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1、合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计报告20212021学年第2学期课程微机原理与接口技术课程设计名称竞赛抢答器学生姓名储醒之学号0604032028专业班级计算机科学与技术专业06网工2指导教师肖连军2021 年 2月一、题义分析及解决方案1.题义需求分析题目要求利用8086系统接口电路设计一个可供八人竞赛使用的抢答器，并显示竞答者编号18。根据题义可知：本设计是要设计一个能够提供给8个人使用的竞赛抢答装置，能够使得抢答者的编号，显示的装置。首先是主持人发出抢答允许信号，当抢答者收到信号后，便立刻进行抢答，然后通过装置，将最先抢答者的编号显示出来。根据以上分析，提出以下几个问
2、题：主持人如何发出抢答的信息？竞赛者如何进行抢答？如何将分辨抢答的顺序，谁是最先抢答的？如何显示抢答者的编号？抢答的总体规那么是什么？怎样控制？2.解决问题的思路及其方法1硬件局部1主控装置，由主持人控制决定抢答有效与无效，共两个量，因而考虑到逻辑开关、微动开关和小键盘，主控完成的是保持有效与无效两种状态，而微动开关是输入一个脉冲，故不符合要求，小键盘虽然可以实现，但相对复杂，不便于实现。逻辑开关能很好地符合要求，优点是简单、易操作。本实验使用新实验箱，芯片8255的A、B、C口均被使用，故不能实现该主控功能，但设计思想中应包含此方面，以便设计完备。2抢答装置，由竞赛选手抢答使用，每一个选手在
3、抢答时均有两种选择情况，抢答或不抢答，同主控装置道理一样，“1”表示抢答动作发生，“0”表示不抢答，可见，逻辑开关可方便实现，微动开关同样满足要求。然而现实生活中，更合理的应采用微动开关按键式完成抢答动作，以符合现实要求。3显示装置，可选择LCD或LED，由于这里的输出结果是选手编号，比拟简单，用LED即可实现，用LCD也可以实现，但相对复杂，且LCD价格高，应选LED。实现时可采用一人一个发光二极管，但这样在抢答时不便于观察与先后比拟，所以选用七段LED数码显示最后竟比拟先后处理过的数字编号。4规那么设定，对于规那么要用到可编程芯片，因为抢答结果的多种情况需要作不同的处理，要有硬件实现。由于
4、是八位选手在同一个时间段均可抢答，输入抢答信号，所以应并行而不是串行。可编程芯片有8253、8251A以及8255等，8253主要用于定势和计时器用，它的6种工作方式多以触发方式，故不适用。8251A用于通信借口，并且是串行的，也不可用。而8255恰很好的满足需求，是并行接口芯片，所以选用8255。5接口实现，8086CPU与8255之间的数据总线经数据总线收发器相连，地址线经地址锁存器相连，八个逻辑开关K0K7分别连接到8255的输入口PA0PA7,输出口PB0PB7连接到七段LED显示器。在8255与LED连接时，要留心参数是否匹配，能否成功驱动LED显示，LED的标准编码及显示数字如下表
5、所示：表1-1 LED的标准编码数字DPgfEdcba二进制编码字形0001111113FH10000001106H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FHE0111100179H通过上表，我们需要用到的编码是0、1、2、3、4、5、6、7、8、E, LED完全符合要求，每一位选手的编号，显示装置采用七段LED二极管显示八位选手的编号，即为抢答结果。2软件局部对于设计中的抢答规那么由软件来实现，考虑到8位选手的各自按下抢答装置与自己的编号间的对应关系，8个信号有可能在
6、同一时间段内有两个或以上信号输入，各自之间在时间上不会牵制，即涉及并行的方式输入，后要对输入的开关量进行处理、输出，连接至LED显示，其中需有一主控装置，据此结合课程的所学的相关知识可知，使用可编程并行接口芯片8255能够满足要求，实现相关功能。实现时，可设置8255的A口作为八个输入信号，用逻辑电平开关K0K7代表抢答装置的抢答开关18号。当某个微动开关置“0时，显示有效，当有两个或以上选手同时按下抢答器时，信号无效，显示“E。将B口输出信号与7段LED的adp连接，即可用LED显示器输出抢答结果。在实验中需设置C口位控制选用新实验箱的八个LED显示中的一个。二、硬件设计1) 8255芯片(
7、1) 8255引脚图8255是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口口和口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。口有三种工作方式：即方式、方式和方式，而口只能工作在方式或方式下，而口通常作为联络信号使用。8255的工作只有当片选CS有效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。(2) CPU接口1.数据总线缓冲器这是一个8位双向三态缓冲器，三态是由读/写控制逻辑控制的。这个缓冲器是8255A与CPU数据总线的接口。2.读/写控制逻辑它与CPU的6根控制线相连，控制8255A内部的各种操作。控制线RESET用来使8255A复位。和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。
