微机原理课程设计指导书一周硬件.docx
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微机原理课程设计指导书一周硬件
微机原理与接口技术
课程设计
指
导
书
南通大学计算机科学与技术学院计算机科学与技术学系
二零一一年十二月
目录
1课程设计的目的和任务1
2课程设计指导及要求1
3课程设计的主要步骤1
3.1总体设计2
3.2硬件设计2
4课程设计报告内容及格式要求2
5进度安排3
6课程设计的考核方法及成绩评定3
7课程设计题目3
硬件设计题6
8主要参考资料8
9Proteus仿真硬件原理图参考资料8
1课程设计的目的和任务
课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节。
它具有动手、动脑和理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一个重要教学环节。
通过课程设计，要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，使学生得到微机开发应用方面的初步训练。
让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。
通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。
通过课程设计实践，不仅要培养学生事实求是和严肃认真的工作态度，培养学生的实际动手能力，检验学生对本门课学习的情况，更要培养学生在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。
2课程设计指导及要求
在课程设计时，2~4人一组，在教师指导下，各组可以集体讨论，但设计报告由学生独立完成，不得互相抄袭。
教师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立设计的思路，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。
学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动地依赖指导老师。
同组同学要发扬团队协作精神，积极主动的提出问题、解决问题、讨论问题，互相帮助和启发。
学生在设计中可以引用所需的参考资料，避免重复工作，加快设计进程，但必须和题目的要求相符合，保证设计的正确。
指导教师要引导学生学会掌握和使用各种已有的技术资料，不能盲目地、机械地抄袭资料，必须具体分析，使设计质量和设计能力都获得提高。
学生要在老师的指导下制定好自己各环节的详细设计进程计划，按给定的时间计划保质保量的完成个阶段的设计任务。
设计中可边设计，边修改，软件设计与硬件设计可交替进行，问题答疑与调试和方案修改相结合，提高设计的效率，保证按时完成设计工作并交出合格的设计报告。
3课程设计的主要步骤
课程设计分为硬件设计和软件设计两个部分，其设计过程可以归纳为以下所述的四个步骤：
3.1总体设计
本阶段的任务是通过调查研究，查阅资料来初步确定系统结构的总体方案，其中主要涉及到硬件和软件的功能划分。
应用系统中硬件和软件具有一定的互换性，即某些功能既可以用硬件实现也可以用软件实现。
一般说来，用硬件实现的优点是可以提高系统的工作速度，但会增加电路的复杂性和硬件成本；而用软件代替某些硬件的功能可以使电路简化，便于修改设计，降低硬件成本，但软件工作量增大。
总体设计时，必须在硬件和软件之间权衡，分工明确，然后分头开始设计。
3.2硬件设计
使用Proteus仿真软件，结合课程设计题目，设计硬件原理图，搭建硬件电路，画出程序流程图，编写软件控制程序，实现系统调试。
4课程设计报告内容及格式要求
【课程设计报告内容】
1、设计题目（在封面注明）
2、设计内容（在此部分详细说明所做题目的基本内容和主要功能）
3、设计原理及方案（含电路原理图、硬件连接示意图、系统功能框图、程序流程图等）
4、汇编源程序代码（关键代码要加必要注释）
