八路抢答器(汇编程序)-微机课程设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date八路抢答器(汇编程序)-微机课程设计八路抢答器(汇编程序)-微机课程设计 微机原理与接口技术课程设计题 目 竞赛抢答器院 系物理与电子工程学院年 级2012级专 业光电信息工程班 级光电121学 号050312109,13,22,33姓 名冯晓飞，蒯玄，汪洋，朱永元指导教师周学礼设计时间2015.06.22-2015.07.5竞赛抢答器摘要抢答器是在竞赛、文体娱乐活动中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和提示声音等手段指示出第一抢答者。随着科学技术的不断发展，促使人们学科学，学技术，学知识的手段多种多样，抢答器作为一种强大的工具，已经广泛应用于各种知识能力竞赛场合，例如选拔人才、评选优胜及各种智力竞赛等。目前知识竞赛类的活动愈加频繁，凡是有知识竞赛类的活动那么也就必然离不开抢答器。针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。这种数字抢答器杜绝了人为因素的影响，实现了抢答公正公平的原则。所以操作简单、经济适用的小型数字抢答器将流行语各类竞赛中，成为小规模知识竞赛的首选。被设计就是利用了微机原理课程中学到的微机原理知识，运用8086CPU及8253、8255等元件设计的可供8人同时抢答，具有显示选手编号、提示选手声音的竞赛抢答器。关键词：竞赛抢答器 微机原理 显示选手编号 发出提示声音 8253及8255目 录1. 关于抢答器的概述及设计要求21.1数字抢答器的简介21.2课程设计要求21.3实现功能32. 总体设计42.1功能需求分析42.2可行性分析42.3硬件总体设计42.3.1硬件器材42.3.2内存单元地址42.4软件流程图53. 硬件设计63.1所选芯片介绍63.1.1可编程并行接口接口芯片8255A63.1.2可编程定时器计数器825373.2系统所选用各芯片的连接83.2.1各芯片与CPU的连接83.2.2各芯片之间的连接和与外设的连接84. 软件设计94.1程序流程94.2子程序清单94.2.1 芯片8255初始化：94.2.2芯片8253初始化：94.2.3获取选手号码子程序：94.2.4数码管显示子程序：104.2.5扬声器鸣叫时间：115. 结果分析12结束语13参考文献14附录14主程序清单141 关于抢答器的概述及设计要求1.1数字抢答器的简介抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。随着科学技术的不断发展，促使人们学科学，学技术，学知识的手段多种多样，抢答器作为一种强大工具，已经广泛应用于各种知识能力竞赛场合，例如选拔人才、评选优胜及各种智力竞赛等。目前知识竞赛之类的活动愈加频繁，凡是有知识竞赛类的活动那么也就必然离不开抢答器。针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。这种数字抢答器杜绝了人为因素的影响，实现了抢答公平公正的原则。所以操作简单、经济实用的小型数字抢答器将流行于各类竞赛中，成为小规模知识竞赛的首选。1.2课程设计要求内容：用微机原理实验箱，在外接8个按键的抢按下，让7段LED数码管显示抢答者编号，并使喇叭响一下。具体要求：（1） 通过实验箱上8255芯片接收来自实验箱按键的信息，将该信息送入8088CPU，由CPU判断是哪个按键按下；（2） 8088CPU将判断出的按键信息转换为7段显示码，并通过8255芯片发送到7段显示模块显示；（3） 在显示按键信息的同时通过实验箱上8253芯片产生一定频率的方波信号发送到音频功放模块，发出声音；（4） 提高要求： 能对几乎同时发生的按键进行判别，找到先按的键。1.3实现功能当没有选手按下按键时，LED数码管显示“-”符号，表示此时可以进行抢答，当抢答开始，选手按下8路抢答器中的任何一路开关时，8段LED数码管上显示最先按开关的选手的号码，同时蜂鸣器鸣叫一段时间以示已经有人抢答成功。当一位选手抢答成功时，数码管上显示这位选手的号码，此时其他选手再按下按键不会产生任何作用，系统进入锁死状态，当抢答成功的选手退下按键时，LED数码管显示“-”符号，表示系统已经初始化，可以进行下一轮抢答。2 总体设计2.1功能需求分析系统必须准确判断抢答者的信息，根据按键信息判断被按下的按键的序号，在LED数码管上显示相应的数字反映抢答信息，同时蜂鸣器响一声以示有选手抢答成功。2.2可行性分析将8个抢答器按键连接到8255芯片的PA0PA7，当8组均未按下抢答按钮时，送入到并行接口的8位抢答状态都是0，当检测到按键发生变化时，即微机采样到这8位数据不为0时，微机通过该并行输入口循环对8路抢答信号进行采样。