8、控制线用来决定8位内部和外部数据总线上信息传送的方向，即控制把CPU的控制命令或输出的数据送到相应的通道，或把状态信息或输入数据送到CPU。8255A的读/写控制逻辑的作用，是从CPU的地址和控制总线上接受输入的信号，转变成各种命令送到A组或B组控制电路进行相应的操作。 (3) 8255A的引脚信号1.与外设相连的PA7PA0：A口数据信号线。PB7PB0：B口数据信号线。PC7PC0：C口数据信号线。2.与CPU相连的RESET：复位信号。当此信号来时，所有存放器都被去除。同时三个数据端口被自动置为输入端口。D7D0：它们是8255A的数据线和系统总线相连。CS:片选信号。在系统中，一般根据
9、全部接口芯片来分配假设于低位地址组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个低电平，于8255A被选中。只有当有效时，读信号写才对8255进行读写。 RD：读信号。当此信号有效时，CPU可从8255A中读取数据。WR：写信号。当此信号有效时，CPU可向8255A中写入数据。A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。规定当A1、A0：为00时，选中A端口；为01时，选中B端口；为10时，选中C端口；为11时，选中控制口。表2-1 8255A的技术参数标识符最小最大测试条件输入低电平VIL-0.5V0.8V输入高电平VIH2.0V5V输出低电平VOLDB0.4
10、5VIOL=2.5mA输出低电平VOLPER045VIOL=1.7mA输出高电平VOHDB24VIOH=-400A输出高电平VOHPER24VIOH=-200A驱动电流-1.0mA-4.0mAREXT=750，VEXT=1.5V供给电流120 mAIIL(INPUT LOAD CURRENT10AVIN=0V5VIOFL(Output float leakage10AVOUT=0.455V输入最低电压：min -0.5V,max 0.8 V，输入最高电压：2.0 V。输出最低电压：0.45 V，输出最高电压：2.4 V。38255A的方式控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D010
11、0100001:工作方式 A口方式0输入 B口方式0输出 C口高4位输出 C口低4位输出图2-1 8255A的方式控制字方式0的工作特点是通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定为输入或输出。其功能为：两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高四位和低四位；任何一个通道可以作输入/输出；输出是锁存的；输入是不锁存的；在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。2)显示器件LED(1) LED在本设计中的作用LED功能分析如下：1.物理构造：LED发光二级管，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。2.工作原理：当在
12、发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大局部以光的形式出现。3.数字成像：将七个发光管进行组合，排列成数字图形8，再根据需要控制七个管的亮与灭，即可显示出定义数字。LED技术参数如下：1.发光二极管的压降一般为1.52.0 V，其工作电流一般取1020 mA为宜。2.发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。3.发光二极管应用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。表2-2 LED显示管段选码编码表数
13、字DPgfedcba二进制编码字形0001111113FH10000001106H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FHE0111100179H图2-2 LED数码管及其框图上面两图分别为外形图和原理图，当七段数码管点亮其中几段可显示数字和简单的字符，将七段数码管负极连接到一起称为公共端，而发光二极管的正极那么分别由引脚引出，便于控制哪个发光二极管点亮。由于将8个发光二极管负极全部连接在一起，称为共阴极数码管，还有将8个发光二极管的正极连接在一起，故称之为共阳极数码管。本次实验用的数码管需动态扫描显示，其接口电路将所有数码管的笔画控制段与ah同名端连在一起，接到一个并行端口，每个公共极COM端由独立的I/O线控制，CPU向字模输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码，究竟哪个数码管显示，取决于每个LED的COM端，所谓动态扫描，就是显示一位
