微機(jī)原理課設(shè)——數(shù)字搶答器.doc

微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)題目： 競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì) 系 別 電氣工程系 班級(jí) 繼電本095 學(xué)生姓名 劉洪碩 學(xué)號(hào) 2009205515 指導(dǎo)教師 曲樂(lè)聲,蹤念品 職稱 講師,工程師 起止日期：2012年06月11日起至2012年06月15日止沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)題目： 競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì) 系 別 電氣工程系 班級(jí) 繼電本095 學(xué)生姓名 劉洪碩 學(xué)號(hào) 2009205515 指導(dǎo)教師 曲樂(lè)聲,蹤念品 職稱 講師,工程師 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn)： 微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室(F106) 任 務(wù) 下 達(dá) 時(shí) 間：2012 年06 月4日 起止日期：2012年06月11日起至2012年06月15日止 教研室主任 王健 2012年5月28日批準(zhǔn) 一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生更進(jìn)一步掌握微機(jī)原理及應(yīng)用課程的有關(guān)知識(shí)，提高應(yīng)用微機(jī)解決問(wèn)題的能力，加深對(duì)微機(jī)應(yīng)用的理解。通過(guò)查閱資料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行軟、硬件的設(shè)計(jì)，使學(xué)生初步掌握應(yīng)用微機(jī)解決問(wèn)題的步驟及方法。為以后學(xué)生結(jié)合專業(yè)從事微機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)的原始資料及依據(jù) 查閱微機(jī)原理的教材、試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等參考資料，進(jìn)一步熟悉微機(jī)的基本原理、常用芯片的基本特性，并著重研究可編程并行芯片8255、8254的原理及應(yīng)用。 運(yùn)用8255的輸入輸出功能實(shí)現(xiàn)搶答的基本目的及8段數(shù)碼管的數(shù)字顯示功能；運(yùn)用8254的分頻功能，實(shí)現(xiàn)搶答后不同的提示音樂(lè)。三、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及要求 內(nèi)容: 利用微機(jī)原理試驗(yàn)箱的8255單元和LED數(shù)碼管，模擬競(jìng)賽搶答器。 要求: 通過(guò)按鈕等方式，完成搶答器的基本要求，即可以區(qū)分哪組選手先完成搶答。1. 接口設(shè)計(jì)：根據(jù)所選題目和所用的接口電路芯片設(shè)計(jì)出完整的接口電路,并在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成電路的連接和調(diào)試通過(guò)。2. 程序設(shè)計(jì)：要求畫(huà)出程序框圖，設(shè)計(jì)出全部程序并給出程序設(shè)計(jì)說(shuō)明和程序注釋。 可選: 運(yùn)用8段顯示器顯示搶答選手編號(hào)、運(yùn)用8254及揚(yáng)聲器發(fā)出搶答提示音。 發(fā)揮: 運(yùn)用8254使每組搶答到之后發(fā)出不同音階的提示音，從而從聲音上區(qū)分最先完成搶答的選手。四、對(duì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)內(nèi)容、格式、字?jǐn)?shù)的要求 1.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計(jì)成果的載體，主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)備器材、設(shè)計(jì)原理及內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟或程序?qū)崿F(xiàn)方法、遇到的問(wèn)題及解決方法、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等，一般不應(yīng)少于3000字（不包括程序清單）。2.在適當(dāng)?shù)奈恢门浜舷鄳?yīng)的功能模塊圖、程序流程圖、程序界面效果圖等圖表進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書(shū)寫(xiě)工整，裝訂整齊。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容不允許抄襲和復(fù)印，否則取消設(shè)計(jì)成績(jī)。4. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)打印采用A4紙，頁(yè)邊距為20mm。