微機(jī)原理課程設(shè)計報告---競賽搶答器的設(shè)計

1、<p>　　《微機(jī)原理及接口技術(shù)》</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題目：競賽搶答器的設(shè)計</p><p><b>　　1、設(shè)計目的</b></p><p>　　1）了解競賽搶答器的設(shè)計原理和方法。</p><p>　　2）掌握

2、定時/計數(shù)器、并行接口芯片和中斷控制的工作原理與使用方法。</p><p><b>　　2、所用元器件</b></p><p>　　1）80X86系列微機(jī)一臺。</p><p>　　2）定時、計數(shù)器、并行接口芯片。</p><p>　　3）基本TTL電路芯片，七段數(shù)碼管。</p><p><

3、b>　　3、設(shè)計內(nèi)容及步驟</b></p><p><b>　　1）設(shè)計要求</b></p><p>　?。?）可供4組同時搶答，由按鈕控制。</p><p>　?。?）能顯示出最先搶答的組號，而對其他組的搶答不予理睬。</p><p>　?。?）對主持人未曾按啟動扭之前就按搶答按鈕的犯規(guī)組，亮紅燈警告

4、。</p><p>　　（4）對搶答后的回答時間進(jìn)行計時控制，如回答超時，則以音響報警。</p><p><b>　　2） 撰寫設(shè)計報告</b></p><p>　?。?）各個硬件模塊設(shè)計和原理圖</p><p>　?。?）各個軟件模塊設(shè)計和流程圖</p><p><b>　　4、硬件設(shè)

5、計</b></p><p><b>　　1）總體設(shè)計</b></p><p>　　由于本次實(shí)驗(yàn)要用到數(shù)碼顯示、中斷控制、倒計時等功能，故初步分析，需要8255、8253等芯片。</p><p>　　經(jīng)過小組成員討論，認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷出最先搶答者的信號并鎖存，而同時不理睬其他搶答者的信號。為此，可將4個搶答按鈕信號通過一個4

6、位并行輸入口接至微機(jī)中。當(dāng)主持人啟動搶答過程后，微機(jī)通過該并行輸入口循環(huán)對4路搶答信號進(jìn)行采樣。當(dāng)采樣到那一組的搶答信號已經(jīng)發(fā)出，則立即停止采樣，并記錄下該組的組號，每路搶答按鈕電路可以參考下圖進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　圖1 路搶答按鈕電路</p><p>　　由圖可知,當(dāng)4組均未按下?lián)尨鸢粹o時,送入到并行接口的4位搶答狀態(tài)都是0,而當(dāng)微機(jī)采樣到這4位數(shù)據(jù)不為0時,則表示有一組獲得了

7、搶答機(jī)會,然后通過逐位口查詢個位口狀態(tài),即可判斷出哪一組搶答成功,最后利用并行輸出接口將搶答成功的組號現(xiàn)實(shí)出來.在實(shí)驗(yàn)中,可以僅用一位7段數(shù)碼管來顯示搶答選手的組號.</p><p>　　為了對搶答后的回答時間進(jìn)行計時控制,可以利用一個可編程定時計時器，先置計數(shù)初值，再計時，當(dāng)計時時間到后，由并行接口輸出一個響鈴信號提示搶答選手的回答時間已到。</p><p>　　由于本系統(tǒng)要求對犯規(guī)的組

8、亮紅燈警告，所以要設(shè)置一個啟動按鍵，在主持人按下啟動按鍵之前，如果有搶答鈕被按下，則該搶答選手犯規(guī)，可以通過并行接口輸出一個信號使該組的紅色發(fā)光二級管點(diǎn)亮以示該組選手犯規(guī)。</p><p>　　綜上所述，本實(shí)驗(yàn)的硬件電路可參考下圖3示的硬件結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　圖2 硬件結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　其中8255與8086連接圖如下圖4<

9、;/p><p>　　圖3 8086與8255連接圖</p><p>　　實(shí)驗(yàn)原理圖見附錄一。</p><p><b>　　2）芯片介紹</b></p><p><b>　　（1）8255芯片</b></p><p>　　8255A內(nèi)部有3個相互獨(dú)立的8位數(shù)據(jù)端口，即端口A﹑端口

10、B﹑端口C。設(shè)計人員可以用程序是他們分別作為輸入端口或輸出端口。不過，每個端口有著各自的特點(diǎn)。</p><p>　　端口A對應(yīng)1個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器/緩沖器和1個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩存器。所以，用端口A作為輸入或輸出時，數(shù)據(jù)均可以受到鎖存。</p><p>　　端口B對應(yīng)1個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器/緩沖器和1個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩存器。</p><p>　　端口C對

