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1、上 海 电 力 学 院课程设计（大型作业）任务书（2014/2015学年第1学期）课题名称 计算机硬件技术实践 课题代码 院（系） 自动化工程学院 专 业 自动化/测控技术与仪表 班 级 学 生 时 间 2015年1月19日2015年1月28日 老师签名： 教研室主任（系主任）签名： 一、 设计目的通过本项课程设计，对微机原理课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解微机原理课程中讲述的基本原理和概念。二、 设计内容与要求进行微机原理课程设计前，应学习并掌握了8086/8088汇编语言编程方法，掌握了8255、8253、8259、存储器等芯片的基本
2、结构和工作原理，掌握了芯片编程控制的方法。本课程设计要求学生设计一个汇编语言或微机应用系统，完成相对完整的测试、控制任务。学生可自主选择规定的参考题目，也可以自定题目（须经指导老师审查）。在下面的参考题目中，只提出最基本设计内容，学生也可以下面的题目为基础，进一步构思，完成有特色的个性化设计。课程设计的参考选题如下（参见计算机硬件技术实践指导）：（1）计算机钢琴和音乐发生器的设计（见教材）（2）电子时钟的设计（见教材）（3）实例3-数字钟的设计（见教材）（4）实例4-简易计算器的设计（见教材）（5）实例5-温度控制系统的设计（见教材）（6）电子密码锁程序设计。利用PC机系统功能调用实现电子密码
3、锁。通过显示菜单提示，可输入密码、更改密码、结束程序。多功能密码锁。密码锁在输入密码正确的条件下输出开锁电平，控制电控锁开启，同时显示00 字样。当输入密码错误时，发出错误警告声音，同时显示FF 字样。当6次误码输入的条件下，产生报警电平报警。还可以实现对密码的修改，修改成功后，蜂鸣器发出确认音。设计要求：选用8086 和适当的存储器及接口芯片完成相应的功能；用LED 显示器显示电子锁的当前状态。（7）电子日历时钟系统程序设计。功能：1）可通过M键切换显示模式：日期（年、月、日）、时间（小时、分、秒）、秒表（小时、分、秒、1/100秒）、闹钟（小时、分、秒）；2）在日期显示模式，可通过A键依次
4、使年、月、日闪烁或变色，这时可通过I键加1调整；3）在时间显示模式，可通过A键依次使小时、分、秒闪烁或变色，这时可通过I键加1调整；4）在秒表显示模式，可通过I键切换（启动/暂停）计时，当暂停计时时可通过A键复位；5）在闹钟显示模式，可通过A键依次使On/Off标志、小时、分、秒闪烁或变色，这时可通过I键切换On/Off标志或加1调整；6）调整和秒表操作不影响日期和时间的准确性；7）可通过Q键结束程序。编程提示：PC机系统中的8253定时器0工作于方式3，外部提供一个时钟作为CLK信号，频率f=1.1931816MHz。定时器0输出方波的频率为 fout=1.1931816/65536=18.
