1、 課程設計報告課程 微機原理課程設計 題目 競賽搶答器 系 別 物理與電子工程學院 年 級 09級 專 業 電子信息工程 班 級 1班 學 號 160409105,6,7,8 學生姓名 指導教師 職 稱 設計時間 推薦精選目 錄第一章 關于搶答器的概述及設計要求21.1數字搶答器的簡介21.2課程設計要求21.3實現功能3第二章 總體設計42.1功能需求分析42.2可行性分析42.3硬件總體設計42.3.1硬件器材42.3.2內存單元地址42.4軟件流程圖5第三章 硬件設計63.1所選芯片介紹63.1.1可編程并行接口接口芯片8255A63.1.2可編程定時器計數器825373.2系統所選用各

2、芯片的連接83.2.1各芯片與CPU的連接83.2.2各芯片之間的連接和與外設的連接8第四章 軟件設計94.1程序流程94.2子程序清單94.2.1 芯片8255初始化：94.2.2芯片8253初始化：94.2.3獲取選手號碼子程序：94.2.4數碼管顯示子程序：104.2.5揚聲器鳴叫時間：11第五章 結果分析12結束語13附錄14參考文獻14主程序清單14推薦精選第一章 關于搶答器的概述及設計要求1.1數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，能準確、公正、直觀地判斷出搶答者的機器。通過搶答者的指示燈顯示、數碼顯示和警示顯示等手段指示出第一搶答者。隨著科學技術的不斷發展，

3、促使人們學科學，學技術，學知識的手段多種多樣，搶答器作為一種強大工具，已經廣泛應用于各種知識能力競賽場合，例如選拔人才、評選優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。這種數字搶答器杜絕了人為因素的影響，實現了搶答公平公正的原則。所以操作簡單、經濟實用的小型數字搶答器將流行于各類競賽中，成為小規模知識競賽的首選。1.2課程設計要求內容：用微機原理實驗箱，在外接8個按鍵的搶按下，讓7段LED數碼管顯示搶答者編號，并使

4、喇叭響一下。具體要求：（1） 通過實驗箱上8255芯片接收來自實驗箱按鍵的信息，將該信息送入8088CPU，由CPU判斷是哪個按鍵按下；（2） 8088CPU將判斷出的按鍵信息轉換為7段顯示碼，并通過8255芯片發送到7段顯示模塊顯示；（3） 在顯示按鍵信息的同時通過實驗箱上8253芯片產生一定頻率的方波信號發送到音頻功放模塊，發出聲音；（4） 提高要求： 能對幾乎同時發生的按鍵進行判別，找到先按的鍵。推薦精選1.3實現功能當沒有選手按下按鍵時，LED數碼管顯示“-”符號，表示此時可以進行搶答，當搶答開始，選手按下8路搶答器中的任何一路開關時，8段LED數碼管上顯示最先按開關的選手的號碼，同時

5、蜂鳴器鳴叫一段時間以示已經有人搶答成功。當一位選手搶答成功時，數碼管上顯示這位選手的號碼，此時其他選手再按下按鍵不會產生任何作用，系統進入鎖死狀態，當搶答成功的選手退下按鍵時，LED數碼管顯示“-”符號，表示系統已經初始化，可以進行下一輪搶答。推薦精選第二章 總體設計2.1功能需求分析系統必須準確判斷搶答者的信息，根據按鍵信息判斷被按下的按鍵的序號，在LED數碼管上顯示相應的數字反映搶答信息，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PA0PA7，當8組均未按下搶答按鈕時，送入到并行接口的8位搶答狀態都是0，當檢測到按鍵發生變化時，即微機采樣到這8

6、位數據不為0時，微機通過該并行輸入口循環對8路搶答信號進行采樣。當采樣到哪一組的搶答信號已經發出，則記錄下該組的組號，從PB口輸出組號所對應的LED數碼管段碼，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閉，若系統檢測到按鍵信息全為0時，表明選手已經把按鍵退下，則系統重新開始檢測按鍵狀態，進入下一個搶答環節。2.3硬件總體設計2.3.1硬件器材所需器件：可編程并行接口芯片8255、可編程定時器計數器8253，揚聲器，一個LED顯示器，8個按鍵。2.3.2內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、0f

7、f2AH、0ff2BH。可編程定時器計數器8253的端口地址為0040H、0041H、0042H、0043H。推薦精選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YY無按鍵按下YNLED顯示1按鍵1按下LED顯示3LED顯示4LED顯示5LED顯示6LED顯示7LED顯示2YN按鍵2按下N按鍵3按下YYN按鍵4按下NY按鍵5按下YN按鍵6按下N按鍵7按下NLED顯示8Y按鍵8按下蜂鳴器響一聲檢測PA口是否全為0N按鍵全為0Y推薦精選圖1 系統軟件流程圖第三章 硬件設計3.1所選芯片介紹3.1.1可編程并行接口接口芯片8255A8255A內部結構825