11、應(yīng)1個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器/緩沖器和1個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩存器。這樣，當(dāng)端口C作為輸入端口時，對數(shù)據(jù)不作鎖存，而作為輸出端口時，對數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。</p><p>　　在使用中，端口A﹑端口B和端口C可以相互獨(dú)立，分別作為輸入或者輸出端口，也可以由端口C配合端口A﹑端口B作輸入端口或者輸出端口，此時，端口A和端口B作為獨(dú)立的輸入端口或輸出端口，而端口C則配合端口A和端口B工作。具體得講，端口C常常通過控制命令被分

12、成兩個4位端口，每個4位端口包含1個4位的輸入緩沖器和1個4位的輸出鎖存器/緩沖器，他們分別用來位端口A和端口B提供控制信號和狀態(tài)信號。</p><p><b>　　方式選擇控制字</b></p><p><b>　　(2）8253芯片</b></p><p>　　8253的主要性能：8253可編程定時/計數(shù)器芯片時Int

13、el公司生產(chǎn)的微型計算機(jī)通用外圍芯片之一。采用24個引腳，雙列直插式封裝，其主要特性如下：采用NMOS工藝，用單一的＋5V電源供電。片內(nèi)有3個獨(dú)立的16位減法計數(shù)器（或計數(shù)通道），每個計數(shù)器又可分為兩個8位的計數(shù)器。計數(shù)頻率為0～5MHz。兩種計數(shù)方式，即二進(jìn)制和BCD方式計數(shù)。6種工作方式，即可對系統(tǒng)時鐘脈沖計數(shù)實(shí)現(xiàn)定時，又可對外部事件進(jìn)行計數(shù)?？捎绍浖蛴布刂崎_始計數(shù)或停止計數(shù)。</p><p>　　圖4

14、 8253引腳圖</p><p><b>　　5、軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　1）主程序設(shè)計</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)的軟件設(shè)計可以分為主程序﹑啟動中斷服務(wù)程序和定時中斷服務(wù)程序三部分。</p><p>　　啟動中斷服務(wù)程序完成的任務(wù)較單一，只需要對啟動標(biāo)志進(jìn)行記錄。例如，

15、可以在主程序中設(shè)置一個啟動標(biāo)志并清0，當(dāng)啟動按鈕被按下后，系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。這時，只需要在中斷服務(wù)程序中將啟動標(biāo)志置1即可，系統(tǒng)在返回主程序后將查詢該標(biāo)志，以確定搶答是否開始。</p><p>　　在主程序中，當(dāng)判斷有搶答鈕被按下時，需要判斷啟動標(biāo)志是否為1，如果系統(tǒng)還沒有啟動，則搶答結(jié)果為無效，且判斷該搶答組犯規(guī)。此時，將通過并行接口送出點(diǎn)亮該組紅色發(fā)光二極管的信號，提示有犯規(guī)行為。另外在主程序中，還要對搶

16、答回答時間進(jìn)行初始化賦值，當(dāng)回答開始后，如果回答超時，則要通過并行接口送出響鈴警報信息以提示超時。</p><p>　　在定時中斷服務(wù)程序中，主要是完成對回答問題時間的計時操作時間計數(shù)器,當(dāng)定時器每發(fā)一次定時中斷時，時間計數(shù)器加1。</p><p>　　圖5 主程序流程圖</p><p><b>　　2）主程序</b></p>

17、<p>　　顯示最先搶答組號及是否犯規(guī)程序 </p><p>　　AAA:MOV AL,85H ;8255A的方式控制字，A口輸出，B口輸入</p><p>　　MOV DX,04A6H ;控制口的地址送DX</p><p>　　OUT DX,AL ;初始化8255A

18、</p><p>　　AA：MOV DX，04A2H</p><p>　　IN AH，DX ;讀PC3是否為0</p><p>　　AND AH,40H ;如果為零，說明搶答開始</p><p>　　CMP AH,00H ;轉(zhuǎn)到讀PB口的程序</p

19、><p>　　JZ AA0 ;PB口低電平有效</p><p>　　JNZ AA6 </p><p>　　AA0:MOV DX,04A2H ;讀B口的數(shù)據(jù)</p><p>　　IN AL,DX </p><p&g

20、t;　　CMP AL,FFH ;讀PB口值是否為FFH</p><p>　　JZ AA0 ;如果是，表示沒人搶答，繼續(xù)等</p><p>　　CMP AH,FEH ;1號搶答成功</p><p><b>　　JZ AA1</b></p&

21、gt;<p>　　CMP AH,FDH ;2號搶答成功</p><p><b>　　JZ AA2</b></p><p>　　CMP AH,FDH ;3號搶答成功</p><p><b>　　JZ AA3</b></p>&

22、lt;p>　　CMP AH,F7H ;4號搶答成功</p><p><b>　　JZ AA4</b></p><p>　　AA1:MOV DX,04A0H</p><p>　　MOV AL,79H ;顯示1</p><p><b>　　JM

