微机接口课程设计

1、华夏学院微机原理与接口技术课程设计 题 目： 八路竞赛抢答器设计 学院（系）： 信息工程系 年级专业： 自动化1083班 学 号： 学生姓名： 张 毅 指导教师： 周 立 群 课程设计任务书学生姓名： 张毅 专业班级： 自动化 1083 指导教师： 周立群 工作单位： 华夏学院 题 目:八路竞赛抢答器设计 初始条件：1 运用所学的微机原理和接口技术知识；2 微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。要求完成的主要任务:1 八个选手或代表队参加比赛，编号0，1，2，3，4，5，6，7，各用一个抢答按钮，其编号与参赛者的号码一致。此外，一个按钮给主持人用来清零；2 抢答器具有数据锁存功能，并将所锁存的

2、数据用数码管显示出来；3 数码管不显示后动作选手编号，只显示先动作选手编号，并保持到主持人清零为止；4 扩展功能：可增加抢答前倒计时功能；5 严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。时间安排：序号阶 段 内 容所需时间（天）1设计思路、原理电路设计12编程,调试33撰写课程设计报告1合 计5指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 摘 要 现在很多地方都可能会有各种智力竞赛,当遇到抢答环节时,如果要求主持人自己去用肉眼观察那一个选手抢答的速度最快无疑会对比赛结果造成很大的影响,同时使比赛失去了公平和公正性,这时候我们想到了抢答记分器是必要设备。数字抢答器由主体电路

3、与扩展电路组成。用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了竞赛中抢答系统的运用，结合竞赛的实际情况阐述了抢答系统的工作原理，给出了一种简单实用的多路抢答系统的硬件、软件电路设计方案。该系统适用于竞赛中的抢答环节。现假定竞赛中共有八名选手，主持人宣布抢答开始后，进入倒计时，倒计时间为10秒，10秒内若有选手按下抢答按钮，则倒计时结束，屏幕显示最先抢答选手的号码；若10秒内无人抢答，则该轮抢答结束。当主持人按下复位按钮时，屏幕显示清零，等待下一轮抢答。 本课题设计了一种采用8255芯片和汇编语言制作的多功能抢答器，实验箱中的开关区和数码显示区共同完成。主要功能：1.倒计时10秒 2.用LED数码管

4、显示1-8号选手先按下键者的号码。它除了具有基本的抢答功能之外，和数显的功能，当抢答开始后，系统会自动倒计时，并且时间是可以预设的，期间有人抢答的话系统会停止计时，如果期间没人抢答，系统自动锁存直到主持人按下复位键。目录前言5第1章 八路竞赛抢答器的设计要求与设计方案61.1 八路竞赛抢答器方案的选择与比较61.2 八路竞赛抢答器的元件选择 6第二章 八路竞赛抢答器的硬件设计72.1 八路竞赛抢答器的硬件框图72.2 显示电路设计72.3 抢答电路设计82.4 开始、复位开关控制电路设计8第三章 八路竞赛抢答器的软件设计93.1 主程序流程图93.2 显示模块程序设计103.3 延时模块程序设

5、计103.4 开始模块程序设计113.5 复位模块程序设计11第四章 八路竞赛抢答器的安装与调试124.1 硬件调试12 4.2 软件调试124.3 调试过程12第五章 设计体会与小结135.1 总结设计体会与心得 13 第六章 参考文献14附录一15附录二15前言微机接口课程设计是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。抢答器能保证比赛中抢答的公正性，在很多场合得到了广泛的应用。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。现在

6、很多地方都可能会有各种智力竞赛,当遇到抢答环节时,如果要求主持人自己去用肉眼观察那一个选手抢答的速度最快无疑会对比赛结果造成很大的影响,同时使比赛失去了公平和公正性,这时候我们想到了抢答记分器是必要设备。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。本论文主要介绍了一种用8255芯片实现的数码八位抢答器的电路组成、设计构想及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能