5、实施结果（可给出程序运行界面、运行结果照片等）
6、课程设计体会
7、参考文献
【格式要求】
1、课程设计报告要求书写工整、内容充实、结论正确、符合设计要求。
2、报告有封面，其上注明学生班级、姓名、学号、指导教师、提交时间等完整信息。
5进度安排
课程设计的题目在课程设计开始之前下达给学生。
学生可以在课余时间提前熟悉设计题目，查阅相关资料，确定总体方案，软、硬件功能划分，硬件接口原理图设计，程序设计等工作，为课程设计提前做好准备工作。
课程设计时间为1周的班级，完成硬件部分的设计题，每部分以小组为单位各自选1题完成即可。
（每小组1~3人）
6课程设计的考核方法及成绩评定
考核方法：
现场验收（占50%），课程设计报告（占50%）。
考核内容：
学习态度（出勤情况，平时表现等）、方案合理性、程序编制质量、演示效果、答辩情况及设计报告质量。
成绩评定：
优，良，中，及格，不及格。
特别说明：
如发现抄袭，按照不及格处理。
7课程设计题目
【选题说明】
每1～3个同学组队，分组设计，一组一题。
可从上述题目中任选1题，也可自拟题目，例如硬件应用中对多道题目的要求自行组合，由教师审核通过后，酌情划级。
如出现多组同题，每多一组，最后得分降一级（实施方案不同者例外）。
7.1汇编程序设计题
题目一密码设置模拟
该程序可以进行密码的设置（第一次）和修改（已设置密码）。
要求输入的密码不显示。
（字符提示型▲）（图形交互型★）（文件存储型★★）
题目二计算器
编辑程序可以实现键盘输入数据与运算符，进行“加减乘除”运算。
（提示：
先输入数据与运算符，保存，再按照运算符选择对应的子程序；输入的数据是用字符表示的，需要转换；要有良好的界面（提示信息））（字符逐行提示型▲）（字符表达式交互型◆）（图形交互型★☆）
题目三吃豆子程序
在屏幕上显示多行“豆子”（用“.”表示），用一个“嘴巴”（用字符“C”表示），程序运行时，单击空格，“嘴巴”开始从左到右逐行或者在键盘控制下开始“吃豆子”，一直到“豆子”被吃完停止或者单击空格暂停。
（功能实现型★）（键盘交互型★★）
题目四工作周期判断程序
输入年、月、日，能够判断当日的星期数，并进行输出。
（以校历为依照，可设某日为起点，根据相差的天数与7的关系进行判断）。
（功能实现型▲）（图形界面◆）
题目五PC扬声器发声
利用8253驱动PC机内扬声器发声，PC结构参考相关文献资料。
（功能实现型▲）（时间设定型◆）
题目六乐曲播放
利用PC机内8253实现乐曲播放。
（◆）
题目七21度音程的钢琴程序
本程序将键盘变成钢琴键盘，选择键盘上21个按键，作为低、中、高音21度音。
通过此程序驱动PC机扬声器发出不同的音调。
（◆）
题目八按键选择乐曲播放
利用按键选择播放不同乐曲。
（★）（自制交互界面实现按键选择★★）
题目九制作开发小组介绍界面
（字符效果◆）（图形效果★）（动态效果★☆）
题目十制作奥运五环效果
（图形效果★）（定时中断实现变色或者闪烁★★）
题目十一动态五角星
程序运行时显示提示信息，并按任意键生成一个初始的全屏显示五角星。
（图形效果★）
题目十二实现闪烁文字效果
（功能实现★）
编程提示：
提示信息于屏幕中央显示出来，用光标定位子程序将光标定位于80*25显示方式的第8行第10列，然后输出一条提示信息，接着调用屏幕上卷子程序上卷一行，接着再定位光标，然后显示下一条提示信息，直到所有信息显示完毕，对于闪烁的信息，同样是定位光标，然后用BIOS功能调用13H来显示闪烁信息，当BL的高位为1时，字符闪烁。
movah,00h
moval,03h；设置显示方式为80*25，16色文本
int10h
题目十三数字秒表
设计可以显示1～60秒的无存储功能的秒表，最小单位为毫秒。
（功能实现◆）（定时计秒功能★）
题目十四倒计时牌
设计日期倒计时牌界面，可输入设定日期，显示当前日期的统计天数，如奥运计时牌。
（功能实现▲）（读秒刷新时间倒数效果◆）（图形效果★）
题目十五数字时钟
编程实现时钟功能，按秒刷新，要求定位在屏幕右上角。
（功能实现◇）（图形效果◆）（闹钟效果★）
题目十六模拟流水灯
显示由字符构成的各种颜色的流水灯或几何图形。