5、2Hz，输出方波的周期Tout=1/18.2=54.945ms。8253A每隔55ms引起一次中断，作为定时信号。可用54.945ms作基本计时单位。用BIOS调用INT 1AH可以取得该定时单位。1s需要1000/54.945=18.2个计时单位)。利用PC机系统功能调用实现电子日历时钟，用INT 21H/02H模拟显示5s的变化。（8）时钟程序设计。在微机屏幕上显示当前时间的时、分、秒。在程序启动后，可键入当前时间，回车键按下后，开始计时，微机屏幕上显示时间的时、分、秒。LED七段数码管数字钟。设计并完成LED七段数码管数字钟电路，数字钟显示格式为：HH：MM：SS。要求：具有通过键盘能够
6、调整时、分、秒的功能。电子钟系统设计。利用8053定时，用LED数码管显示出日期和时间，并具有声音提醒功能。要求：1）具有交替显示年、月、日和显示时、分、秒的功能；2）具备校正功能；3）具备设定闹钟和定时闹钟响功能；4）具备准点报时和生日提醒功能（功能1必备，功能2-4可选择之）。（9）电子秒表设计。设计一个可任意启动/停止的电子秒表，要求用6位LED数码显示，计时单位为1/100秒。利用功能键进行启/停控制。其功能为：上电后计时器清0，当第一次（或奇数次）按下启/停键时开始计数。第2次（或偶数次）按下该键时停止计时，再一次按启/停键时清零后重新开始计时。可用开关控制，也可用按键控制。（10）
7、倒计时牌。要求：1）实现日历功能；2）显示距倒计时时刻还有多长时间（显示天、时、分、秒）。扩展功能：实现倒计时的时间人为设定。（11）万年历设计。要求：1）能实现计时功能；2）显示年、月、日、进、分、秒、星期。扩展功能：实现公历与阴历转换。（12）交通灯模拟控制器。利用PC机键盘和屏幕实现交通灯模拟器。基本要求：1）实现日常生活中正常的交通路口的十字路口红绿灯控制，实现南北、东西方向的切换；2）显示时间，精确到秒，灯亮时间长短可变；3）具有自动和手动控制功能。提高要求：1）完成夜间状态的控制：由于夜间车辆和行人很少，实现南北、东西方向的黄灯闪烁，进入夜间控制状态；2）完成紧急状态的控制：南北双
8、方向都设置为红灯，利于执行紧急公务；3）完成交通堵塞状态的控制：由于交通事故等原因出现南北或东西某一方向堵塞，可人为地调整每个方向的红灯时间，进入手动控制状态。附加要求：必要的辅助功能（设置、修改等）。编程提示：编写过程中主要涉及的知识点：1）视频显示程序设计：一般由DOS 或BIOS调用来完成。有关显示输出的DOS功能调用不多，而BIOS调用的功能很强，主要包括设置显示方式、光标大小和位置、设置调色板号、显示字符、显示图形等。用INT 10H即可建立某种显示方式。用DOS功能调用显示技术，把系统功能调用号送至AH，把程序段规定的入口参数，送至指定的寄存器，然后由中断指令 INT 21H来实现
9、调用；2）键盘扫描程序设计：检测键盘状态，有无输入，并检测输入各值。例：利用DOS系统功能调用的01号功能，接受从键盘输入的字符到AL寄存器；3）定时器中断处理程序：在此中断处理程序中，计数器中断的次数记录在计数单元count中，由于定时中断的引发速率是每秒18.2次，即计数一次为55ms，当count计数值为18时，sec计数单元加一（为1s）。例：在系统定时中断处理程序中，有一条中断指令INT 1CH指令，在ROM BIOS中，1CH的处理仅一条IRET指令，实际上它并没有做任何工作而只是为用户提供了一个软中断类型号，所以INT 1CH指令每秒也将执行18.2次，设计中可用这个定时周期性工
10、作的处理程序来代替原有的1CH程序，实现定时；4）显示时间子程序：将计时单元的二进制转换为十进制数加以显示。（13）交通灯控制系统设计。在A 道和B 道的十字路口，A、B 道各有两组交通指示灯，每组有红、黄绿三个灯。A 道的同色灯连在一起，B 道的同色灯连在一起。对各组的交通灯进行控制，以保证车辆在各道上通畅运行。交通灯工作过程为：1）初始状态为A、B 道都是红灯亮。当控制系统启动后，A 道的绿灯亮，B 道的红灯亮；2）当延时25 s后，A、B 道的黄灯同时变亮，且延时5 s；3）延时后，B 道转为绿灯，A 道转为红灯，且延时25 s。25 s后，转为A、B 道的黄灯亮，延时5 s后，回到第1
