微机原理课程设计八路抢答器Word格式文档下载.docx
《微机原理课程设计八路抢答器Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理课程设计八路抢答器Word格式文档下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
图2.38086与8255连接图
2、硬件总体设计
1）系统方案
该抢答器所要器件：
中断优先级管理器8259A、可编程并行接口芯片8255、可编程定时器／计数器8253，三个一样的驱动器，黄、红、绿三个发光二极管，十三个电阻，一个8输入与非门，一个非门，一个扬声器，一个LED显示器，10个按键。
2）内存单元编址
①中断优先级管理器8259A的端口地址为20H、21H
②可编程并行接口接口芯片8255A的端口地址为80H、81H、82H、83H
③可编程定时器／计数器8253的端口地址为40H、41H、42H、43H
3）键盘、扬声器及显示功能的定义
10个按键中，一个开始键一个复位键，另外8个用做8位选手的抢答按键。
扬声器用与黄、红、绿三个发光二极管配合使用，黄灯亮扬声器鸣叫表示抢答成功，红灯亮扬声报警表示抢答违规报警，绿灯亮扬声器不鸣则表示主持人已按下开始键。
LED显示器显示的内容与选手号对应，抢答成功或违规都要显示。
3、软件总体设计
1）存储单元的分配、标志位的含义
①定义一个TAB变量用来存储1~9的字形码信息，如下表
LED的管脚
对应的字形
对应存放在内存
单元的字形码
dp、g、f、e、d、c、b、a
00000110
01011011
01001111
01100110
01101101
01111100
00000111
01111111
01101111
1
2
3
4
5
6
7
8
9
06H
5BH
4FH
66H
6DH
7CH
07H
7FH
6FH
②定义一个BZ变量作为标志位，用来选手抢答是否违规，BZ=0FFH时表示主持人已经按下开始键选手可以抢答，BZ=00H表示主持人未按下开始按键，选手不可以抢答。
2）主程序流程图
图2.4主程序流程图
第三章硬件设计
1、芯片的介绍
1）中断优先级管理器8259A
①8259A内部结构
8259A采用NMOS工艺制成，有28根引脚，所有输入、输出端与TTL电平兼容，单一电源（Vcc=+5V）供电。
8259的内部主要组成部分，包括处理部件（中断请求寄存器IRR、优先级鉴别器PR及现行服务寄存器ISR）、控制部件（控制逻辑及中断屏蔽寄存器IMR）、数据总路线缓冲器、读／写逻辑以及级联缓冲器／比较器等5个部分。
②8259A主要的外部引脚
图3.18259A引脚图
D0~D7：
双向数据线，CPU与8259间利用这个数据总路线传送数据及命令。
：
写控制输入信号，同控制总路线上的
信号相连。
读控制输入信号，同控制总路线上的
信号相连。
A0：
地址选择信号，用来对8259A内部的两个可编程寄存器进行选择。
片选输入信号，低电平有效。
有郊时可通过数据总路线设置命令并对内部寄存器进行读出。
当进入中断响应时序时，该引脚状态与进行的处理无关。
INT：
由8259A向CPU发出的中断请求信号。
输入信号，接收CPU送来的中断响应信号INTA。
IR0~IR7：
8个中断请求输入信号，高电平或上升沿有效。
用于接收外设接口来的中断请求。
③8259A工作方式
a.优先级设置方式：
全嵌套方式（固定优先级方式）、特殊全嵌套方式（可响应同级中断方式）、轮转优先级方式、特殊轮转优先级方式。
b.中断源屏蔽方式：
普通屏蔽方式、特殊屏蔽方式。
c.中断结束方式：
中断自动结束方式、中断非自动结束方式（包括一般中断结束方式、特殊中断结束方式）。
d.系统总路线连接方式：
缓冲方式、非缓冲方式。
e.中断请求信号触发方式：
边沿触发方式、电平触发方式。
④8259A初始化控制字格式
ICW1（芯片控制字）
D7D6D5
D4
D3
D2
D1
D0
000
特征位
触发方式
0边沿触发
1电平触发
单片选择信号
0多片8259级联
1单片8259
是不要ICW4
0不要（8080/8085）
1要（80X86）
ICW2（中断类型码控制字,D7~D3设置中断类型码）
D7
D6
D5
×
ICW3（主片，级联时才用设置，各位为1则表示接有从片）
IR7
IR6
IR5
IR4
IR3
IR2
IR1
IR0
ICW3（从片，级联时才用设置）
D2D1D0
ID2ID1ID0从片INT接于主片的引脚
000IR0
001IR1
…………
111IR7
ICW4（方式控制字）
嵌套方式
0全嵌套方式
1特殊全嵌套方式
缓冲方式
0非缓冲方式
1缓冲方式
缓冲方式下
0本片为从片
1本片为主片
中断结束方式
0中断非自动结束
1中断自动结束
系统类型
08080/8085
180X86
⑤8259A操作命令字格式