当采样到哪一组的抢答信号已经发出，则记录下该组的组号，从PB口输出组号所对应的LED数码管段码，同时PC7端口连接至定时器的门控信号端口，使定时器工作，输出端连接到蜂鸣器，蜂鸣器鸣叫一段时间后关闭，若系统检测到按键信息全为0时，表明选手已经把按键退下，则系统重新开始检测按键状态，进入下一个抢答环节。2.3硬件总体设计2.3.1硬件器材所需器件：可编程并行接口芯片8255、可编程定时器计数器8253，扬声器，一个LED显示器，8个按键。2.3.2内存单元地址可编程并行接口接口芯片8255A的端口地址为0ff28H、0ff29H、0ff2AH、0ff2BH。可编程定时器计数器8253的端口地址为0040H、0041H、0042H、0043H。2.4软件流程图开始8255初始化8253初始化显示“-”符号从8255A口读取按键状态YY无按键按下YNLED显示1按键1按下LED显示3LED显示4LED显示5LED显示6LED显示7LED显示2YN按键2按下N按键3按下YYN按键4按下NY按键5按下YN按键6按下N按键7按下NLED显示8Y按键8按下蜂鸣器响一声检测PA口是否全为0N按键全为0Y图1 系统软件流程图3 硬件设计3.1所选芯片介绍3.1.1可编程并行接口接口芯片8255A8255A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。8255A主要的外部引脚图2 8255A引脚图PA7PA0：A口的8条IO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。PB7PB0：B口的8条IO线。不可以设置成双向口，其它和A口一样。PC7PC0：C口的8条IO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IO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。8255A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。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 输出1 输入0 输出1 输入0方式01方式10 输出1 输入0 输出1 输入3.1.2可编程定时器计数器82538253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。8253的外部引脚图3 8253引脚图A1、A0：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。8253的工作方式方式0：减1计数到0，产生中断请求信号。方式3：减1计数到初值的12，方波发生器。8253方式控制字格式表2 8253方式控制字D7 D6D5 D4D3 D2 D1D000 选计数器001 选计数器110 选计数器200 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0001 方式1X10 方式2X11 方式3100 方式4101 方式50 二进制计数1 BCD计数3.2系统所选用各芯片的连接3.2.1各芯片与CPU的连接8255A、8253的数据总线D7D0端、端、端、端、端、INT端分别与CPU的D7D0数据总线、片选端、端、端、端、INTR端。8255A、8253的A1、A0端分别与CPU地址线的A1、A0端相连。3.2.2各芯片之间的连接和与外设的连接8255A的A口的PA7PA0依次接“按键1”“按键8”，B口的PB7PB0通过驱动器1接到LED显示器，8253的GATE0端接PC7端口，CLK0接1MHz，OUT0的输出接入接扬声器。4 软件设计4.1程序流程设定好8255、8253的方式控制字后，根据读取8255PA端口的状态值，获取选手的具体号码，从而转到相应程序，将号码所对应的段码输出到PB端口进行数码管显示。同时将PC7置1，使相连的GATE0门控信号为1，通道0进行计数，输出到扬声器进行鸣叫。4.2子程序清单4.2.1 芯片8255初始化：PORT_A EQU 0FF28HPORT_B EQU 0FF29HPORT_C EQU 0FF2AHPORT_CTL EQU 0FF2BH MOV AL,90H ;8255控制字 A组方式0输入 MOV DX,PORT_CTL ;B组方式0输出 C口输出 OUT DX,AL4.2.2芯片8253初始化： MOV AL,00110110B ;8253控制字 计数器0 读写字 MOV DX,43H ;工作方式方式3 OUT DX,AL MOV AX,5000 ;计数器初值 MOV DX,40H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL4.2.3获取选手号码子程序：在硬件电路中，8255的PA端口连接开关按键，根据读取PA的状态可以判断出按下的是哪个键（按下为高电平），根据进行移位操作，可得出选手的具体号码。