8、5A芯片是一個采用NMOS工藝制造的40引腳雙列直插式（DIP）封裝組件。8255A有3個8位數據端口，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；數據總路線緩沖器。8255A主要的外部引腳圖2 8255A引腳圖PA7PA0：A口的8條IO線。8條線只能同時作為輸入或輸出，不能分開使用，可設置成雙向口，也只有A口允許這樣做。PB7PB0：B口的8條IO線。不可以設置成雙向口，其它和A口一樣。PC7PC0：C口的8條IO線。不可以設置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，這兩組可以任意設置為輸入或輸出。除了作為獨立的IO線外，C口還經常為A

9、口、B口服務，配合A口、B口作聯絡線使用。A1、A0：端口地址選擇信號。用于選擇8255A的3個數據端口和一個控制口。當A1A0=00時，選擇端口A；為01時，選擇端口B；為10，選擇端口C；為11時，選擇控制口。推薦精選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1 8255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 輸出1 輸入0 輸出1 輸入0方式01方式10 輸出1 輸入0 輸出1 輸入3.1.2可編程定時器計數器82538253的內部結構82

10、53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，最高計數速率為2.6MHz。它包括3個計數器（即計數器0、1、2）、數據總路線緩沖器、讀寫邏輯以及控制寄存器等4個部分。8253的外部引腳圖3 8253引腳圖A1、A0：地址輸入線，用來址8253內部的4個端口，即3個計數器和1個控制字寄存器與CPU系統地址線相連。CLK0、CLK1、CLK2：時鐘脈沖輸入端，用于輸入定時脈沖或計數脈沖信號。CLK可以是系統的時鐘脈沖，也可以由系統時鐘分頻或者其他脈沖源提供。當用于定時時，這個脈沖必須是均勻的、連續的、周期精確的，而用于計數時，這個脈沖可以

11、是不均勻的、斷續的、周期不定的。推薦精選GATE0、GATE1、GATE3：門控輸入端，用于外部控制計數器的啟動計數和停止計數的操作。兩個或兩個以上計數器連用時，可用此信號同步，也可用于與外部某信號的同步。OUT0、OUT1、OUT2：計數輸出，當計數器從初值開始完成計數操作進，OUT引腳輸出相應的信號。8253的工作方式方式0：減1計數到0，產生中斷請求信號。方式3：減1計數到初值的12，方波發生器。8253方式控制字格式表2 8253方式控制字D7 D6D5 D4D3 D2 D1D000 選計數器001 選計數器110 選計數器200 計數器鎖存01 只讀寫低8位10 先讀寫高8位11 先

12、讀寫低8位 再讀寫高8位000 方式0001 方式1X10 方式2X11 方式3100 方式4101 方式50 二進制計數1 BCD計數3.2系統所選用各芯片的連接3.2.1各芯片與CPU的連接8255A、8253的數據總線D7D0端、端、端、端、端、INT端分別與CPU的D7D0數據總線、片選端、端、端、端、INTR端。8255A、8253的A1、A0端分別與CPU地址線的A1、A0端相連。3.2.2各芯片之間的連接和與外設的連接8255A的A口的PA7PA0依次接“按鍵1”“按鍵8”，B口的PB7PB0通過驅動器1接到LED顯示器，8253的GATE0端接PC7端口，CLK0接1MHz，O

13、UT0的輸出接入接揚聲器。推薦精選第四章 軟件設計4.1程序流程設定好8255、8253的方式控制字后，根據讀取8255PA端口的狀態值，獲取選手的具體號碼，從而轉到相應程序，將號碼所對應的段碼輸出到PB端口進行數碼管顯示。同時將PC7置1，使相連的GATE0門控信號為1，通道0進行計數，輸出到揚聲器進行鳴叫。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 0FF2BH MOV AL,90H ;8255控制字 A組方式0輸入 MOV DX,PORT_CTL ;B組方式

14、0輸出 C口輸出 OUT DX,AL4.2.2芯片8253初始化： MOV AL,00110110B ;8253控制字 計數器0 讀寫字 MOV DX,43H ;工作方式方式3 OUT DX,AL MOV AX,5000 ;計數器初值 MOV DX,40H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL4.2.3獲取選手號碼子程序：在硬件電路中，8255的PA端口連接開關按鍵，根據讀取PA的狀態可以判斷出按下的是哪個鍵（按下為高電平），根據進行移位操作，可得出選手的具體號碼。MOV DX,PORT_A ;讀取A口狀態(按鍵狀態)推薦精選 IN AL,DX CMP AL,000000

15、00B ;無按鍵按下 返回LED1 JE LED1 CMP AL,00000001B ;按鍵1 JE LP1 CMP AL,00000010B ;按鍵2 JE LP2 CMP AL,00000100B ;按鍵3 JE LP3 CMP AL,00001000B ;按鍵4 JE LP4 CMP AL,00010000B ;按鍵5 JE LP5 CMP AL,00100000B ;按鍵6 JE LP6 CMP AL,01000000B ;按鍵7 JE LP7 CMP AL,10000000B ;按鍵8 JE LP8 JMP LED1 ;返回4.2.4數碼管顯示子程序：根據獲取得到選手的號碼，跳轉相應