正文采用宋體小四字，行間距18磅。中文大標(biāo)題采用黑體小三號(hào)字，一級(jí)節(jié)標(biāo)題采用黑體小四號(hào)字，二級(jí)節(jié)標(biāo)題采用黑體小四號(hào)字，標(biāo)題與圖題采用宋體五號(hào)字。5. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)裝訂順序?yàn)椋悍饷?、任?wù)書(shū)、成績(jī)?cè)u(píng)定表、摘要及關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。五、 設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交成果的種類、數(shù)量、質(zhì)量等方面的要求；1提交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。2提交設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)圖紙或圖表（如接口電路原理圖等）。3作品的使用或操作說(shuō)明六、時(shí)間進(jìn)度安排；順序階段日期計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容備注11天查閱資料23天設(shè)計(jì)及調(diào)試30.5天成績(jī)?cè)u(píng)定40.5天書(shū)寫(xiě)報(bào)告七、主要參考資料（文獻(xiàn)）。、微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用王慶利 主編 西安電子科技大學(xué)出版社、微機(jī)原理與接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社、微型計(jì)算機(jī)原理與匯編語(yǔ)言電子工業(yè)出版社、微機(jī)原理與應(yīng)用大連理工大學(xué)出版社、微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用李伯成 主編 西安電子科技大學(xué)出版社沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表系（部）： 電氣工程系 班級(jí)： 繼電本095 學(xué)生姓名： 劉洪碩 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 審 意 見(jiàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評(píng) 分加權(quán)分調(diào)研論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn),收集資料；能制定課程設(shè)計(jì)方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說(shuō)明書(shū)的質(zhì)量說(shuō)明書(shū)立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評(píng)審成績(jī)（加權(quán)分合計(jì)乘以12） 分加權(quán)分合計(jì)指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日評(píng) 閱 教 師 評(píng) 審 意 見(jiàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評(píng) 分加權(quán)分查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說(shuō)明書(shū)的質(zhì)量說(shuō)明書(shū)立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范。0.35432評(píng)閱教師評(píng)審成績(jī)（加權(quán)分合計(jì)乘以8）分加權(quán)分合計(jì)評(píng) 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 總 評(píng) 成 績(jī)分摘要搶答器是在競(jìng)賽、文體娛樂(lè)活動(dòng)（搶答活動(dòng)）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答者的機(jī)器。通過(guò)搶答者的指示燈顯示、數(shù)碼顯示和提示聲音等手段指示出第一搶答者。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使人們學(xué)科學(xué)，學(xué)技術(shù)，學(xué)知識(shí)的手段多種多樣，搶答器作為一種強(qiáng)大工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)能力競(jìng)賽場(chǎng)合，例如選拔人才、評(píng)選優(yōu)勝及各種智力競(jìng)賽等。目前知識(shí)競(jìng)賽之類的活動(dòng)愈加頻繁，凡是有知識(shí)競(jìng)賽類的活動(dòng)那么也就必然離不開(kāi)搶答器。