201*微機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)書

《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計指導(dǎo)書

東華大學(xué)信息學(xué)院201*年9月1日

一、課程設(shè)計目的

本課程設(shè)計是繼《微機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用》課程之后的一次綜合性設(shè)計、實驗訓(xùn)練。根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用課程教學(xué)的重點和主要知識點及工程實際需要，設(shè)置匯編語言程序設(shè)計、PC機(jī)內(nèi)部接口和8086系統(tǒng)接口電路設(shè)計等設(shè)計題目。要求學(xué)生綜合本課程和其它相關(guān)課程中學(xué)到的80X86系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、匯編語言設(shè)計、典型接口芯片、電路電子技術(shù)等相關(guān)知識進(jìn)行程序設(shè)計、硬件接口電路設(shè)計和調(diào)試，系統(tǒng)地掌握微機(jī)原理和接口技術(shù)的相關(guān)知識，實現(xiàn)知識的融會貫通。要求學(xué)生通過1.5周的學(xué)習(xí)，提高設(shè)計匯編語言程序的能力和技巧，培養(yǎng)實現(xiàn)一個簡單應(yīng)用系統(tǒng)功能的硬件軟件設(shè)計能力。

二、課程設(shè)計內(nèi)容

（一）匯編語言程序設(shè)計及調(diào)試

1文件加/解密程序設(shè)計

用8086匯編語言設(shè)計、調(diào)試一個任意文件加/解密程序。（1）設(shè)計思路

利用DOS系統(tǒng)文件操作功能，打開文件，讀入磁盤文件，對讀入的數(shù)據(jù)與密鑰按一定規(guī)律進(jìn)行加密運算，運算結(jié)果再存入磁盤達(dá)到加密目的；若要使用文件，則執(zhí)行一次相反的解密運算。

（2）要求

運行程序，提示選擇加密、解密；然后提示輸入加/解密文件名；再提示輸入密碼，重輸入密碼，兩次輸入密碼相等，開始加解密運算，顯示加/解密進(jìn)行中等有關(guān)信息；加/解密布成功，提示OK。

加/解密算法自定，比如用用與密鑰異或運算等。（文件操作方法請參閱附件DOS功能大全）2按鍵聲音程序設(shè)計

為‘0’---‘9’，‘*’，‘#’，‘A’，‘B’，‘C’，‘D’這16個按鍵配上不同頻率的聲音信號。當(dāng)程序運行時，按這16個鍵，可以聽到不同的聲音。

設(shè)計思路：PC機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的8253通道2和8255PB0，PB1實現(xiàn)了PC機(jī)揚聲器發(fā)聲及控制。通過改變8253通道2的計數(shù)常數(shù)，實現(xiàn)改變OUT2引腳輸出波形的頻率，當(dāng)有鍵按下時，若按鍵為上述16鍵之一，則寫入計數(shù)值，啟動計數(shù)，且持續(xù)輸出約0.5秒后關(guān)閉聲音。

要求：

運行程序時有提示，比如：請輸入號碼等。按其它鍵，退出程序。提示：參考彈鋼琴程序。16種頻率自定。

3幾何圖形顯示程序

試?yán)�用PC機(jī)顯示器軟件中斷（INT10H）功能（VGA模式640*480），設(shè)計一個幾何圖形

顯示程序。顯示器水平方向為時間軸，垂直方向為信號幅度。測試信號為正弦波信號和三角波信號。

要求：

基本要求：能顯示三角形、五角星、度方型圖案。程序運行時，先按任意尺寸顯示所有圖形，然后提示選擇所要顯示的圖形。提示：線條生成可以采用直線插補(bǔ)算法。

（二）接口電路設(shè)計

1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

利用8253，8255A，ADC0809設(shè)計一個基于8088最小系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（不包含A/D轉(zhuǎn)換器輸入通道中的放大器和采樣保持電路），最小系統(tǒng)的時鐘頻率為5MHz，8253時鐘頻率為1MHz。要求每隔200μs采集一個數(shù)據(jù)，每次啟動采集數(shù)據(jù)時采集時間為20ms（即每次啟動一次，共采集100個數(shù)據(jù)）。由一個開關(guān)手動啟動數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的I/O傳送采用中斷方式傳送。8259A地址為20H，21H，僅對8255A，8253地址進(jìn)行譯碼，8255A、8253的端口地址為每位同學(xué)學(xué)號最后4位乘以8，如：學(xué)號后4位是1820，則地址范圍為1820*81820*8+8。允許附加必要的門電路、地址譯碼器和單穩(wěn)電路等。完成：

