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1、常熟理工学院课程设计报告 课程设计报告课程 微机原理课程设计 题目 竞赛抢答器 系 别 物理与电子工程学院 年 级 09级 专 业 电子信息工程 班 级 1班 学 号 160409105,6,7,8 学生姓名 指导教师 职 称 设计时间 目 录第一章 关于抢答器的概述及设计要求21.1数字抢答器的简介21.2课程设计要求21.3实现功能3第二章 总体设计42.1功能需求分析42.2可行性分析42.3硬件总体设计42.3.1硬件器材42.3.2内存单元地址42.4软件流程图5第三章 硬件设计63.1所选芯片介绍63.1.1可编程并行接口接口芯片8255A63.1.2可编程定时器计数器825373
2、.2系统所选用各芯片的连接83.2.1各芯片与CPU的连接83.2.2各芯片之间的连接和与外设的连接8第四章 软件设计94.1程序流程94.2子程序清单94.2.1 芯片8255初始化：94.2.2芯片8253初始化：94.2.3获取选手号码子程序：94.2.4数码管显示子程序：104.2.5扬声器鸣叫时间：11第五章 结果分析12结束语13附录14参考文献14主程序清单14第一章 关于抢答器的概述及设计要求1.1数字抢答器的简介抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。随着科学技术的不
3、断发展，促使人们学科学，学技术，学知识的手段多种多样，抢答器作为一种强大工具，已经广泛应用于各种知识能力竞赛场合，例如选拔人才、评选优胜及各种智力竞赛等。目前知识竞赛之类的活动愈加频繁，凡是有知识竞赛类的活动那么也就必然离不开抢答器。针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。这种数字抢答器杜绝了人为因素的影响，实现了抢答公平公正的原则。所以操作简单、经济实用的小型数字抢答器将流行于各类竞赛中，成为小规模知识竞赛的首选。1.2课程设计要求内容：用微机原理实验箱，在外接8个按键的抢按下，让7段LED数码管显示抢答者编
4、号，并使喇叭响一下。具体要求：（1） 通过实验箱上8255芯片接收来自实验箱按键的信息，将该信息送入8088CPU，由CPU判断是哪个按键按下；（2） 8088CPU将判断出的按键信息转换为7段显示码，并通过8255芯片发送到7段显示模块显示；（3） 在显示按键信息的同时通过实验箱上8253芯片产生一定频率的方波信号发送到音频功放模块，发出声音；（4） 提高要求： 能对几乎同时发生的按键进行判别，找到先按的键。1.3实现功能当没有选手按下按键时，LED数码管显示“-”符号，表示此时可以进行抢答，当抢答开始，选手按下8路抢答器中的任何一路开关时，8段LED数码管上显示最先按开关的选手的号码，同时
5、蜂鸣器鸣叫一段时间以示已经有人抢答成功。当一位选手抢答成功时，数码管上显示这位选手的号码，此时其他选手再按下按键不会产生任何作用，系统进入锁死状态，当抢答成功的选手退下按键时，LED数码管显示“-”符号，表示系统已经初始化，可以进行下一轮抢答。第二章 总体设计2.1功能需求分析系统必须准确判断抢答者的信息，根据按键信息判断被按下的按键的序号，在LED数码管上显示相应的数字反映抢答信息，同时蜂鸣器响一声以示有选手抢答成功。2.2可行性分析将8个抢答器按键连接到8255芯片的PA0PA7，当8组均未按下抢答按钮时，送入到并行接口的8位抢答状态都是0，当检测到按键发生变化时，即微机采样到这8位数据不
6、为0时，微机通过该并行输入口循环对8路抢答信号进行采样。当采样到哪一组的抢答信号已经发出，则记录下该组的组号，从PB口输出组号所对应的LED数码管段码，同时PC7端口连接至定时器的门控信号端口，使定时器工作，输出端连接到蜂鸣器，蜂鸣器鸣叫一段时间后关闭，若系统检测到按键信息全为0时，表明选手已经把按键退下，则系统重新开始检测按键状态，进入下一个抢答环节。2.3硬件总体设计2.3.1硬件器材所需器件：可编程并行接口芯片8255、可编程定时器计数器8253，扬声器，一个LED显示器，8个按键。2.3.2内存单元地址可编程并行接口接口芯片8255A的端口地址为0ff28H、0ff29H、0ff2AH
7、、0ff2BH。可编程定时器计数器8253的端口地址为0040H、0041H、0042H、0043H。2.4软件流程图开始8255初始化8253初始化显示“-”符号从8255A口读取按键状态YY无按键按下YNLED显示1按键1按下LED显示3LED显示4LED显示5LED显示6LED显示7LED显示2YN按键2按下N按键3按下YYN按键4按下NY按键5按下YN按键6按下N按键7按下NLED显示8Y按键8按下蜂鸣器响一声检测PA口是否全为0N按键全为0Y图1 系统软件流程图第三章 硬件设计3.1所选芯片介绍3.1.1可编程并行接口接口芯片8255A8255A内部结构8255A芯片是一个采用NMO