針對(duì)主持人提出的問(wèn)題，各組一般要進(jìn)行必答和搶答，對(duì)于搶答，要判定哪組先按鍵，為了公正，這就要有一種邏輯電路搶答器作為裁判員。這種數(shù)字搶答器杜絕了人為因素的影響，實(shí)現(xiàn)了搶答公平公正的原則。所以操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型數(shù)字搶答器將流行于各類競(jìng)賽中，成為小規(guī)模知識(shí)競(jìng)賽的首選。本設(shè)計(jì)就是利用了微機(jī)原理課程中學(xué)到的微機(jī)原理知識(shí)，運(yùn)用8086CPU及8254、8255等元件設(shè)計(jì)的可供8人同時(shí)搶答，具有顯示選手編號(hào)、提示選手聲音的競(jìng)賽搶答器。關(guān)鍵詞: 競(jìng)賽搶答器、微機(jī)原理、顯示選手編號(hào)、發(fā)出提示聲音、8255及825428微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)目錄第一章：概述1設(shè)計(jì)題目：1設(shè)計(jì)目的：1設(shè)備器材：1第二章：設(shè)計(jì)原理2設(shè)計(jì)原理：2元器件功能特性：22.1.1 8086 CPU簡(jiǎn)介22.1.2 8086主要特性22.1.3 8086CPU寄存器結(jié)構(gòu)32.1.3.1 通用寄存器42.1.3.2 指針和變址寄存器42.1.3.3 段寄存器42.1.3.4 專用寄存器52.1.3.5 狀態(tài)標(biāo)志位52.1.3.6 控制標(biāo)志位52.1.4 CPU引腳圖52.2可編程并行接口接口芯片8255A72.2.1 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)72.2.2 8255A主要的外部引腳72.2.3 8255A工作方式82.2.4 8255A方式控制字格式82.3可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器825482.3.1 8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)82.3.2 8254的外部引腳82.3.3 8254的工作方式92.3.4 8254方式控制字格式9第三章：系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1 硬件設(shè)計(jì)：103.1.1 各芯片與CPU的連接:103.1.2各芯片之間的連接和與外設(shè)的連接:103.2 軟件設(shè)計(jì)：123.2.1 程序流程123.2.2 子程序清單：143.2.2.1 芯片8255初始化：143.2.2.2 芯片8254初始化：143.2.2.3獲取選手號(hào)碼子程序：143.2.2.4數(shù)碼管顯示子程序：153.2.2.5揚(yáng)聲器奏樂(lè)程序：163.2.2.5.1 奏樂(lè)頻率、時(shí)間表：163.2.2.5.2 奏樂(lè)選擇調(diào)用頻率表、時(shí)間表、程序：173.2.2.5.3 音樂(lè)演奏程序：18第四章：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)19第五章：遇到的問(wèn)題及解決方法21第六章：程序清單22總結(jié)28參考文獻(xiàn)：29第一章：概述設(shè)計(jì)題目： 競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)目的： 運(yùn)用所學(xué)的微機(jī)原理課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)可供8人使用的競(jìng)賽搶答器，從而加深對(duì)計(jì)算機(jī)原理的理解、加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力。設(shè)備器材： PC機(jī)一臺(tái)，TD試驗(yàn)箱一個(gè)（主要用到器件為：8086CPU一片、8254一片、8255一片、開(kāi)關(guān)一排、8段LED顯示器一片、揚(yáng)聲器一片）任務(wù)分析：該任務(wù)可分為兩個(gè)主要部分：第一部分為8255接受輸出部分。該部分主要完成對(duì)選手按鍵信號(hào)的采集與封閉，以及對(duì)信號(hào)處理，在8段顯示器上顯示選手編號(hào)。第二部分為8254發(fā)聲不分。該部分在接受到個(gè)組選手的案件訊息后，根據(jù)8255的判斷，發(fā)出不同的提示音，從而達(dá)到從聽(tīng)覺(jué)上區(qū)分選手的目的。第二章：設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理： 8255采用90H運(yùn)行方式，即PA口為輸入，PB、PC均為輸出。將8個(gè)搶答器按鍵連接到8255芯片的PA0PA7，當(dāng)8組均未按下?lián)尨鸢粹o時(shí)，送入到并行接口的8位搶答狀態(tài)都是0，當(dāng)檢測(cè)到按鍵發(fā)生變化時(shí)，即微機(jī)采樣到這8位數(shù)據(jù)不為0時(shí)，微機(jī)通過(guò)該并行輸入口循環(huán)對(duì)8路搶答信號(hào)進(jìn)行采樣。