（1）硬件設(shè)計，畫出連接圖（不包括8259A，用正規(guī)“米”字方格紙繪制）（2）軟件設(shè)計，包括8255A，8253的初始化及中斷服務(wù)程序（只采集ADC0809的IN0

通道）。

2鍵盤顯示接口電路設(shè)計利用8253，8255A設(shè)計一個基于8088最小系統(tǒng)的鍵盤顯示接口電路。鍵盤為4X4行列式鍵盤（0-9，A-F），顯示器為7段代碼LED，共4位，動態(tài)顯示。要求每隔200ms掃描一次鍵盤，解碼后的鍵值在LED顯示器上滾動顯示。假定最小系統(tǒng)的時鐘頻率為5MHz，8253時鐘頻率為1MHz,鍵盤軟件消抖動。8259A地址為20H，21H，不用參與譯碼，8255A，8253的端口地址為每位同學(xué)學(xué)號最后4位乘以8，如：學(xué)號后4位是1820，則地址范圍為1820*81820*8+8。允許附加必要的門電路、地址譯碼器和單穩(wěn)電路等。

（1）硬件設(shè)計，畫出連接圖（不包括8259A，用正規(guī)“米”字方格紙繪制）（2）軟件設(shè)計，包括8255A，8253的初始化及中斷服務(wù)程序，鍵盤掃描子程序，LED

顯示子程序。

3交通燈控制系統(tǒng)

利用8253，8255A，8259等芯片設(shè)計一個基于8088最小系統(tǒng)的十字路口交通燈控制系統(tǒng)。通行時間（綠燈）（或禁止時間（紅燈））30秒，準(zhǔn)備時間3秒，在準(zhǔn)備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始。最小系統(tǒng)的時鐘頻率為5MHz,8253的時鐘頻率為1MHz。8259A地址為20H，21H，不用參與譯碼，8255A，8253的端口地址為每位同學(xué)學(xué)號最后4位乘以8，如：學(xué)號后4位是1820，則地址范圍為1820*81820*8+8。允許附加必要的門電路、地址譯碼器和單穩(wěn)電路等。

（1）硬件設(shè)計，畫出連接圖（不包括8259A，用正規(guī)“米”字方格紙繪制）（2）軟件設(shè)計，包括8255A，8253的初始化及中斷服務(wù)程序，控制程序等。

三、課程設(shè)計要求

要求每位同學(xué)獨立完成一項軟件題目的設(shè)計和調(diào)試，一項接口電路的設(shè)計。匯編語言程序必須實現(xiàn)基本功能，在基本功能基礎(chǔ)上要有所發(fā)揮，力求創(chuàng)新。硬件接口電路設(shè)計必須完成手繪原理圖（通常畫在描圖紙上），編寫相應(yīng)的程序。

四、參考資料

1楊素行編微型計算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社

2吳寧主編80X86/Pentium微型計算機(jī)原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社3孫德文主編微型計算機(jī)技術(shù)，高等教育出版社

4沈美明編IBM-PC匯編語言程序設(shè)計，清華大學(xué)出版社

五、考核

1集中上機(jī)調(diào)試時間段執(zhí)行嚴(yán)格的考勤制度

2上機(jī)實考3設(shè)計報告4教師隨機(jī)提問

注：獨立按時完成規(guī)定的工作任務(wù)，不得弄虛作假，不準(zhǔn)抄襲他人內(nèi)容，否則成績以不及格計。如發(fā)現(xiàn)程序或者課程設(shè)計報告雷同，一律記不及格。

六、設(shè)計報告（須手寫，打印無效）

1、所完成課程設(shè)計的題目、內(nèi)容、功能

2、設(shè)計思想、原理，模塊的劃分，程序的流程框圖

3、每個程序中，所使用的DOS/BIOS功能調(diào)用，宏庫文件列表清單；如涉及硬件編程，介

紹相應(yīng)的工作原理4、程序源代碼及注釋。

5、調(diào)試過程，出現(xiàn)的問題及解決，運行結(jié)果，運行說明。6、硬件工作原理分析，硬件電路接線圖，相應(yīng)的工作程序。7、課程設(shè)計總結(jié)及展望。