11、步，以次重复进行，不断循环；4）当遇到道路障通，或紧急情况时，A、B 道全为红灯。要求：用七段数码块显示器显示绿灯延时时间；用相应的发光二极管来代替交通灯；用发光二极管的亮灭显示交通灯的工作情况；系统有启动按钮和停止按钮，按启动按钮后，系统从第1步开始循环，按停止按钮后，无论在那一步，应回到初始状态。（14）十字路口的红绿灯控制。设计内容：南北绿灯亮（东西红灯亮）25s后，南北黄灯（左转灯）亮（东西红灯亮）5s。然后东西绿灯亮（南北红灯亮）25s后，东西黄灯（左转灯）亮（南北红灯亮）5s。循环上述过程。在控制信号灯的工作下，同时记录车流量和交通闯红灯的情况，要求为：东西南北为三车道，每个方向的
12、三个车道上个有一个可以自动记录车数的传感器，该传感器与8253相连，用8253作为计数，每个车道上有正常通过的车时，记录为正常流量，如在红灯是过，则为闯红灯，用闯红灯发生时报警，并记录次数。（15）霓虹灯模拟控制器。利用PC机键盘和屏幕实现霓虹灯灯模拟器。基本要求：完成一组霓虹灯的正常状态的控制：可选用2行5列个符号代表小灯。1）可以控制每个小灯的点亮或熄灭；2）实现霓虹灯显示：小灯依次点亮一定时间； 3）显示点亮时间，精确到秒，灯亮时间长短可变；4）具有自动和手动控制功能。提高要求：1）实现霓虹灯显示：小灯从中间开始，依次向两边点亮一定时间；2）实现霓虹灯显示：小灯从左向右环形依次点亮一定时
13、间。附加要求：必要的辅助功能（图样变化的间隔时间可以设置、修改等）。（16）发光二极管定时移位显示。要求：1）每隔2s发出一个中断；2）中断完成使8个发光二极管依次循环右移一位；3）完成8次后向反方向移位。扩展功能：间隔时间可设定。（17）花式跑马灯。要求自行设计电路并连线，实现具有5种以上花式的跑马灯（例如，控制8个LED发光管，循序点亮发光管，实现从中心向外扩展、从外部向中心收缩的显示效果；利用8259芯片实现触发式控制）。或者，8个LED 灯循环闪烁。要求：首先是1、3、5、7 号LED 灯依次亮1 s，当第7 号LED 亮后，这4个灯同时闪烁5 下；然后2、4、6、8 号依次亮1 s，
14、当第8 号LED亮后，这4个灯同时闪烁5 下。（18）特定功能的键盘及显示器设计。功能：1）按1键显示年；2）按2键显示月日；3）按3键显示GOOD；4）按4键数码管由左到右字符“0”循环显示；5）自行设计特效显示功能。键盘及显示器的设计。采用4*4键盘、6位LED、8个发光三极管，实现功能：若按下 09 键，则在 LED 显示器最左边两位显示其数值；如为 A-F 功能键，则分别实现下列功能：A：LED 显示器左二位显示A，同时发光二极管左循环流水灯显示；B：LED 显示器左二位显示B，同时发光二极管右循环流水灯显示； C：LED 显示器左二位显示C，同时发光二极管闪烁显示；D：LED 显示器
15、左2位显示D，同时右4位显示HELP；E：LED 显示器左二位以 16 进制显示 8 位乒乓开关的状态；F：LED 显示器左二位显示F，同时回到主程序。（19）输入与显示的设计。要求循环扫描键盘，将键盘输入的值依此移位显示出来，输入四位后将输入的数据作为8253的定时计数初值，并停止键盘扫描，定时值每秒减一，并将该值在显示器上显示出来，计数值减到零后，最低位显示“E”字，开始扫描键盘输入，输入新的计数值，并重复上述的过程。（20）计数及显示的设计。对图书馆进出的人员进行计数，要求进入的人数极限值为1000人，到1000时报警，并关闭楼门，报警指示用8255的一位控制一个指示灯，并指示等闪烁。出去的人要从总的计数值中减去，显示器始终显示楼内的实际人员的数量。（21）点阵LED显示系统设计。要求：1）设计一个点阵式LED显