當(dāng)采樣到哪一組的搶答信號(hào)已經(jīng)發(fā)出，則記錄下該組的組號(hào)，從PB口輸出組號(hào)所對(duì)應(yīng)的LED數(shù)碼管段碼，在LED顯示器上顯示選手編號(hào)。同時(shí)，采集到的按鍵信息傳遞到8254芯片中，根據(jù)按鍵信息提取相應(yīng)的頻率碼，經(jīng)計(jì)算后傳輸?shù)綋P(yáng)聲器，從而響起不同的音樂(lè)。揚(yáng)聲器音樂(lè)結(jié)束后，若系統(tǒng)檢測(cè)到按鍵信息全為0時(shí)，表明選手已經(jīng)把按鍵退下，則系統(tǒng)重新開(kāi)始檢測(cè)按鍵狀態(tài)，進(jìn)入下一個(gè)搶答環(huán)節(jié)。元器件功能特性：2.1.1 8086 CPU簡(jiǎn)介由于此系統(tǒng)最終要在西安唐都科教儀器出品的32位微機(jī)機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)TD-PITE/PITC上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故設(shè)計(jì)硬件配置時(shí)采用Intel8086，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的硬件配置都以此為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)選用。Intel8086是16位的微處理器（理論學(xué)習(xí)中為8088，其內(nèi)部總線為16位，外部總線為8位，故稱為準(zhǔn)16位微處理器），它采用HMOS工藝40條引腳封裝。8086工作時(shí)使用5V電源，時(shí)鐘頻率5MHz（8086-1為10MHz，8086-2為8MHz）它有20根地址線，故可尋址的內(nèi)存空間為1MB。2.1.2 8086主要特性Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微處理器，具體如下主要特性：(1) 8086CPU數(shù)據(jù)總線為16位，8088CUP數(shù)據(jù)總線為8位。 (2) 地址總線都是20位，低16位用于數(shù)據(jù)總線復(fù)用，可直接尋址為1MB的存儲(chǔ)空間。 (3) 有16位的端口地址，可以尋址64KB的I/O端口。(4) 有99條基本指令，指令功能強(qiáng)大(5) 有9種基本尋址方式。(6) 可以處理內(nèi)部和外部中斷，外部中斷源多達(dá)256個(gè)。(7) 兼容性好，與80*86，8085在源程序一級(jí)兼容。(8) 8086/8088標(biāo)準(zhǔn)主頻為5MHz，8086/8088-2主頻為8MH。(9)支持單處理器或多處理器系統(tǒng)工作。實(shí)驗(yàn)中是以Intel386EX微處理器為核心，來(lái)模擬8086處理器來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試工作。2.1.3 8086CPU寄存器結(jié)構(gòu)8086CPU中有14個(gè)16位的寄存器,其中有4個(gè)16位的通用寄存器,2個(gè)16位指針寄存器,2個(gè)16位變址寄存器,1個(gè)16位指令指針及1個(gè)16位標(biāo)志寄存器(僅用9位)。AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI隊(duì)列總線數(shù)據(jù)總線地址總線暫存器T標(biāo)志寄存器FRALUEU控制器地址加法器總線邏輯控制AXBXCXDX通用寄存器CSDSSSESIP暫存器外部總線ALU數(shù)據(jù)總線指令預(yù)取隊(duì)列緩沖器執(zhí)行單元(EU) 總線接口單元(BIU)圖21 CPU8086內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1.3.1 通用寄存器通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，計(jì)數(shù)寄存器CX，數(shù)據(jù)寄存器DX四個(gè)寄存器，位于CPU的EU中，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可存放16位操作數(shù)。 表21 通用寄存器的特殊用途和隱含屬性寄存器名稱特殊用途及隱含性質(zhì)AX在輸入輸出指令中作數(shù)據(jù)寄存器，不能隱含在乘法指令中存放被乘數(shù)或乘積，在除法指令中存放被除數(shù)或商，能隱藏AH在LAHF指令中，作目標(biāo)寄存器，能隱藏AL在輸入/輸出指令中作數(shù)據(jù)寄存器，不能隱藏在十進(jìn)制運(yùn)算指令中作累加器，能隱含在XLAT指令中作累加器，能隱含BX在間接尋址中作基址寄存器，不能隱含在XLAT指令中作基址寄存器，能隱含CX在串操作指令和LOOP指令中做計(jì)數(shù)器，能隱含CL在移位/循環(huán)移位指令中作移位次數(shù)計(jì)數(shù)器，不能隱含DX在字乘法/除法指令中存放乘積高位或被除數(shù)高位或余數(shù)，能隱含在間接尋址的輸入/輸出指令中作地址寄存器，不能隱含2.1.3.2 指針和變址寄存器指針和變址寄存器包括：堆棧指針SP、基址指針BP、源變址寄存器SI、和目的變址寄存器DI四個(gè)16位寄存器，可以來(lái)存放數(shù)據(jù)和地址。