微機原理課程設(shè)計報告---搶答器的設(shè)計.doc

微機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計報告題目：競賽搶答器的設(shè)計學(xué) 院： 中北大學(xué)信息與通信工程 專 業(yè)： 通信工程 小組成員： 指導(dǎo)教師： 丁永紅 2008 年 06 月 23 日1、設(shè)計目的1）了解競賽搶答器的設(shè)計原理和方法。 2）掌握定時/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。2、所用元器件1）80X86系列微機一臺。2）定時、計數(shù)器、并行接口芯片。3）基本TTL電路芯片，七段數(shù)碼管。3、設(shè)計內(nèi)容及步驟1）設(shè)計要求（1）可供4組同時搶答，由按鈕控制。（2）能顯示出最先搶答的組號，而對其他組的搶答不予理睬。（3）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）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。 2） 撰寫設(shè)計報告（1）各個硬件模塊設(shè)計和原理圖（2）各個軟件模塊設(shè)計和流程圖4、硬件設(shè)計1）總體設(shè)計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。經(jīng)過小組成員討論，認(rèn)為本實驗的關(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位并行輸入口接至微機中。當(dāng)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(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行設(shè)計。 +5V1圖1 路搶答按鈕電路由圖可知,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)微機采樣到這4位數(shù)據(jù)不為0時,則表示有一組獲得了搶答機會,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.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(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。由于本系統(tǒng)要求對犯規(guī)的組亮紅燈警告，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)光二級管點亮以示該組選手犯規(guī)。綜上所述，本實驗的硬件電路可參考下圖3示的硬件結(jié)構(gòu)示意圖進行設(shè)計。微機擴展總線插孔AB譯碼電路并行接口定時器驅(qū)動器七段數(shù)碼顯示器犯規(guī)指示LED搶答按鈕電路時鐘電路啟動按鈕及電路4由于本系統(tǒng)要求對犯規(guī)的組亮紅燈警告，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)光二級管點亮以示該組選手犯規(guī)。在設(shè)計中可以采用中斷的方式輸入啟動按鍵的狀態(tài)，為此可以將啟動按鍵信號直接接到微機的某根中斷請求線上。綜上所述，本實驗的硬件電路可參考下圖1示的硬件結(jié)構(gòu)示意圖進行設(shè)計。圖2 硬件結(jié)構(gòu)示意圖其中8255與8086連接圖如下圖4圖3 8086與8255連接圖實驗原理圖見附錄一。2）芯片介紹（1）8255芯片8255A內(nèi)部有3個相互獨立的8位數(shù)據(jù)端口，即端口A端口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。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。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。端口C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。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)進行鎖存。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。方式選擇控制字D7D6D5D4D3D2D1D0A組方式A口1 輸入0輸出PC7PC41輸入0輸出B組方式0方式01方式1B口1輸入0輸出PC3PC01輸入0輸出1有效標(biāo)志位00方式001方式11方式2(2）8253芯片8253的主要性能：8253可編程定時/計數(shù)器芯片時Intel公司生產(chǎn)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(nèi)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05MHz。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)。圖4 8253引腳圖5、軟件設(shè)計1）主程序設(shè)計實驗的軟件設(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。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)志進行記錄。例如，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。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，還要對搶答回答時間進行初始化賦值，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。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。主程序設(shè)置中斷向量和回答問題時間定時器及并行口初始化將時間計數(shù)器及啟動標(biāo)志清0開中斷采并行口數(shù)據(jù)為0嗎？啟動標(biāo)志=1嗎？判斷搶答組號將搶答組發(fā)光二極管點亮判斷哪一組為搶答組將搶答組號送顯示搶答時間到了嗎？輸出響鈴信號提示超時繼續(xù)搶答比賽嗎？