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1、微机原理及应用微机原理及应用课程设计大纲课程设计大纲一、课程设计目的与要求一、课程设计目的与要求本课程设计要求完成一个微型计算机应用系统的设计。通过设计简单实用的微型计算机应用系统，使学生加深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出(I/O)接口技术，应用程序设计技术。通过本课程设计，同时使学生在电路设计、电路图的绘制上有较大的提高，掌握系统总体控制方案的设计方法，提高学生的综合设计能力和创新能力，为以后的毕业设计打下良好基础。二、课程设计任务二、课程设计任务1 1、参考题目、参考
2、题目（1）可调时电子钟的设计设计一个可调时电子钟,要求：1）给出系统设计方案；画出硬件连线图，并说明工作原理；2）画出程序框图并编写程序完成如下功能： 6 位七段 LED 数码管可显示时、分、秒，并按正常时间显示方法工作； 通过定义键盘的字母键，可对计时器进行调整。（2）空调温度控制系统的设计设计一个空调温度控制系统，要求：1）给出系统设计方案；画出硬件连线图，并说明工作原理；2）画出程序框图并编写程序完成如下功能： 能采集并显示当前温度值； 能用键盘设定恒温温度； 当外界温度高于或低于设定温度 2时，就要启动加热或致冷装置。（3）点阵显示屏系统的设计设计一个点阵显示屏系统，要求：1）给出系统
3、设计方案；画出硬件连线图，并说明工作原理；2）完成 1616LED 点阵显示器系统设计，画出程序框图并编写程序显示英文、汉字字符等。（4）模拟电子琴的设计设计一个模拟电子琴，要求：11）给出系统设计方案；画出硬件连线图，并说明工作原理；2）画出程序框图并编写程序完成如下功能： 使用键盘的数字键 1、2、3、4、5、6、7 模拟电子琴的琴键，按下某按键电子琴发出相应音调；用 8253 计数器发出音频脉冲，驱动喇叭。（5）模拟交通信号灯控制系统的设计设计一个模拟交通信号灯控制系统，要求：1）给出系统设计方案；画出硬件连线图，并说明工作原理；2）画出程序框图并编写程序完成如下功能：开始南北红灯、东西
4、绿灯亮 8s，然后南北红、东西黄灯亮 2s，然后南北绿灯、东西红灯亮 8s，然后南北黄灯、东西红灯亮 2s，返回开始。（6）模拟计算器的设计设计一个模拟计算器，要求：1）画出硬件连线图，并说明工作原理；2）画出程序框图并编写程序完成如下功能： 6 位七段 LED 数码管可显示 6 位十进制数。要求利用键盘可进行 5 位十进制数以内的加减法运算。要求利用键盘可进行 2 位十进制数以内的乘除法运算。（7）自拟题目学生可根据本课程设计的目的与要求自选题目，题目必须为一微机应用系统的设计，经过指导教师鉴定、允许后可将自选题目作为本课程设计的题目。2 2、课程设计任务及工作量的要求、课程设计任务及工作量
5、的要求每一学生在教师指导下，独立完成一个微机应用系统的设计。工作量如下：（1）进行系统方案总体设计。（2）硬件部分设计。将整个硬件系统划分为若干功能单元电路，画出每个单元电路原理图，绘出整个系统电路原理图。（3）软件部分设计。画出程序流程图，编写系统源程序(有必要的注释)并调试；（4）软硬件联调，完成系统工作调试；在以上工作基础上完成课程设计报告，包括设计任务与要求，总体方案说明，电路原理图与说明，软件流程图和源程序清单，问题分析与解决方案，结论与体会，参考资料等。三、课程设计时间安排三、课程设计时间安排2序号序号任务任务所需时间所需时间备注备注1布置任务、准备参考资料0.5 工作日教师授课2
6、硬件部分设计1 工作日在计算机实验室完成3软件部分设计1 工作日在计算机实验室完成4系统调试1 工作日在计算机实验室完成5撰写课程设计报告1 工作日学生课外完成6答辩0.5 工作日集中答辩四、课程设计主要参考文献四、课程设计主要参考文献1许立梓.微型计算机原理及应用M.北京：机械工业出版社，2003.2本书编辑委员会.微型计算机及外部设备常用芯片手册M.北京：清华大学出版社，1999.3何希才.常用集成电路简明速查手册M.北京：国防工业出版社，2006.五、课程设计成绩评定五、课程设计成绩评定课程设计成绩分四个部分评定：方案设计、软硬件调试过程、设计报告和答辩。评分标准如下：1、方案设计在能够