表22 指針和變址寄存器的特殊用途和隱含性質(zhì)寄存器名稱特殊用途及隱含性質(zhì)SI在字符串運(yùn)算指令中作源變址寄存器，能隱含在間接尋址中作變址寄存器，不能隱含DI在字符串運(yùn)算指令中作目標(biāo)變址寄存器，能隱含在間接尋址中作變址寄存器，不能隱含BP在間接尋址中基址指針，不能隱含SP在堆棧操作中作堆棧指針，能隱含2.1.3.3 段寄存器段寄存器包括：代碼段寄存器CS，用于存放當(dāng)前代碼段的段地址；數(shù)據(jù)段寄存器DS，用于存放當(dāng)前數(shù)據(jù)段的段地址；附加段寄存器ES，用于存放當(dāng)前附加段的地址；堆棧段寄存器SS，用于存放當(dāng)前堆棧段的段地址。這些段寄存器彼此不能互換，每個(gè)段寄存器在8086存儲(chǔ)尋址空間中規(guī)定了64KB的存儲(chǔ)快。該64KB存儲(chǔ)快叫做段寄存器的當(dāng)前段。2.1.3.4 專用寄存器指令指針寄存器（IP）：用來(lái)存放要取的下一條指令在當(dāng)前代碼段中的偏移地址，程序不能直接訪問(wèn)IP，在程序運(yùn)行過(guò)程中，BIU可修改IP中內(nèi)容。指令指針寄存器每執(zhí)行一次取操作，將自動(dòng)加1，使它指向下一條要取內(nèi)存。標(biāo)志寄存器（FR）：盡定義了9位，其中6位用作狀態(tài)標(biāo)志，3位用作控制標(biāo)志。 D15 D12 D4 D2 D0OFDFIFTFSFZFAFPFCF2.1.3.5 狀態(tài)標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志CF：當(dāng)前加法運(yùn)算有進(jìn)位，減法運(yùn)算有借位時(shí)，CF=1，否則CF=0。輔助進(jìn)位標(biāo)志AF：在字節(jié)操作時(shí)，低4位向高4位有進(jìn)位（加法）或有借位（減法）；在字操作時(shí)，低字節(jié)向高字節(jié)有進(jìn)位（加法）或有借位（減法）時(shí)，則，AF=1，否則AF=0。奇偶校驗(yàn)標(biāo)志PF：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果低8位“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，PF=1，否則PF=0。零標(biāo)志ZF：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為0時(shí)，ZF=1，否則ZF=0。溢出標(biāo)志OF：在有符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算時(shí)，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果有溢出時(shí)，OF=1，否則0F=0。符號(hào)標(biāo)志SF：在有符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算時(shí)，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，SF=1，否則SF=0。2.1.3.6 控制標(biāo)志位方向標(biāo)志DF：當(dāng)DF=0時(shí)，在串操作指令中，進(jìn)行自動(dòng)增址操作；當(dāng)DF=1時(shí)，在串操作指令中，進(jìn)行自動(dòng)減址操作。中斷允許標(biāo)志IF：當(dāng)IF=0時(shí)，禁止響應(yīng)可屏蔽中斷；當(dāng)IF=1時(shí)，允許響應(yīng)可屏蔽中斷。2.1.4 CPU引腳圖VccAD15AD16/S3AD17/S4AD18/S5AD19/S6SSO(HIGH)MN/MXRDHOLD(RQ0/GT0)HLDA(RQ1/GT1)WRM/IO(S2)DT/R(S1)DEN(S0)ALE(QS0)INTA(QS1)TESTREADYREST1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21 GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGND 圖22 CPU8086引腳圖 表23 8086CPU引腳說(shuō)明AD0AD15分時(shí)復(fù)用的雙向、三態(tài)地址/數(shù)據(jù)線AD19/S6AD16/S3分時(shí)復(fù)用，輸出引腳NMI(17)輸入，非可屏蔽請(qǐng)求INTR(18)輸入，可屏蔽請(qǐng)求CLK(19)輸入，時(shí)鐘GND(20)(1)地線（兩個(gè)）REST(21)輸入，復(fù)位READY(22)準(zhǔn)備就緒，輸入TEST(23)輸入，測(cè)試低電平有效INTA(QS1)(24)輸出，中斷響應(yīng)ALE(QS0)(25)輸出，地址鎖存允許DEN(S0)(26)三態(tài)輸出，數(shù)據(jù)允許信號(hào)DT/R(S1)(27)三態(tài)輸出，數(shù)據(jù)發(fā)送/接收控制信號(hào)M/IO(S2)(28)三態(tài)輸出，存儲(chǔ)器/IO端口WR(LOCK)(29)三態(tài)輸出，寫(xiě)HLDA(RQ1/GT1)(30)總線請(qǐng)求響應(yīng)，輸出HOLD(RQ0/GT0)(31)輸入總線請(qǐng)求RD(32)三態(tài)輸出，讀MN/MX(33)決定工作模式BHE/S7(34)三態(tài)輸出，高8位數(shù)據(jù)有效/狀態(tài)復(fù)用2.2可編程并行接口接口芯片8255A2.2.1 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A芯片是一個(gè)采用NMOS工藝制造的40引腳雙列直插式（DIP）封裝組件。