16、程序，將段碼輸出給PB端口。LP1: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示1 MOV AL,11111001B OUT DX,ALLP2: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示2 MOV AL,10100100B OUT DX,ALLP8：LED的管腳對應的字形dp、g、f、e 、d、c、b、a 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 01234567推薦精選 1 0 0 0 0 0 0 084.2.5揚聲器

17、鳴叫時間：PUSH DX PUSH AX MOV AL,00001111B ;8255 PC7口置1，使蜂鳴器工作 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL POP AX POP DX MOV BL,00000000B MOV CX,0FFFFH ;延時一段時間 LPP2:LOOP LPP2 MOV CX,0FFFH LPP3:LOOP LPP3 PUSH DX PUSH AX MOV AL,00001110B ;8255 PC7口置0，蜂鳴器停止工作 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL POP AX POP DX推薦精選第五章 結果分析連接硬件電路后，控制程序輸出得

18、到相應結果：推薦精選圖5 硬件顯示結果由上結果可看出，當按鍵3按下的時候，數碼管顯示數字3，揚聲器進行鳴叫，在無按鍵按下時，LED數碼管顯示符號“-”，可得程序設計及硬件連接能達到題目要求。結束語轉眼間一周微機課程設計轉眼就結束了，通過這次課程設計，我學會了許多課本上學不到的東西，同時也加強了我的動手、思考和解決問題的能力，受益匪淺。課程設計過程中，我覺得是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，同時平時課間又沒有好好的運用額理解個芯片的功能，而且考試的內容有限，所以在這次課程設計過程中，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識。從前的學習過程過于浮淺，只是流于表面的理解，

19、而現在要做課程設計，就不得不要求我們對所用到的知識有更深層次的理解。因為課程設計的內容比及書本中的理論知識而言，更接近于現實生活，而理論到實踐的轉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，因為我們相信我們能行。前幾天的主要任務是設計程序。雖然在設計中會遇到這樣那樣的問題，有時認為是正確的，而在仿真中卻出現了這樣那樣的問題。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，八個數字基本能顯示，但還是有點缺陷，比如顯示數字1的時

20、候，顯示的不對，后來在老師幫助下解決了這個問題。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，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，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。此次課程設計，學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現差錯的隨機應變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也都能扛的起并高質量的完成項目

21、。推薦精選最后，我要感謝給予我們精心輔導的老師。附錄參考文獻1.朱金鈞 麻新旗微型計算機原理及應用技術M北京：機械工業出版社主程序清單PORT_A EQU 0FF28HPORT_B EQU 0FF29HPORT_C EQU 0FF2AHPORT_CTL EQU 0FF2BHCODE SEGMENTASSUME CS:CODEORG 11B0HSTART: MOV AL,90H ;8255控制字 A組方式0輸入 MOV DX,PORT_CTL ;B組方式0輸出 C口輸出 OUT DX,AL MOV AL,00110110B ;8253控制字 計數器0 讀寫字 MOV DX,43H ;工作方式方式

22、3 OUT DX,AL MOV AX,5000 ;計數器初值 MOV DX,40H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL LED1:推薦精選 MOV BL,00000001B ;設置全局變量 BL MOV AL,00001110B ;PC7端口置0 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL MOV DX,PORT_B ;在數碼管顯示符號- MOV AL,10111111B OUT DX,AL MOV DX,PORT_A ;讀取A口狀態(按鍵狀態) IN AL,DX CMP AL,00000000B ;無按鍵按下 返回LED1 JE LED1 CMP AL,000

23、00001B ;按鍵1 JE LP1 CMP AL,00000010B ;按鍵2 JE LP2 CMP AL,00000100B ;按鍵3 JE LP3 CMP AL,00001000B ;按鍵4 JE LP4 CMP AL,00010000B ;按鍵5 JE LP5 CMP AL,00100000B ;按鍵6 JE LP6 CMP AL,01000000B ;按鍵7 JE LP7 CMP AL,10000000B ;按鍵8 JE LP8 JMP LED1 ;返回 LP1: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示1 跳轉LP9 MOV AL,11111001B OUT DX,AL JMP LP9LP2: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示2 跳轉LP9 MOV AL,10100100B OUT DX,AL JMP LP9 LP3: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示3 跳轉LP9 推薦精選 MOV AL,10110000B OUT DX,AL JMP LP9 LP4: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示4 跳轉LP9 MOV AL,10011001B OUT DX,AL JMP LP9 LP5: MOV DX,PORT_B ;數碼管顯示5 跳轉LP9 MOV AL,10010010B OUT DX,AL JMP LP9 LP6: MOV DX,