（功能实现◆）（按键控制流水灯效果切换时间☆）（设计效果有创意★★）
硬件设计题目
总体要求：
根据题意自行设计电路，并编写相关汇编程序，调试成功。
题目一交通灯控制系统
1．利用8253定时，8255设计电路，实现十字路口交通灯模拟控制。
2．实现能自动控制和手动应急控制。
（◆）
3．实现能随时可以调整自动模式的绿灯和红灯时间。
（☆）
题目二利用D/A产生波形
1．利用D/A设计一个波形发生器，能分别产生三角波、正弦波、锯齿波和方波。
（功能实现▲）
2．能利用按键（自行定义）进行输出波形选择。
（◆）
题目三利用D/A设计一个三角波发生器
可利用键盘改变其输出波形的幅值。
例如，可利用1—5这5个数字键改变其输出波形的幅值，当按下1—5数字键时使D/A输出幅值从1V增加到5V。
（开关控制◆）（按键控制☆）
题目四实现特定功能的键盘及LED显示
了解键盘及LED显示接口原理，设计实验电路图完成以下功能：
1.按1键显示年；
2.按2键显示月日；
3.按3键显示GOOD；（以上3个功能实现▲）
4.按4键数码管由左到右字符“0”循环显示。
（4个功能实现◆）
5．自行设计特效显示功能。
（4个功能实现并加做此功能☆）
题目五温度采集及显示控制
1．利用A/D转换器，实现温度采集并在数码管上显示（保留1位小数）（☆）。
2．用红绿灯指示温度范围。
温度在给定范围内，绿灯亮；若超过指定温度，红灯显示警告。
（2功能实现★☆）
题目六编程实现步进电机的控制
1．查找资料，了解步进电机的性能及原理，写出控制方法。
2．实现步进电机的正、反转功能。
（◆）
题目七直流电机调速系统
1．了解直流电机闭环调速的方法。
2．实现直流电机由慢到快，再由快到慢的变速的功能。
（◆）
题目八LED七段数码管数字钟
设计并完成LED七段数码管数字钟电路，数字钟显示格式为：
HH：
MM：
SS。
要求：
具有通过键盘能够调整时、分、秒的功能。
（★☆）
题目九花式跑马灯
要求自行设计电路并连线，实现具有5种以上花式的跑马灯。
（开关选择▲）（按键选择◆）（带定时按键选择★）（利用8259芯片实现触发式控制★☆）
题目十显示牌
利用七段数码管显示制作人员。
（功能实现◆）（按键切换自行设计的效果★）
题目十一闪烁灯
利用8253实现闪烁灯效果。
（功能实现▲）（带闪烁时间控制◆）（简易定时功能◆）（利用七段数码管辅助，实现定时设定功能★）
题目十二利用D/A芯片实现电机转速控制
利用D/A芯片实现电机转速控制。
要求可以通过输入选择电机转速的档位。
（开关实现多档位转速选择▲）（按键实现多档位转速选择☆）（带LED显示实现多档位转速选择☆）（带七段数码管显示实现多档位转速选择★）（带测速电机转速控制★★）
题目十三利用A/D芯片实现电压测定系统
要求显示电压值。
（二进制值的LED显示▲）（七段数码管显示，按精度判分☆）
题目十四多设备状态监视系统
设计一多设备状态监视系统，多设备状态可用开关模拟。
若发现一台异常，低电平变高电平，报警（指示灯亮），一旦恢复，撤除报警。
可用8255A的做为8个状态监视输入和8个报警指示灯输出端口，也可用中断实现状态异常检测。
（功能实现☆）
题目十五电子钟
利用8253定时器设计一个电子钟，并定义一个启动键。
当按下该键时电子时钟从当前设定值开始走时。
（功能实现☆）（带时间调整★）（带闹钟提示，可以利用LED提醒★☆）
题目十六电子秒表
设计一个可任意启动/停止的电子秒表，要求用6位LED数码显示，计时单位为1/100秒。
利用功能键进行启/停控制。
其功能为：
上电后计时器清0，当第一次（或奇数次）按下启/停键时开始计数。
第2次（或偶数次）按下该键时停止计时，再一次按启/停键时清零后重新开始计时。
可用开关控制，也可用按键控制。
（开关控制☆）（按键控制★）
题目十七温度测控系统
利用ADC0809采用中断方式设计一个温度测控系统，在七段数码管上显示温度值，并根据测试的温度进行控制。
当检测温度到达温度上限60℃时启动直流电动机，而温度低于下限30℃时停止电动机。
数码管上的显示内容为：
XXC（采用十进制显示）（温度值在数码管上显示☆）（全部功能实现★☆）