23、P AA5</b></p><p>　　AA2:MOV DX,04A0H</p><p>　　MOV AL,24H ;顯示2</p><p><b>　　JMP AA5</b></p><p>　　AA3:MOV DX,04A0H</p><p>

24、　　MOV AL,30H ;顯示3</p><p><b>　　JMP AA5</b></p><p>　　AA4:MOV DX,04A0H</p><p>　　MOV AL,19H ;顯示4</p><p><b>　　JMP AA5<

25、/b></p><p>　　AA5:MOV DX,04A6H</p><p>　　IN AH,DX ;讀PC3是否為1</p><p>　　OR AH,DFH ;如果為1說明已復(fù)位</p><p>　　CMP AH,FFH ;轉(zhuǎn)到初始狀態(tài)，否

26、者等待</p><p><b>　　JZ AAA</b></p><p><b>　　JNZ AA5</b></p><p>　　AA6: MOV DX,04A2H ;讀B口的數(shù)據(jù)</p><p>　　IN AL,DX &l

27、t;/p><p>　　CMP AL,FFH ;讀PB口值是否為FFH</p><p>　　JZ AA ;如果是，表示沒人搶答犯規(guī)，繼續(xù)等</p><p>　　CMP AH,FEH ;1號搶答犯規(guī)</p><p>　　MOV DX,0

28、4A6H</p><p>　　MOV AL,09H ;LED1亮</p><p>　　CMP AH,FDH ;2號搶答犯規(guī)</p><p>　　MOV DX,04A6H</p><p>　　MOV AL,0AH ;LED2亮&l

29、t;/p><p>　　CMP AH,FDH ;3號搶答犯規(guī)</p><p>　　MOV DX,04A6H </p><p>　　MOV AL,0DH ;LED3亮 </p><p>　　CMP AH,F7H

30、 ;4號搶答犯規(guī)</p><p>　　MOV DX,04A6H </p><p>　　MOV AL,0FH ;LED4亮</p><p><b>　　8253初始化程序</b></p><p>　　AA7:MOV AL,15H ;寫方

31、式控制字（設(shè)計數(shù)器0工作于方式2）</p><p>　　MOV DX,04B6H ;控制口地址</p><p>　　OUT DX,AL ;控制字送8253控制寄存器</p><p>　　MOV DX,04B0H ;計數(shù)器0端口地址</p><p&

32、gt;　　MOV AL,60 ;將計數(shù)初值N=60寫入計數(shù)器0</p><p>　　OUT DX,AH </p><p><b>　　6、心得體會</b></p><p>　　在這一周的微機(jī)原理課程設(shè)計里，我們小組完成了競賽搶答器的設(shè)計，基本實(shí)現(xiàn)所有功能，通過這短短一周的

33、實(shí)踐，我們鍛煉了自己動手設(shè)計軟硬件的能力，大家分工明確，合作愉快，雖然我們每個人的分工很細(xì)致，但是在編寫程序以及調(diào)試過程中還是遇到了很多問題，在同組同學(xué)和其他同學(xué)以及老師的幫助下，我們發(fā)現(xiàn)問題的所在，并進(jìn)行修改，按時完成設(shè)計內(nèi)容。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我們了解到，即使書本上的知識掌握的更好，在將它付諸實(shí)踐時，還是會遇到各種各樣的問題。這次課程設(shè)計就是一次對自己所學(xué)知識的總結(jié)和綜合應(yīng)用，使我們對微

34、機(jī)原理這門課程有了更深的了解。</p><p><b>　　7、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李順增，《微機(jī)原理及接口技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年第一版</p><p>　　[2] 馮博琴，《微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)》，清華大學(xué)出版社</p><p>　　[3]王遠(yuǎn)，《模擬電子技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社&

35、lt;/p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　程序2</b></p><p>　　;程序名字:搶答器;功能:用戶鍵(即搶答者):p32,p33;主持人鍵:p34,;用法:1.主持人按開啟鍵,以示開始;2.用戶搶答,若到了10秒還沒有按鍵就退出;3.顯示用戶號;4.等待主持人清除顯示;5.清除后

36、蜂鳴,以示慶祝xsdat bit p1.4     ;定義驅(qū)動74164的數(shù)據(jù)腳為p1.4xsclk bit p1.5     ;74164的時鐘gw     bit p1.0     ;個位顯示控制腳sw     bit p1.1

37、     ;十位;#############################################org 00hajmp mainorg 0bhajmp t0rup   ;定時10秒鐘,預(yù)防主持人已經(jīng)按了開啟鍵后無用戶按鍵而死機(jī)org 1bhajmp t1rup   ;用于喇叭響0.5秒鐘org 30hmain: mov sp,#

38、4fh       mov r3,#0    ;用于顯示       mov r4,#0    ;用于定時,r2:蜂鳴       mov p0,#0ffh