系統(tǒng)返回NYYYNYN圖5 主程序流程圖2）主程序顯示最先搶答組號及是否犯規(guī)程序 AAA:MOV AL,85H ;8255A的方式控制字，A口輸出，B口輸入MOV DX,04A6H ;控制口的地址送DXOUT DX,AL ;初始化8255AAA：MOV DX，04A2HIN AH，DX ;讀PC3是否為0 AND AH,40H ;如果為零，說明搶答開始 CMP AH,00H ;轉(zhuǎn)到讀PB口的程序 JZ AA0 ;PB口低電平有效 JNZ AA6 AA0:MOV DX,04A2H ;讀B口的數(shù)據(jù)IN AL,DX CMP AL,FFH ;讀PB口值是否為FFHJZ AA0 ;如果是，表示沒人搶答，繼續(xù)等CMP AH,FEH ;1號搶答成功JZ AA1CMP AH,FDH ;2號搶答成功JZ AA2CMP AH,FDH ;3號搶答成功JZ AA3CMP AH,F7H ;4號搶答成功JZ AA4AA1:MOV DX,04A0HMOV AL,79H ;顯示1JMP AA5AA2:MOV DX,04A0HMOV AL,24H ;顯示2JMP AA5AA3:MOV DX,04A0HMOV AL,30H ;顯示3JMP AA5AA4:MOV DX,04A0HMOV AL,19H ;顯示4JMP AA5AA5:MOV DX,04A6H IN AH,DX ;讀PC3是否為1 OR AH,DFH ;如果為1說明已復(fù)位 CMP AH,FFH ;轉(zhuǎn)到初始狀態(tài)，否者等待 JZ AAA JNZ AA5AA6: MOV DX,04A2H ;讀B口的數(shù)據(jù)IN AL,DX CMP AL,FFH ;讀PB口值是否為FFHJZ AA ;如果是，表示沒人搶答犯規(guī)，繼續(xù)等CMP AH,FEH ;1號搶答犯規(guī)MOV DX,04A6HMOV AL,09H ;LED1亮CMP AH,FDH ;2號搶答犯規(guī)MOV DX,04A6HMOV AL,0AH ;LED2亮CMP AH,FDH ;3號搶答犯規(guī)MOV DX,04A6H MOV AL,0DH ;LED3亮 CMP AH,F7H ;4號搶答犯規(guī)MOV DX,04A6H MOV AL,0FH ;LED4亮8253初始化程序AA7:MOV AL,15H ;寫方式控制字（設(shè)計數(shù)器0工作于方式2）MOV DX,04B6H ;控制口地址OUT DX,AL ;控制字送8253控制寄存器MOV DX,04B0H ;計數(shù)器0端口地址MOV AL,60 ;將計數(shù)初值N=60寫入計數(shù)器0OUT DX,AH 6、心得體會在這一周的微機原理課程設(shè)計里，我們小組完成了競賽搶答器的設(shè)計，基本實現(xiàn)所有功能，通過這短短一周的實踐，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，并進行修改，按時完成設(shè)計內(nèi)容。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，使我們對微機原理這門課程有了更深的了解。7、參考文獻1李順增，微機原理及接口技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2006年第一版2 馮博琴，微型計算機原理及接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社3王遠(yuǎn)，模擬電子技術(shù)，機械工業(yè)出版社8、任務(wù)分工（具體到某些模塊）0506240117 劉軒 負(fù)責(zé)用七段數(shù)碼管顯示出最先搶答組號0506240141 孟令章 負(fù)責(zé)用七段數(shù)碼管顯示出最先搶答組號0506240107 李影 負(fù)責(zé)犯規(guī)控制0506240120 葛晶 負(fù)責(zé)犯規(guī)控制0506240103 侯久俊 負(fù)責(zé)計時控制0506240110 于佳 負(fù)責(zé)計時控制附錄程序2;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 ;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org 1bhajmp t1rup ;用于喇叭響0.5秒鐘org 30hmain: mov sp,#4fh mov r3,#0 ;用于顯示 mov r4,#0 ;用于定時,r2:蜂鳴 mov p0,#0ffh mov p3,#0ffh mov ie,#8ah mov tmod,#11h mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h ;每50ms中斷一次 mov th1,#3ch mov tl1,#0b0h ;每50ms中斷一次 mov a,p3 orl a,#11110011b cjne a,#0ffh,main ;以免有一或多個用戶一直按住鍵loop0:jb p3.4,loop0 mov p0,#0 ;主持開啟鍵:p3.4,表示搶答開始 setb tr0 ;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loop1:cjne r4,#200,ll;檢測用戶按鍵,若定時10s時間到了,即結(jié)束本次搶答 ajmp main ll: mov a,p3 orl a, #11110011b cjne a,#0ffh,ff ajmp loop1 ;等待用戶按鍵 ff:clr tr0 ;若有用戶按鍵,就清除定時 rrc a rrc aloop4:rrc a inc r3 jc loop4 ;將對應(yīng)用戶按鍵轉(zhuǎn)化成用戶號nn: acall display jb p3.4,nn ;等待主持人清除 acall delay kk: jnb p3.4,kk ;等待主持人放開,以免主持人開啟鍵與清除鍵相混淆 acall delay acall fm ;蜂鳴,以做慶祝,同時將p0口全滅 mov p0,#0ffh ajmp main;#fm: ;蜂鳴 setb tr1 clr p3.7loop2:cjne r5,#20,tt mov r5,#0 ;清零以備下次使用 setb p3.7 ;關(guān)閉揚聲器,以免使它處于導(dǎo)通狀態(tài)而不能發(fā)聲 ;用 cpl 反轉(zhuǎn)驅(qū)動三極管的通斷來發(fā)聲要注意， ;在停止發(fā)聲時一定要關(guān)閉三極管，不要讓三極管長期處在導(dǎo)通狀態(tài)！ ;否則耗電很大，三極管發(fā)熱嚴(yán)重，從而引起聲音變小或無聲。 clr tr1 rettt: cpl p3.7 mov r1,#122 djnz r1,$ ; 蜂鳴器都有諧振頻率，一般在2kHz左右，不在這個范圍聲音就很小 ajmp loop2;#t0rup:mov tl0,#0b0h ;用于防死機定時 mov th0,#3ch inc r4 reti;#t1rup: ;用于蜂鳴定時 mov tl1,#0b0h mov th1,#3ch inc r5 r