MOV DX,PORT_A ;读取A口状态(按键状态) IN AL,DX CMP AL,00000000B ;无按键按下 返回LED1 JE LED1 CMP AL,00000001B ;按键1 JE LP1 CMP AL,00000010B ;按键2 JE LP2 CMP AL,00000100B ;按键3 JE LP3 CMP AL,00001000B ;按键4 JE LP4 CMP AL,00010000B ;按键5 JE LP5 CMP AL,00100000B ;按键6 JE LP6 CMP AL,01000000B ;按键7 JE LP7 CMP AL,10000000B ;按键8 JE LP8 JMP LED1 ;返回4.2.4数码管显示子程序：根据获取得到选手的号码，跳转相应程序，将段码输出给PB端口。LP1: MOV DX,PORT_B ;数码管显示1 MOV AL,11111001B OUT DX,ALLP2: MOV DX,PORT_B ;数码管显示2 MOV AL,10100100B OUT DX,ALLP8：LED的管脚对应的字形dp、g、f、e 、d、c、b、a 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0123456784.2.5扬声器鸣叫时间：PUSH DX PUSH AX MOV AL,00001111B ;8255 PC7口置1，使蜂鸣器工作 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL POP AX POP DX MOV BL,00000000B MOV CX,0FFFFH ;延时一段时间 LPP2:LOOP LPP2 MOV CX,0FFFH LPP3:LOOP LPP3 PUSH DX PUSH AX MOV AL,00001110B ;8255 PC7口置0，蜂鸣器停止工作 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL POP AX POP DX5 结果分析连接硬件电路后，控制程序输出得到相应结果：图5 硬件显示结果由上结果可看出，当按键3按下的时候，数码管显示数字3，扬声器进行鸣叫，在无按键按下时，LED数码管显示符号“-”，可得程序设计及硬件连接能达到题目要求。结束语转眼间一周微机课程设计转眼就结束了，通过这次课程设计，我学会了许多课本上学不到的东西，同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力，受益匪浅。课程设计过程中，我觉得是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，同时平时课间又没有好好的运用额理解个芯片的功能，而且考试的内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解很多元件的功能，对其在电路中的使用有更多的认识。从前的学习过程过于浮浅，只是流于表面的理解，而现在要做课程设计，就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。因为课程设计的内容比及书本中的理论知识而言，更接近于现实生活，而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程，它犹如一只拦路虎，横更在我们的面前。但是我们毫不畏惧，因为我们相信我们能行。前几天的主要任务是设计程序。虽然在设计中会遇到这样那样的问题，有时认为是正确的，而在仿真中却出现了这样那样的问题。软件部分做好了，下面就是接线啦，这可是一个比较麻烦的事。在接线的时候要细心和耐心、恒心，这样才能做好事情。同时接好了一步电路以后，最为重要的是检查这部分是不是接对了。在做硬件测试的时候，八个数字基本能显示，但还是有点缺陷，比如显示数字1的时候，显示的不对，后来在老师帮助下解决了这个问题。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。最后，我要感谢给予我们精心辅导的老师。参考文献1.朱金钧,麻新旗.微型计算机原理及应用技术M.机械工业出版社.56-602.王松武,于鑫,武思君.电子创新设计与实践M.国防工业出版2005,112-114.3.冯博琴.微型计算机原理及接口技术M.清华大学出版社.128-1404.仁向民.微机接口技术实用教程M.清华大学出版社.155-1615.刘红玲,邵晓根.微机原理与接口技术M.中国电力出版社.178-1906.