7、外，还具有计时和报警的功能。主持人通过时间预设开关计算抢答时间。系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。抢答器在现实生活中应用很广泛，因此抢答器的的设计具有非常重要的意义。第一章 八路竞赛抢答器的设计要求与设计方案1.1 八路竞赛抢答器的方案选择与比较本设计以微机原理及接口技术为基础，以实验箱为工具，完成P智能抢答器设计。该智能抢答器包括8088最小应用系统整体设计模块、键盘处理模块（DOS调用）、答题计时与声音报警模块、LED数码管显示模块。选用8086作为微处理器、扩展可编程并

8、行I/O接口8255A芯片、可编程定时计数芯片8253（或不用）、可编程中断控制器8259A（或不用）、LED数码管及键盘和发光二极管等元件，制定方案如下：方案一 选用8255A，8253，8259，实验箱键盘显示区1. 8253作为定时器使用。2. 8259利用IR0端作为定时到的中断引入端，IR2端作为开始键按下的中断引入端，IR3端作为清零键按下的中断引入端，IR4端作为暂停键按下的中断引入端。3. 8255 作为并行输入输出，A口键盘接显示区，C口接清零键和开始键，B口8个抢答开关4. 键盘显示区由四个LED数码管和10个按键组成。方案二 选用8255，实验箱键盘显示区1. 8255作

9、为并行I/O接口,A口接8个抢答开关，B口显示区，C口清零键和开始键。2. 利用软件编程进行定时功能方案选择：方案一采用扫描，没有用到8259，8253程序编制简单，但是cpu耗费了更多的时间在扫描，效率相对来说较低。方案二采用中断，程序结构化更为清晰，且cpu少了循环扫描的时间，效率较高。但是多用了一个8259中断控制芯片，一个8253定时/计时芯片，程序编制上涉及到中断服务子程序的编写，稍显复杂，且硬件相应增多，费用也相应较多。经过小组讨论，先采用更实用、经济的方案一，完成基本和扩展功能。若有时间，再采用方案二完成实验。1.2 八路竞赛抢答器的元件选择1）处理器的选择微型机具有体积小、重量

10、轻、耗电少、价格低廉、可靠性高、结构灵活等特点，所以选择8086系统2）显示电路 显示可通过彩灯和数码管来实现。如果用彩灯作为显示功能，则不是很直观。而数码管具有显示亮度高，使用寿命长，且能直观方便的看到倒计时数字，和选手编号，因此选用数码管显示。 3）芯片选择8255作为并行I/0接口，能满足10个输入按键的输入功能，声音系统的输出，和LED数码管的输出。并且8255的每个接口还有锁存和数据缓冲作用。所以选择8255芯片。第二章八路竞赛抢答器的硬件设计2.1 八路竞赛抢答器的硬件框图8255A八段数码管显示电路按键电路倒计时和抢答电路系统复位等辅助电路8086CPU 图2.1-八路竞赛抢答器

11、硬件框图2.2 显示电路设计8255芯片的PB0至PB7分别与数码管的八个引脚相连。将8255芯片中需要显示的信息通过B口送入数码显示区，由数码管的亮灭显示出来。图2.2-显示电路2.3 抢答电路设计8255芯片的PA0至PA7分别与8个拨码开关相连，将八位选手的抢答信号（由拨码开关控制）通过A口送入8255芯片。图2.3-抢答电路2.4 开始和复位电路 8255芯片的PC0口对应开始按键，PC3口对应复位按键。将抢答开始和结束的信号（由开始按键和复位按键控制）通过C口送入8255芯片。 图2.4-开始和复位电路第三章八路竞赛抢答器的软件设计 软件的设计的重点在延时，显示倒计时和选手编号和按键

12、抢搭、开始和清零的实现。延时采用嵌套循环的方式实现。3.1 主程序流程图8255A初始化开始按键是否按下 N Y倒计时显示启动倒计时时间到否 Y N是否有人抢答 N Y 显示抢答号码停止倒计时显示 复位按键是否按下 N Y 图3.1-主程序流程图3.2 显示模块程序设计基本显示模块设计的重点是由显示代码取得相应的段码，通过锁存器控制输出给相应的数码管显示。B口输出数据转换为八位段码数码管显示图3.2-显示模块程序流程图3.3 延时模块程序设计延时模块的关键是计算计算机一秒能执行多少指令，再通过循环控制。在CX中存入外循环次数在BX中存入内循环次数BX减一BX是否自减为零 NCX减一 YCX是否