OCW0（中断屏蔽字,各位为1则被屏蔽）
OCW1（轮转优先级和中断结束字）
D4D3
轮转位
0非轮转
1轮转
选择标志位
1L2~L0无效
1L2~L0有效
中断结束位
0非中断结束
1中断结束
00
标志位
000IR0优先级最低
001IR1优先级最低
OCW2（特殊屏蔽、查询和状态读取字）
特殊屏蔽方式允许位
0禁止特殊屏蔽方式
1允许特殊屏蔽方式
特殊屏蔽方式位
0非特殊屏蔽方式
1特殊屏蔽方式
01
中断查询位
0非中断查询
1中断查询
读寄存器
0禁止读
1允许读
0读IRR
1读ISR
2）可编程并行接口接口芯片8255A
①8255A内部结构
8255A芯片是一个采用NMOS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。
②8255A主要的外部引脚
图3.28255A引脚图
PA7~PA0：
A口的8条I／O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。
PB7~PB0：
B口的8条I／O线。
不可以设置成双向口，其它和A口一样。
PC7~PC0：
C口的8条I／O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I／O线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、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。
③8255A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。
方式1：
选通输入／输出方式（应答方式）。
A口、B口工作在此方式下。
方式2：
双向传输方式。
只有A口可以工作在此方式下。
④8255A方式控制字格式
D6、D5
A口
C口高4位
B口
C口低4位
00方式0
01方式1
1x方式2
0输出
1输入
0方式0
1方式1
3）可编程定时器／计数器8253
①8253的内部结构
8253采用NMOS工艺制成，有24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。
②8253的外部引脚
图3.38253引脚图
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。
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。
③8253的工作方式
减1计数到0，产生中断请求信号。
减1计数到0，产生可重复触发的单稳态负脉冲信号。
减1计数到1，分频器（速率信号发生器）。
方式3：
减1计数到初值的1／2，方波发生器。
方式4：
减1计数到0，软件触发产生选通负脉冲信号。
方式5：
减1计数到0，硬件触发产生选通负脉冲信号。
④8253方式控制字格式
D7D6
D5D4
D3D2D1
00选计数器0
01选计数器1
10选计数器2
00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0
001方式1
X10方式2
X11方式3
100方式4
101方式5
0二进制计数
1BCD计数
2、芯片的连接
1）各芯片与CPU的连接
8259A、8255A、8253的数据总线D7~D0端、
端、
端、INT端分别与CPU的D7~D0数据总线、片选端、
端、INTR端。
8255A、8253的A1、A0端分别接入CPU地址线的A1、A0端，8259的A0端接到CPU地址线的A0端；
2）各芯片之间的连接和与外设的连接
8259A的IR2端接选手按键信息输出端；
8255A的A口的PA7~PA0依次接“按键1”~“按键8”，B口的PB7~PB0通过驱动器1接到LED显示器，C口的PC4、PC5分别接复位键和开始键，PC3、PC2、PC1经驱动器2分别接绿灯发光二极管、红灯发光二极管、黄灯发光二极管，PC0接到8253的GATE1端；
8253的GATE0端接+5V电压，OUT0的输出接入CLK1端，OUT1的输出经反相器后接入GATE2端，CLK0和CLK1接入1MHz的频率发生器，CLK2经驱动器3接扬声器。
第四章软件设计
1、子程序流程图
图4.1子程序流程图
2、子程序清单
;
中断服务子程序
KEYINTPROCFAR
PUSHAX;
保护现场
PUSHBX
PUSHDX
PUSHDS
CLI;
并使本次中断压入堆栈中的IF=0
（关中断）
INAL,80H;
从8255的A口获取选手按键信息
NOTAL;
将按键字节信息取反
MOVCX,8;
计数8次
LOP4:
SHRAL,1;
获取选手号码
LOOPNZLOP4
MOVAX,CX;
把选手号传给AX
MOVBX,OFFSETTAB;
查段码（字形码）
XLAT;
