微機原理課程設計報告---競賽搶答器的設計

1、<p>　　《微機原理及接口技術》</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題目：競賽搶答器的設計</p><p><b>　　1、設計目的</b></p><p>　　1）了解競賽搶答器的設計原理和方法。</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、設計內容及步驟</b></p><p><b>　　1）設計要求</b></p><p>　?。?）可供4組同時搶答，由按鈕控制。</p><p>　　（2）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>　?。?）對搶答后的回答時間進行計時控制，如回答超時，則以音響報警。</p><p><b>　　2） 撰寫設計報告</b></p><p>　?。?）各個硬件模塊設計和原理圖</p><p>　　（2）各個軟件模塊設計和流程圖</p><p><b>　　4、硬件設

5、計</b></p><p><b>　　1）總體設計</b></p><p>　　由于本次實驗要用到數(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>　　經過小組成員討論，認為本實驗的關鍵是準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中。當主持人啟動搶答過程后，微機通過該并行輸入口循環(huán)對4路搶答信號進行采樣。當采樣到那一組的搶答信號已經發(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行設計。</p><p>　　圖1 路搶答按鈕電路</p><p>　　由圖可知,當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,而當微機采樣到這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)實出來.在實驗中,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)光二級管點亮以示該組選手犯規(guī)。</p><p>　　綜上所述，本實驗的硬件電路可參考下圖3示的硬件結構示意圖進行設計。</p><p>　　圖2 硬件結構示意圖</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>　　實驗原理圖見附錄一。</p><p><b>　　2）芯片介紹</b></p><p><b>　?。?）8255芯片</b></p><p>　　8255A內部有3個相互獨立的8位數(shù)據(jù)端口，即端口A﹑端口

10、B﹑端口C。設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。</p><p>　　端口A對應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)進行鎖存。</p><p>　　在使用中，端口A﹑端口B和端口C可以相互獨立，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公司生產的微型計算機通用外圍芯片之一。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。片內有3個獨立的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)實現(xiàn)定時，又可對外部事件進行計數(shù)。可由軟件或硬件控制開始計數(shù)或停止計數(shù)。</p><p>　　圖4

14、 8253引腳圖</p><p><b>　　5、軟件設計</b></p><p><b>　　1）主程序設計</b></p><p>　　實驗的軟件設計可以分為主程序﹑啟動中斷服務程序和定時中斷服務程序三部分。</p><p>　　啟動中斷服務程序完成的任務較單一，只需要對啟動標志進行記錄。例如，

15、可以在主程序中設置一個啟動標志并清0，當啟動按鈕被按下后，系統(tǒng)進入中斷服務程序。這時，只需要在中斷服務程序中將啟動標志置1即可，系統(tǒng)在返回主程序后將查詢該標志，以確定搶答是否開始。</p><p>　　在主程序中，當判斷有搶答鈕被按下時，需要判斷啟動標志是否為1，如果系統(tǒng)還沒有啟動，則搶答結果為無效，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、答回答時間進行初始化賦值，當回答開始后，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說明已復位</p><p>　　CMP AH,FFH ;轉到初始狀態(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>　　在這一周的微機原理課程設計里，我們小組完成了競賽搶答器的設計，基本實現(xiàn)所有功能，通過這短短一周的

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

34、機原理這門課程有了更深的了解。</p><p><b>　　7、參考文獻</b></p><p>　　[1]李順增，《微機原理及接口技術》，機械工業(yè)出版社，2006年第一版</p><p>　　[2] 馮博琴，《微型計算機原理及接口技術》，清華大學出版社</p><p>　　[3]王遠，《模擬電子技術》，機械工業(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,預防主持人已經按了開啟鍵后無用戶按鍵而死機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