江正战,沈志鸿.三级偏硬考试教程M.东南大学出版社.211-2447.阎石.数字电子技术基础M.高等教育出版社.144-1668.张雪兰,谭毓安.汇编语言程序设计M.清华大学出版社.49-57附录主程序清单PORT_A EQU 0FF28HPORT_B EQU 0FF29HPORT_C EQU 0FF2AHPORT_CTL EQU 0FF2BHCODE SEGMENTASSUME CS:CODEORG 11B0HSTART: MOV AL,90H ;8255控制字 A组方式0输入 MOV DX,PORT_CTL ;B组方式0输出 C口输出 OUT DX,AL MOV AL,00110110B ;8253控制字 计数器0 读写字 MOV DX,43H ;工作方式方式3 OUT DX,AL MOV AX,5000 ;计数器初值 MOV DX,40H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL LED1: MOV BL,00000001B ;设置全局变量 BL MOV AL,00001110B ;PC7端口置0 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL MOV DX,PORT_B ;在数码管显示符号"-" MOV AL,10111111B OUT DX,AL MOV DX,PORT_A ;读取A口状态(按键状态) IN AL,DX CMP AL,00000000B ;无按键按下 返回LED1 JE LED1 CMP AL,00000001B ;按键1 JE LP1 CMP AL,00000010B ;按键2 JE LP2 CMP AL,00000100B ;按键3 JE LP3 CMP AL,00001000B ;按键4 JE LP4 CMP AL,00010000B ;按键5 JE LP5 CMP AL,00100000B ;按键6 JE LP6 CMP AL,01000000B ;按键7 JE LP7 CMP AL,10000000B ;按键8 JE LP8 JMP LED1 ;返回 LP1: MOV DX,PORT_B ;数码管显示1 跳转LP9 MOV AL,11111001B OUT DX,AL JMP LP9LP2: MOV DX,PORT_B ;数码管显示2 跳转LP9 MOV AL,10100100B OUT DX,AL JMP LP9 LP3: MOV DX,PORT_B ;数码管显示3 跳转LP9 MOV AL,10110000B OUT DX,AL JMP LP9 LP4: MOV DX,PORT_B ;数码管显示4 跳转LP9 MOV AL,10011001B OUT DX,AL JMP LP9 LP5: MOV DX,PORT_B ;数码管显示5 跳转LP9 MOV AL,10010010B OUT DX,AL JMP LP9 LP6: MOV DX,PORT_B ;数码管显示6 跳转LP9 MOV AL,10000010B OUT DX,AL JMP LP9LP7: MOV DX,PORT_B ;数码管显示7 跳转LP9 MOV AL,11111000B OUT DX,AL JMP LP9 LP8: MOV DX,PORT_B ;数码管显示8 跳转LP9 MOV AL,10000000B OUT DX,AL JMP LP9 LP9: MOV DX,PORT_A ;读取按键状态 IN AL,DX CMP BL,00000001B ;全局变量BL与1比较 相同时跳转 JE DELAY2 CMP AL,00000000B ;检测按键是否清零，清零时跳DELAY1 JE DELAY1 JMP LP9 ;重复检测A口状态 DELAY1: MOV CX,0FFFFH ;延时 返回LED1 LPP1:LOOP LPP1 JMP LED1DELAY2: ;PC7口置1，8253开始工作 PUSH DX PUSH AX MOV AL,00001111B MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL POP AX POP DX MOV BL,00000000B MOV CX,0FFFFH ;延时一段时间后，8253停止工作 LPP2:LOOP LPP2 MOV CX,0FFFH LPP3:LOOP LPP3 PUSH DX PUSH AX MOV AL,00001110B ;PC7口置0，8253停止工作 MOV DX,PORT_CTL OUT DX,AL POP AX POP DX JMP LP9 ;返回LP9CODE ENDSEND START课程设计独创性声明： 学生签名： 指导教师评语：课程设计成绩： 指导教师签名： 教研室意见： 教研室主任签名： -