7、体现题目功能、硬件原理图正确、程序流程合理的前提下，教师对学生的设计水平、难易程度、实现方法进行评价。本部分占总成绩 20。2、软硬件调试过程中教师巡回检查辅导，了解每个学生的工作情况。每组调试结束后经指导教师检查，对其实验方法、结果、元器件及设备的完好情况综合评价。本部分占总成绩 30。3、设计报告按规定格式书写，要求材料齐全，叙述清楚。本部分占总成绩 30。4、答辩占总成绩 20；考核成绩分为优、良、中、及格和不及格。3六、课程设计报告例六、课程设计报告例模拟计算器的设计模拟计算器的设计正文：正文：一、设计任务与要求一、设计任务与要求设计一个模拟计算器，要求：1）画出硬件连线图，并说明工作
8、原理；2）画出程序框图并编写程序完成如下功能 6 位七段 LED 数码管可显示 6 位十进制数。要求利用键盘可进行 5 位十进制数以内的加减法运算。要求利用键盘可进行 2 位十进制数以内的乘除法运算。二、总体设计方案说明二、总体设计方案说明设计的计算器采用 8088CPU 芯片为主控芯片。键盘输入及 LED 数码管通过 8255A 接口与系统总线连接，键盘的 16 个按键组成 8*2 矩阵，其中 8 根矩阵线作为 8255A 的输出线与 PB7PB0 连接，2 根矩阵线作为 8255A 的输入线与 PC7、PC6 连接。键盘采用逐次扫描原理，16 个按键中 09 座位数字健，+、-、*、/、=
9、作为加、减、乘、除和等号功能键，C 为清零键。6 位 LED 数码管用于显示数据，LED 数码管采用动态显示方式工作，PC3、PC2、PC1 给出位码经74LS38 译码之后选中 6 个数码管中的一个，PA7-PA0 提供段码。系统框图如图 1 所示。图 1 模拟计算器系统框图三、硬件部分设计三、硬件部分设计1、8088 微处理器 8088 微处理器是 Intel 公司 1979 年推出的准 16 位的微处理器。有 40 引脚，其中20 位的地址总线 AD0AD7，A8A19(双向，三态)和复用 8 位数据总线 AD0AD7；最小工作模式下 ALE 是地址锁存，DEN 是数据允许信号，DT/R
10、 是数据 收发信号 M/IO 是存储器/IO 控制信号，WR 是写信号，RD 是读信号等。8088CPU 引脚信号图如图 2 所示。8088CPU8255ALED 数码管键盘存储器4图 2 8088CPU 引脚信号图2、8255A 可编程并行接口芯片图 3 8255A 引脚信号图120191817161514131211109876543240212223242526272829303132333435363738398088地地CLKINT RNMIAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7A8A9A10A11A12A13A14Vcc(5V)RESETREADYTESTINTA(QS1
11、)ALE(QS0)DEN(S0)DT/R(S1)M/IO(S2)WR(LOCK)HLDA(RQ/GT1)HOLD(RQ/GT0)RDMN/MXSSO(HIGH)A19/S6A18/S5A17/S4A16/S3A1558255A 是 Intel 公司生产的一种可编程并行输入/输出接口芯片。它的通用性强，可以方便地和微机连接，用来扩展输入/输出口。8255A 有 3 个 8 位并行端口，根据不同的初始化编程，可以分别定义为输入或输出方式，以完成 CPU 与外设的数据传送。8255A 采用 40 脚双列直插式封装，引脚信号图如图 3 所示。与外设连接的引脚为PA7PA0、PB7PB0 和 PC7PC