8、S工艺制造的40引脚双列直插式（DIP）封装组件。8255A有3个8位数据端口，即A口、B口及C口，它们都可以分别作为输入口或输出口使用；A组控制与B组控制；读写控制逻辑；数据总路线缓冲器。8255A主要的外部引脚图2 8255A引脚图PA7PA0：A口的8条IO线。8条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有A口允许这样做。PB7PB0：B口的8条IO线。不可以设置成双向口，其它和A口一样。PC7PC0：C口的8条IO线。不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高4位和低4位，这两组可以任意设置为输入或输出。除了作为独立的IO线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、
9、B口作联络线使用。A1、A0：端口地址选择信号。用于选择8255A的3个数据端口和一个控制口。当A1A0=00时，选择端口A；为01时，选择端口B；为10，选择端口C；为11时，选择控制口。8255A工作方式方式0：基本的输入输出方式。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 输出1 输入0 输出1 输入0方式01方式10 输出1 输入0 输出1 输入3.1.2可编程定时器计数器82538253的内部结构8253采用NMOS工艺制成，有24
10、个引脚，所有输入、输出端均TTL电平兼容，单一电源（Vcc=+5V）供电，最高计数速率为2.6MHz。它包括3个计数器（即计数器0、1、2）、数据总路线缓冲器、读写逻辑以及控制寄存器等4个部分。8253的外部引脚图3 8253引脚图A1、A0：地址输入线，用来址8253内部的4个端口，即3个计数器和1个控制字寄存器与CPU系统地址线相连。CLK0、CLK1、CLK2：时钟脉冲输入端，用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。CLK可以是系统的时钟脉冲，也可以由系统时钟分频或者其他脉冲源提供。当用于定时时，这个脉冲必须是均匀的、连续的、周期精确的，而用于计数时，这个脉冲可以是不均匀的、断续的、周期不定的。
11、GATE0、GATE1、GATE3：门控输入端，用于外部控制计数器的启动计数和停止计数的操作。两个或两个以上计数器连用时，可用此信号同步，也可用于与外部某信号的同步。OUT0、OUT1、OUT2：计数输出，当计数器从初值开始完成计数操作进，OUT引脚输出相应的信号。8253的工作方式方式0：减1计数到0，产生中断请求信号。方式3：减1计数到初值的12，方波发生器。8253方式控制字格式表2 8253方式控制字D7 D6D5 D4D3 D2 D1D000 选计数器001 选计数器110 选计数器200 计数器锁存01 只读写低8位10 先读写高8位11 先读写低8位 再读写高8位000 方式00
12、01 方式1X10 方式2X11 方式3100 方式4101 方式50 二进制计数1 BCD计数3.2系统所选用各芯片的连接3.2.1各芯片与CPU的连接8255A、8253的数据总线D7D0端、端、端、端、端、INT端分别与CPU的D7D0数据总线、片选端、端、端、端、INTR端。8255A、8253的A1、A0端分别与CPU地址线的A1、A0端相连。3.2.2各芯片之间的连接和与外设的连接8255A的A口的PA7PA0依次接“按键1”“按键8”，B口的PB7PB0通过驱动器1接到LED显示器，8253的GATE0端接PC7端口，CLK0接1MHz，OUT0的输出接入接扬声器。第四章 软件设
13、计4.1程序流程设定好8255、8253的方式控制字后，根据读取8255PA端口的状态值，获取选手的具体号码，从而转到相应程序，将号码所对应的段码输出到PB端口进行数码管显示。同时将PC7置1，使相连的GATE0门控信号为1，通道0进行计数，输出到扬声器进行鸣叫。4.2子程序清单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组方式0输入 MOV DX,PORT_CTL ;B组方式0输出 C口输出 OUT DX,AL4.2.2芯片8253初始化： MOV AL,00110110B ;8253控制字 计数器0 读写字 MOV DX,43H ;工作方式方式3 OUT DX,AL MOV AX,5000 ;计数器初值 MOV DX,40H OUT DX,AL MOV A