将选手号转换成TAB中对应的LED
字形码
OUT81H,AL
TESTBZ,OFFH;
判断标志位是否为FFH
JZLOP5
MOVAL,00H;
置8253通道2计数值
OUT42H,AL
MOVAL,10H
MOVAL,03H;
黄灯亮，抢答成功
OUT82H,AL
JMPKKK
LOP5:
MOVAL,00H;
MOVAL,20H
OUT42H,AL
MOVAL,05H;
红灯亮，抢答违规
OUT82H,AL
KKK:
MOVAL,20H;
给8259发中断结束命令,写OCW2
OUT20H,AL
POPAX;
恢复现场
POPBX
POPDX
POPDS
IRET
KEYINTENDP
小结
通过本次实验掌握了微机系统的开发步骤，掌握了中断优先级管理器8259A、可编程并行接口接口芯片8255A、可编程定时器／计数器8253和数码管的用法，掌握了汇编程序的设计。
本次设计需要熟练掌握汇编语言，熟悉中断优先级管理器8259A、可编程并行接口接口芯片8255A、可编程定时器／计数器8253的内部结构、外部引脚和功能，熟悉LED显示器的结构及译码方式。
中断优先级管理器8259A在本系统中用来管理选手按键中断信息。
可编程并行接口接口芯片8255A在本系统中用来连接选手的按键，主持人的开始键和复位键，用来连接黄灯、红灯、绿灯三个发光二极管，用来提示抢答信息，用来连接LED显示器控制显示器的输出，还连接到8253的GATE1端，控制计数器的启动计数和停止计数的操作。
可编程定时器／计数器8253用来设定扬声器的发声频率和发声时间。
LED显示器用来连接到8255A的B口，用来显示选手号。
通过本次课程设计我也获得了许多收益，首先，让我更好的掌握了8259A、8255A、8253芯片的工作原理、方式及其应用。
其次，让我学会了如何设计一个简单的微机系统，以及设计一个简单微机系统所需要的步骤和设计中需要注意的地方。
本人在设计中遇到很多困难，大都是对和芯片的应用还不是很熟练，还需更加努力更加深入的了解微机系统和芯片功能。
由于我的能力和时间的限制，没能通过硬件的验证实验，只是通过查找一些资料和大脑抽象来设计本次课程设计，设计的抢答器还存在一些问题有待改进。
参考文献
1、仁向民·
《微机接口技术实用教程》[M]·
北京：
清华大学出版社
2、刘红玲、邵晓根·
《微机原理与接口技术》[M]·
中国电力出版社
3、江正战、沈志鸿·
《三级偏硬考试教程》[M]·
江苏：
东南大学出版社
4、阎石·
《数字电子技术基础》[M]·
高等教育出版社
5、张雪兰、谭毓安·
《汇编语言程序设计》[M]·
附录
主程序清单
DATASEGMENT
TABDB06H,5BH,4FH,66H,6DH,7CH,07H,7FH,67H;
1~9的段码
（字形码）
BZDB00H
DATAENDS
STACKSEGMENTPARASTACK‘STACK’
DB100HDUP（?
）
STACKENDS
CODESEGMENT
ASSUMEDS:
DATA,CS:
CODE
START:
MOVAX,,DATA
MOVDS,AX
;
8259A初始化
MOVAL,13H;
初始化8259A的ICW1
OUT20H,AL
MOVAL,08H;
送中断类型码基值,8259A的ICW2
OUT21H,AL
MOVAL,0DH;
一般中断结束方式,8259A的ICW4
OUT21H,AL
8255A初始化
MOVAL,98H;
置8255A工作方式
OUT83H,AL
XORAL,AL;
B口、C口初始化
OUT81H,AL
8253初始化
MOVAL,37H;
置8253通道0控制字
OUT43H,AL
MOVAL,00H;
置8253通道0计数初值为4000
OUT40H,AL
MOVAL,40H
MOVAL,73H;
置8253通道1控制字
OUT43H,AL
置8253通道1计数初值为3000OUT41H,AL
MOVAL,30H
OUT41H,AL
MOVAL,B7H;
置8253通道2控制字
置8253通道2计数初值为0
MOVAL,00H
中断设置
MOVAH,25H;
设置抢答按键中断向量
MOVAL,0AH;
中断类型号为入口参数
MOVBX,SEGKEYINT;
DS：
DX指向4字节地址
MOVDS,BX
MOVDX,OFFSETKEYINT
INT21H
STI;
使IF置1,开放可屏蔽中断
主循环
LOPM:
INAL,82H;
检测开始键
TESTAL,20H;
检测C口的PC5端
JZLOP2;
开始键未按下即PC5=0,则跳转检测
复位键
LOP1:
检测开始键是否已经弹起,即PC5=0
TESTAL,20H
JNZLOP1;
开始键没有弹起再重新检测
关LED显示器
OUT81H,AL;
送到B口
绿灯亮
OUT82H,AL;
送到C口
MOVBZ,0FFH;
置标志
STI
LOP2:
INAL,82H
升级会员 