微机原理与接口技术课程设计指导书模板.doc

微机原理与接口技术课程设计指导书

23
2020年4月19日
文档仅供参考

微机原理与课程设计指导书

第一部分 总则

一、目的要求
课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力、进行工程实训的重要教学环节，它具有动手、动脑，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种较好方法。
微机原理及接口应用是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。
经过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表示设计思想和结果的能力。
经过设计，不但要培养和提高学生解决工程具体问题、动脑动手的技术工作能力，而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。

二、设计步骤与设计说明书的撰写要求

1、设计步骤
1）选题与分组：根据分组，选择课题，在小组内进行分工，进行系统调查，搜集资料。
2）课题分析：根据搜集的资料，进行功能分析，并进行系统功能等设计。
3）课题设计：根据课题要求设计必要的电路，并利用汇编语言编写程序，实现所设计的模块功能。
4）调试与测试：利用计算机和微机原理与接口实验箱自行调试程序，成员交叉测试程序，并记录测试情况。
5）验收与评分：指导教师对每个小组的开发的系统，及每个成员开发的模块进行综合验收，结合设计报告，根据课程设计成绩的评定方法，评出成绩。
2、设计说明书的撰写要求
1）本课题设计主要内容和要求。
2）描述自己所分配到的设计任务。
3）进度安排与完成情况。
4）所涉及到的技术原理与解决方案。
5）本课程设计的目的意义，设计的结果与心得体会。

三、时间进度安排（1周一至2周）
1、组织动员与分组，针对课题进行分组讨论，1天。
2、资料查阅，功能分析，1天。
3、电路设计与程序设计，1天。
4、验证与调试，2天。
5、总结，分组讨论，1天。
6、书写课程设计说明书，4天。
附：分组与任务安排：每班按学号1-5为第1组；做项目1，6-10为第2组做项目2；11-15为第3组做项目3；16-20为第4组做项目4；20-25为第5组做项目5；25-30为第6组做项目6；30-35为第7组做项目7；35及以后为第8组做项目8；每组自己推荐1人做组长，把名单报告老师。
四、考核要求
课程设计完成后，每位同学单独答辩。
根据设计完成情况和所掌握的知识，并结合平时表示，给与优、良、中、及格和不及格5个等级评定。

第二部分 课程设计项目内容

项目一 双机并口通信
一、设计目的
经过该设计，掌握并行通信的基本原理和应用，掌握8255并行接口的使用，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对并行通信接口芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、设计原理
1．双机并行通信模块电路原理，如图6.1所示。该模块表明双机均采用可编程并行接口芯片8255构成接口电路，只是8255的工作方式不同。此时，双方的8255把对方视为I/O设备。
2．双机并行通信接口电路设计原理与方法的详细阐述，请参考计算机接口技术相关参考书。
26
芯
并
行
口
插
座
26
芯
并
行
口
插
座
50
芯
扩
展
总
线
图6.1 双机并行通信模块电路原理框图
注意： PC3和PC6 交叉连接。

三、实验仪器与设备
1、MFID微机实验平台，1台
2、PC微机，1台
3、专用导线， 若干
4、MASM汇编及调试程序（MF开发环境），1套

四、设计内容
从甲机键盘上输入的字符，经过并口传送到乙机，并在乙机的屏幕上显示出来。双方按ESC键，停止传送，并退出。甲机一侧的8255采用1方式，乙机一侧的8255采用0方式，两机的8255与CPU之间都采用查询方式交换数据。
采用两台MFID平台板上的并行接口电路进行硬件连接，分别编写甲机的发送程序与乙机的接收程序，并进行调试，直至程序正常运行。

五、设计步骤：
1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、8255控制字设计：根据要求，设计出各自8255的控制字。
3、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
4、验证：在实验室具体测试和验证。

8255初始化
置INTEA=1
有任意键按下？
发送联络字符
bl→PA
发送准备好？

N
联络字符→bl

退出
发送按键字符
bl→PA

按键字符→bl
bl
是ESC键？
N
Y
Y
Y
N
开始
结束

(a) 发送程序流程图

开始

8255初始化

置ACK=1

N
Y
有任意键按下？

是ESC键？
N

Y
N
接收准备好？

退出

Y

结束
接收字符
PA←字符

显示字符

发回答信号
ACK

(b)接收程序流程图

项目二 声光报警器设计
一、设计目的
经过该设计，掌握串行通信的基本原理和应用，掌握8255并行接口和8253定时计数器的使用，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对并行通信接口芯片和定时计数芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、设计内容
利用8253的分频功能实现报警声，即频率1高1低的警报声，同事LED灯也配合一闪一闪。
1、对8253进行初始化编程，对8255进行初始化编程；
2、根据设计要求，连接相应的电路；
3、编写程序实现声光报警效果。
三、实验基本原理
1、利用8253的分频原理，将1MHz的信号分频成1000Hz的低音频信号和5000Hz的高音频信号，并经过驱动电路与扬声器连接，产生警报声音信号。8253的通道0工作在方式3，对1MHz的信号1次分频。
2、利用8255端口A驱动8个LED发光二极管，结合8253产生的警报信号，产生灯光闪烁效果。接线图如下：

