目七项目七 交通灯的设计交通灯的设计 一 设计目的一 设计目的 通过该设计 掌握 8255 并行接口芯片的使用和数码管的使用 并掌握相应 的程序设计和电路设计的技能 是对 8255 并行接口芯片章节理论学习的总结和 补充 为后续的硬件课程的学习打下基础 二 设计内容二 设计内容 南北方向和东西方向的红绿黄灯由对应的 2 组 LED 表示 这 6 个 LED 灯由 8255 端口 A 控制 三 基本原理三 基本原理 1 交通灯分红黄绿 红灯禁止通行 黄灯减速 绿灯通信 开始南北方向 绿灯亮 东西方向应立即变为红灯 时间为 60 秒 时间到 0 后 黄灯亮 3 秒 后 东西方