12、0，与 CPU 连接的引脚为：数据引脚：D7D0 ；复位输入：RESET；片选信号：CS；端口选择的地址信号：A1 和 A0；读信号：RD；写信号：WR。8255A 内部结构如图 4 所示。图 4 .8255A 内部结构（1）并行输入/输出端口 A，B，C8255A 内部包括三个 8 位的输入输出端口，分别是端口 A、端口 B、端口 C，相应信号线是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是 8 位，都可以作为输入或输出。通常将端口 A 和端口 B 定义为输入/输出的数据端口，而端口 C 则既可以作数据端口，又可以作为端口 A 和端口 B 的状态和控制信息的传送端口。（2）A 组和 B
13、 组控制部件端口 A 和端口 C 的高 4 位（PC7PC4）构成 A 组；由 A 组控制部件实现控制功能。端口 B和端口 C 的低 4 位（PC3PC0）构成 B 组；由 B 组控制部件实现控制功能。A 组和 B 组利用各自的控制单元来接收读写控制部件的命令和 CPU 通过数据总线（D0D7）送来的控制字，并根据他们来定义各个端口的操作方式。8255A 方式选择控制字格式如图 5 所示。（3）数据总线缓冲存储器6三态双向 8 位缓冲器，是 8255A 与 8086CPU 之间的数据接口。与 I/O 操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。（4）读/写控制部件8255A 完成
14、读/写控制功能的部件。能接收 CPU 的控制命令，并根据控制命令向各个功能部件发出操作指令。CS 片选信号：由 CPU 输入，有效时表示该 8255A 被选中。 RD, WR 读、写控制信号：由 CPU 输入。RD 有效表示 CPU 读 8255A，WR 有效表示 CPU 写 8255A。RESET 复位信号：由 CPU 输入。RESET 信号有效，清除 8255A 中所有控制字寄存器内容，并将各个端口置成输入方式。图 5 .8255A 方式选择控制字格式3、8282 地址锁存器图 6 8282 内部结构与引脚信号图8282 是带三态输出的 8 位锁存器，内部结构与引脚信号图如图 6 所示，共
15、有 8 个输入端 D1D1D8D8 及 8 个输出端 Q1Q1Q8Q8。当三态端 OEOE 为有效低电平，8282 的 G/ENABLEG/ENABLE 端为输人选通端，使能端G 为有效高电平时，输出跟随输入变化；当 G1 时，锁存器处于透明工作状态，即锁存器的输出7状态随数据端的变化而变化，即脚 1=Di(I=1，2，8)。当 G 端由 1 变 0 时，数据被锁存起来，此时输出端 Qi 不再随输入端的变化而变化，而一直保持锁存前的值不变。G 端(或 STB 端)可直接与 CPU 的锁存控制信号端 ALE 相连，在 ALE 的下降沿进行地址锁存。OUTPUT CONTROL 或 OE 是使能引
16、脚低电平时 8282 工作，高电平时不工作。4、时钟电路图 7 时钟电路时钟电路如图 7 所示。CPU 的工作是依赖于时钟节拍的，如果没有时钟信号，CPU 将停止工作。8284 就是一个为 8088CPU 提供时钟信号的时钟发生器。8284 有两种产生时钟信号的方法，选择外部输入信号或接晶体振荡器。在 PC 机中 8284 的 F/C 脚接地，由 X1 和 X2 两个脚外接晶体振荡器来形成 8088 的时钟脉冲。晶体振荡器的工作频率是 14.31818MHz。8284 将这个频率 3 分频在8284 的 CLK 引脚输出 4.77MHz 的 8088 系统时钟，其占空比是 1/3，也就是在一个时钟周期中，高电平占 1/3，低电平占 2/3。8284 除了为 8088 提供时钟信号以外，还提供 8088 的复位逻辑。在 PC机中，电源将 PWRGOOD（电源好）信号接到 8284 的 RES#引脚，该信号有效后，经过 8284 内部的一个斯密特触发器整形，在始终脉冲下降沿进入