13、自减为零 N延时完成 Y图3.3延时模块程序流程图3.4 开始模块程序设计读入C口数据开始按键是否按下 N往下执行程序 Y 图3.4-开始模块程序设计流程图3.5 复位模块程序设计 复位按键是否按下 N Y将B口输出为0，即讲数码管清零重新开始抢答读入C口数据 图3.5-清零模块程序设计流程图第四章 八路竞赛抢答器的安装与调试4.1 硬件调试 为了安全，首先进行断电调试，用万用表检测系统是否有短路现象，再检查严原理是否正确。经检测，原理正确也没有短路现象。第一，检查系统八路竞赛抢答器是否正常工作。第二，检查复位电路是否正常工作。第三，检查数码显示是否乱码。4.2 软件调试 将写好的源程序在仿真

14、软件上仿真以后，直接烧录到硬件8255中，观察现象。经过多次调试后达到了设计要求。4.3 调试过程硬件调试的时候，一切正常。软件调试时，发现倒计时时间很短。改进办法，在循环程序中在嵌套一个自减程序。第五章 设计体会与小结这次微机原理课程设计历时一个星期，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。以前在上课的时候，老师经常强调在写一个程序的时候，一定要事先把程序原理方框图化出来，但是我开始总觉得这样做没必要，很浪费时间。但是，这次课程设计完

15、全改变了我以前的那种错误的认识，以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，画程序方框图是很有必要的。因为通过程序方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在程序测试的过程中也有利于查错。 在设计之前，参考了许多相关的资料。在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。通过这次八路抢答器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学到了很多东西。一周的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的

16、安装调试的过程中，花费时间最多的是各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上，其中在连接电路是出现问题比较多，元件的连接的调试的时候出现了问题在老师的指导和讲解下我门有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当的烦琐，有时花很长时间检查电路故障，分析原因，那时心中就有点灰心，有时还特别想放弃，此时更需要静下心来，更仔细的查找原因。 总之，这次实验过程中我受益匪浅，在摸索我和我的搭档实现了课题所要求的结果。培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。更让我体会到实现电路功能喜悦。在此对给过我帮助

17、的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢！第六章 参考文献1 彭虎、周佩玲、傅忠谦，微机原理里与接口技术(第2版) ，电子工业出版社2冯博琴，微型计算机原理及接口技术，清华大学出版社3艾德才，微型计算机原理与接口技术，高等教育出版社4沈美明，IBM-PC汇编语言程序设计，清华大学出版社6 尹建华，微型计算机原理与接口技术，高等教育出版社7 刘乐善，微型计算机接口技术及应用，华中科技大学出版社8 李继灿，新编16/32位微型计算机原理及应用，清华大学出版社9雷丽文，微机原理与接口技术，电子工业出版社10李银华，电子线路技术指导，北京航空航天大学出版社附录附录一 系统硬件原理图附录二 程序清单源程序

18、：DATA SEGMENTDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODESTART:MOV AL,10010001B OUT 63H,AL MAIN:IN AL,62H TEST AL,01H JZ MAIN MOV AL,00H OUT 61H,AL B1: MOV AL,77H OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,6FH OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,7FH OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,07H OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,7DH OUT 61H,AL CALL A1

19、 MOV AL,6DH OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,66H OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,4FH OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,5BH OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,06H OUT 61H,AL CALL A1 MOV AL,3FH OUT 61H,AL CALL AA AA PROC IN AL,62H TEST AL,08H JZ C1 JMP AA C1: MOV AL,00H OUT 61H,AL JMP MAIN RETAA ENDP A1 PROC MOV CX,0100H BB1:MOV BX,00B0HBB2:IN AL,60H CMP AL,00000001B JZ AA1 CMP AL,00000010B JZ AA2 CMP AL,00000100B JZ AA3 CMP AL,00001000B JZ AA4