8255A有3個(gè)8位數(shù)據(jù)端口，即A口、B口及C口，它們都可以分別作為輸入口或輸出口使用；A組控制與B組控制；讀寫(xiě)控制邏輯；數(shù)據(jù)總路線緩沖器。2.2.2 8255A主要的外部引腳圖2 8255A引腳圖PA7PA0：A口的8條IO線。8條線只能同時(shí)作為輸入或輸出，不能分開(kāi)使用，可設(shè)置成雙向口，也只有A口允許這樣做。PB7PB0：B口的8條IO線。不可以設(shè)置成雙向口，其它和A口一樣。PC7PC0：C口的8條IO線。不可以設(shè)置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，這兩組可以任意設(shè)置為輸入或輸出。除了作為獨(dú)立的IO線外，C口還經(jīng)常為A口、B口服務(wù)，配合A口、B口作聯(lián)絡(luò)線使用。A1、A0：端口地址選擇信號(hào)。用于選擇8255A的3個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制口。當(dāng)A1A0=00時(shí)，選擇端口A；為01時(shí)，選擇端口B；為10，選擇端口C；為11時(shí)，選擇控制口。2.2.3 8255A工作方式方式0：基本的輸入輸出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。2.2.4 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 輸出1 輸入0 輸出1 輸入0方式01方式10 輸出1 輸入0 輸出1 輸入2.3可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器82542.3.1 8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8254采用NMOS工藝制成，有24個(gè)引腳，所有輸入、輸出端均TTL電平兼容，單一電源（Vcc=+5V）供電，最高計(jì)數(shù)速率為2.6MHz。它包括3個(gè)計(jì)數(shù)器（即計(jì)數(shù)器0、1、2）、數(shù)據(jù)總路線緩沖器、讀寫(xiě)邏輯以及控制寄存器等4個(gè)部分。2.3.2 8254的外部引腳圖3 8254引腳圖A1、A0：地址輸入線，用來(lái)址8253內(nèi)部的4個(gè)端口，即3個(gè)計(jì)數(shù)器和1個(gè)控制字寄存器與CPU系統(tǒng)地址線相連。CLK0、CLK1：時(shí)鐘脈沖輸入端，用于輸入定時(shí)脈沖或計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。CLK可以是系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖，也可以由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻或者其他脈沖源提供。當(dāng)用于定時(shí)時(shí)，這個(gè)脈沖必須是均勻的、連續(xù)的、周期精確的，而用于計(jì)數(shù)時(shí)，這個(gè)脈沖可以是不均勻的、斷續(xù)的、周期不定的。GATE0、GATE1：門(mén)控輸入端，用于外部控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)和停止計(jì)數(shù)的操作。兩個(gè)或兩個(gè)以上計(jì)數(shù)器連用時(shí)，可用此信號(hào)同步，也可用于與外部某信號(hào)的同步。OUT0、OUT1：計(jì)數(shù)輸出，當(dāng)計(jì)數(shù)器從初值開(kāi)始完成計(jì)數(shù)操作進(jìn)，OUT引腳輸出相應(yīng)的信號(hào)。2.3.3 8254的工作方式方式0：減1計(jì)數(shù)到0，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。方式3：減1計(jì)數(shù)到初值的12，方波發(fā)生器。2.3.4 8254方式控制字格式表2 8254方式控制字D7 D6D5 D4D3 D2 D1D000 選計(jì)數(shù)器001 選計(jì)數(shù)器110 選計(jì)數(shù)器200 計(jì)數(shù)器鎖存01 只讀寫(xiě)低8位10 先讀寫(xiě)高8位11 先讀寫(xiě)低8位 再讀寫(xiě)高8位000 方式0001 方式1X10 方式2X11 方式3100 方式4101 方式50 二進(jìn)制計(jì)數(shù)1 BCD計(jì)數(shù)第三章：系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 硬件設(shè)計(jì)： 根據(jù)任務(wù)分析與設(shè)計(jì)原理，對(duì)硬件進(jìn)行了連接設(shè)計(jì)，具體辦法如下：3.1.1 各芯片與CPU的連接:8255、8254的數(shù)據(jù)總線D0D7端、RD端、WR端分別與CPU的D0D7數(shù)據(jù)總線、IOR#端、IOW#端相連；8255A、8253的A0、A1端分別與CPU地址線的A1、A2端相連；8254的CLK端與系統(tǒng)總線的CLK0端相連，CS端與系統(tǒng)總線的IOY3端相連；8255的CS端與系統(tǒng)總線的IOY1端相連。