图5.1 声光报警连接示意图
3、程序流程图

8255初始化
熄灭LED
关闭SPK
SW按下?
LED发光
Call LEDflash
SPK发声（高）
Call outSPK
LED全灭
SPK发声（低）
Call outSPK
熄灭LED
任意键按下？
关闭SPK
Y
N
Y
N
开始
结束

四、设计步骤：

1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、8251控制字设计：根据要求，设计出各自8251的控制字。
3、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
4、验证：在实验室具体测试和验证。

项目三 函数波形发生器
一、设计目的
掌握利用D/A转换器产生模拟事物的某种变化规律（曲线）的设计原理与方法，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对D/A转换章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、实验内容
利用DAC0832，实现各种任意波形发生器，如三角波、正弦波、不对称三角波等。。

三、设计原理
1．D/A转换器模块电路原理如图2.1.27所示。DAC0832将数据线下来的数据信号转换成输出电流然后转换成电压的运放mA741和DACOUT输出插孔。
2．D/A转换器接口设计原理和方法的详细阐述，参考计算机接口技术相关参考书。

图2.1.27 DA转换原理图

原理图

DAC0832地址：30FH

四、设计步骤：
1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
3、验证：在实验室具体测试和验证。

项目四 简易键盘制作
一、设计目的
经过该设计，掌握8255并行接口芯片的使用，掌握普通键盘的设计，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对8255并行接口芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、设计内容
利用KB-C扩展板提供的18个按钮开关，作为普通键盘使用，至少要能实现0-9 10个数字键，还有少量的英文字母键，还有回车键。按钮与8255A的连接见原理部分。其中8255A负责检测按键，要求能实现输入一串字符，以定义的回车键结束输入，并在屏幕上将输入的结果显示出来。

三、基本原理
在KB-C板上，端口A负责发按键扫描信息，端口C的低3位，即PC0、PC1、PC2，负责接收扫描结果，如下图所示，先定时经过端口A（PA0，PA1，PA2，PA3，PA4，PA5）扫描各按钮，即先PA0=0，其它为1发信号，然后PA1=0，其它为1…，端口发出1个信号后，即读端口C，如果PC0，PC1，PC2全为高电平，说明无按钮按下，如果PC0为低电平（PC1，PC2肯定为高电平），且此时，端口扫描的情况是：PA0=1，PA1=0，PA2=1，…则说明SW1被按下。

四、设计步骤
1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、控制字设计：根据要求，设计出各自8255的控制字。
3、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
4、验证：在实验室具体测试和验证。

项目五 电子钟的制作
一、设计目的
经过该设计，掌握8255并行接口芯片的使用，和数码管的使用，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对8255并行接口芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、设计内容
利用6位数码管显示分和秒，分秒的数字之间用数码管上的小数点隔开。要求秒钟显示从00-59，分钟显示从00-59，60秒后，分钟要进1。

三、基本的技术原理
2、数码管的原理见下图。
数码管由8255端口B和端口C联合控制，端口负责控制某个数码管中的那些段码的显示和小数点的显示（PB7）。端口C的PC4，PC5，PC6发送的信号经过译码后，负责选择6个数码管中的1个显示，即某时刻只有1个数码显示，如果要让几个同时显示，则采用来回扫描显示的方法，且当某个数码管显示时，必须要有一定的延时，约在100ms左右，太短显示不明显（发光不够），太长会产生闪烁。数码管的控制如下图所示：

3、延时1秒能够采用软件延时实现，也能够利用8253对1MHz的信号分频得到。

四、实验步骤
1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、8255控制字设计：根据要求，设计出各自8255的控制字。
3、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
4、验证：在实验室具体测试和验证。项目六 交通灯的设计
一、设计目的
经过该设计，掌握8255并行接口芯片的使用和数码管的使用，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对8255并行接口芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。

二、设计内容
南北方向和东西方向的红绿黄灯由对应的2组LED表示，这6个LED灯由8255端口A控制。

三、基本原理
1、交通灯分红黄绿，红灯禁止通行，黄灯减速，绿灯通信。开始南北方向绿灯亮（东西方向应立即变为红灯），时间为60秒，时间到0后，黄灯亮3秒后（东西方向红灯的时间为63秒），红灯亮，红灯为33秒。东西方向绿灯为此0秒，黄灯为3秒。
2、延时1秒能够采用软件延时实现。
3、8255端口A与LED连接图如右：
4、8255A控制数码管的原理见项目5。

四、设计步骤
1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、8255控制字设计：根据要求，设计出各自8255的控制字。
3、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
4、验证：在实验室具体测试和验证。

项目七 数字秒表的设计
一、设计目的
经过该设计，掌握8255并行接口芯片、8253定时计数芯片的使用和数码管的使用，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对8255并行接口芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、设计内容
利用8253计数器2和计数器1，实现1Hz信号的产生，然后计数器采用硬件触发选通方式计数，CPU读取计数结果，并转换为读秒计数，并把读秒计数的结果用数码管显示出来（2位）。
三、基本原理
1、数码管的工作原理参见项目5。
2、8253的连接图如下：

四、设计步骤
1.电路设计：根据设计内容，经过分析，设计出相应的电路图。
2、控制字设计：根据要求，设计出各自8255的控制字和8253控制字。
3、程序设计：根据要求，设计程序流程图，并设计相应的程序。
4、验证：在实验室具体测试和验证。