题目十八函数发生器
利用D/A设计一个函数发生器，可利用按键选择输出波形，能分别产生三角波、阶梯波（每阶梯1V）、正向锯齿波、负向锯齿波和方波。
可利用自行定义的按键进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上（左边位）：
0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3为三角波、4为阶梯波。
（开关控制◆）（按键控制☆）（幅值可调★）
题目十九压力测控系统
对压力传感器的信号进行检测。
当压力低于30pa时，黄灯闪烁；当压力高于150pa时，红灯闪烁，闪烁周期为1秒。
（功能实现☆）（基本功能实现并在数码管显示压力值，格式为P=XXX，★）（前面2功能实现，并可手动设定压力临界值★☆）。
题目二十电压报警器
设计一个电压报警器，要求采集实验箱提供的0~5V的电压，当输入电压在3V以内，显示电压值，如2.42。
当输入电压超过3V，显示ERR，并报警。
电压值可在七段数码管显示，点阵广告屏显示或液晶屏显示。
报警形式自行设计，可用灯光闪烁表示，蜂鸣器鸣响报警等形式。
（电压值以一种方式正确显示，无报警◆）（电压值以一种方式正确显示，且有一种形式的报警◆）（电压值以2种方式正确显示，且有2种形式的报警★）（电压值以3种方式正确显示，且有2种形式的报警★☆）
8主要参考资料
[1]顾晖等。
微机原理与接口技术-基于8086和Proteus仿真[M]．电子工业出版社
陈继红等.微机原理及应用[M]．高等教育出版社，2010
[2]戴梅萼等.微型计算机技术及应用[M]．清华大学
[3]沈美明等.IBM-PC汇编语言程序设计 [M]．清华大学出版社
[4]彭虎等.微机原理与接口技术（第2版）[M]．电子工业出版社，2008
[5]张弥左,王兆月,邢立军等.微型计算机接口技术.北京：
机械工业出版社
9Proteus硬件原理图参考资料
并行接口芯片8255A的应用——键盘与数码管
Proteus电路设计
9．1构建译码电路
本实例中，不采用层次电路图，而是直接在主电路图中搭建译码电路，如上图所示。
选用IO3作为8255A的片选地址线，从而可见8255A的起始地址为30H。
9．2应用电路
对于8255A的3个并行口，选用C口的低4位和高4位分别接44键盘的行列信号线，选用B口接LED，选用A口驱动数码管，数码管采用静态共阴极接法。
实现当有一按键按下时，LED和数码管均能显示其按键值。
数码管与键盘实验电路分别如图9-2和图9-3所示。
图9-2数码管实验电路原理图
图9-3键盘实验电路原理图
本例结合8255A的使用，说明翻转法行列式键盘的运用及七段数码管的工作原理。
该电路用到的仿真元件信息见表9-1。
表9-1键盘实验电路元件清单
元件名称
所属类
所属子类
功能说明
8086
MicroprocessorICs
i86Family
微处理器
74LS373
TTL74LSseries
Flip-Flops&Latches
三态输出的八D透明锁存器
74LS02
TTL74LSseries
Gate&Inverters
与非门
74154
TTL74series
Decoders
4-16译码器
74273
TTL74series
Flip-Flops&Latches
八D型触发器（带清除端）
4078
CMOS4000series
Gate&Inverters
8输入与非门
8255A
MicroprocessorICs
Peripherals
可编程24位接口
LED-GREEN
Optoelectronics
LEDs
绿色LED发光管
NOT
SimulatorPrimitives
Gates
非门
BUTTON
Switches&Relays
Switch
按钮
7SEG-COM-CATHOD
Optoelectronics
7-SegmentDisplays
七段红色共阴极数码管
RES
Resistors
电阻
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