3.1.2各芯片之間的連接和與外設(shè)的連接:8255的A口的PA0PA7依次接“按鍵1”“按鍵8”，B口的PB0PB7接到LED顯示器abcdefgh端，PC0PC3接到LED顯示單元的X1X4端；8254的OUT0接到輸出設(shè)備揚(yáng)聲器上。具體接線圖如下：aPB0D0PB7PD0hX1PC0D7PD7PC3X4LED顯示器IOY1CSA0A1A1A2IOR#RDPA0K1IOW#WRPA7K8搶答開(kāi)關(guān)8255PD0OUT0D0D7PD7IOY3CS揚(yáng)聲器5KCL0KCL0A0A1接線原理圖RDWR82548086CPU3.2 軟件設(shè)計(jì)：3.2.1 程序流程根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本課題中8255與8254的控制字應(yīng)分別為90H與36H。首先為兩芯片設(shè)定控制方式。設(shè)定好8255、8254的方式控制字后，根據(jù)讀取8255PA端口的狀態(tài)值，獲取選手的具體號(hào)碼，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序，將號(hào)碼所對(duì)應(yīng)的段碼輸出到PB端口進(jìn)行數(shù)碼管顯示。同時(shí)掃描出的PA口狀態(tài)之輸入8254，調(diào)用相應(yīng)的頻率代碼與時(shí)間代碼，經(jīng)過(guò)8254的翻譯后傳到揚(yáng)聲器，發(fā)出不同的聲響。程序流程圖如下：開(kāi)始8255初始化8254初始化顯示“-”符號(hào)從8255A口讀取按鍵狀態(tài)Y無(wú)按鍵按下發(fā)出音符1、2、3、4、5YN按鍵1按下NLED顯示1YN發(fā)出音符2、3、4、5、6LED顯示2按鍵2按下N發(fā)出音符3、4、5、6、7LED顯示3Y按鍵3按下NError! No bookmark name given.LED顯示4Y按鍵4按下發(fā)出音符4、5、6、7、Error! No bookmark name given.YError! No bookmark name given.NError! No bookmark name given.按鍵5按下Error! No bookmark name given.發(fā)出音符5、6、7、Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.LED顯示5Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.YError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.NError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.發(fā)出音符6、7、Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.LED顯示6Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.按鍵6按下Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.NError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.發(fā)出音符7、Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.LED顯示7Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.YError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.按鍵7按下Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.NError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.發(fā)出音符、Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.LED顯示8Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.YError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.按鍵8按下Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.檢測(cè)PA口是否全為0Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.YError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.按鍵全為0Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.NError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.圖1 系統(tǒng)軟件流程圖3.2.2 子程