擴(kuò)展閱讀：201*年微機(jī)原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[1]

微機(jī)原理課程設(shè)計

指導(dǎo)書

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計算機(jī)系統(tǒng)教研室

二零一一年五月

目錄

1課程設(shè)計的目的和任務(wù).....................................12課程設(shè)計指導(dǎo)及要求.........................................13課程設(shè)計的主要步驟.........................................1

3.1總體設(shè)計..............................................................................................23.2硬件設(shè)計..............................................................................................23.3軟件設(shè)計..............................................................................................23.4軟、硬件聯(lián)調(diào)......................................................................................2

4課程設(shè)計報告內(nèi)容及格式要求.........................25進(jìn)度安排.............................................................36課程設(shè)計的考核方法及成績評定.....................37課程設(shè)計題目.......................................................38主要參考資料.......................................................5

1課程設(shè)計的目的和任務(wù)

課程設(shè)計是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生在學(xué)習(xí)完本門課后綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識，解決實際工程設(shè)計和應(yīng)用問題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。它具有動手、動腦和理論聯(lián)系實際的特點，是培養(yǎng)在校工科大學(xué)生理論聯(lián)系實際、敢于動手、善于動手和獨立自主解決設(shè)計實踐中遇到的各種問題能力的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。

通過課程設(shè)計，要求學(xué)生熟悉和掌握微機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計的方法、設(shè)計步驟，使學(xué)生得到微機(jī)開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練。讓學(xué)生獨立或集體討論設(shè)計題目的總體設(shè)計方案、編程、軟件硬件調(diào)試、編寫設(shè)計報告等問題，真正做到理論聯(lián)系實際，提高動手能力和分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)由學(xué)習(xí)知識到應(yīng)用知識的初步過渡。通過本次課程設(shè)計使學(xué)生熟練掌握微機(jī)系統(tǒng)與接口擴(kuò)展電路的設(shè)計方法，熟練應(yīng)用8086匯編語言編寫應(yīng)用程序和實際設(shè)計中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機(jī)系統(tǒng)的硬軟件開發(fā)工具的使用方法。

通過課程設(shè)計實踐，不僅要培養(yǎng)學(xué)生事實求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，檢驗學(xué)生對本門課學(xué)習(xí)的情況，更要培養(yǎng)學(xué)生在實際的工程設(shè)計中查閱資料，撰寫設(shè)計報告表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果的能力。

2課程設(shè)計指導(dǎo)及要求

在課程設(shè)計時，1人1題，同批次同學(xué)中選擇同一題的人數(shù)不超過3人。在教師指導(dǎo)下，可以相互討論，但設(shè)計報告由學(xué)生獨立完成，不得互相抄襲。教師的主導(dǎo)作用主要在于指明設(shè)計思路，啟發(fā)學(xué)生獨立設(shè)計的思路，解答疑難問題和按設(shè)計進(jìn)度進(jìn)行階段審查。學(xué)生必須發(fā)揮自身學(xué)習(xí)的主動性和能動性，主動思考問題、分析問題和解決問題，而不應(yīng)處處被動地依賴指導(dǎo)老師。同學(xué)應(yīng)積極主動的提出問題、解決問題、討論問題，互相幫助和啟發(fā)。

學(xué)生在設(shè)計中可以引用所需的參考資料，避免重復(fù)工作，加快設(shè)計進(jìn)程，但必須和題目的要求相符合，保證設(shè)計的正確。指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會掌握和使用各種已有的技術(shù)資料，不能盲目地、機(jī)械地抄襲資料，必須具體分析，使設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計能力都獲得提高。學(xué)生要在老師的指導(dǎo)下制定好自己各環(huán)節(jié)的詳細(xì)設(shè)計進(jìn)程計劃，按給定的時間計劃保質(zhì)保量的完成個階段的設(shè)計任務(wù)。設(shè)計中可邊設(shè)計，邊修改，軟件設(shè)計與硬件設(shè)計可交替進(jìn)行，問題答疑與調(diào)試和方案修改相結(jié)合，提高設(shè)計的效率，保證按時完成設(shè)計工作并交出合格的設(shè)計報告。

3課程設(shè)計的主要步驟

課程設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分，其設(shè)計過程可以歸納為以下所述的四個步驟：

3.1總體設(shè)計

本階段的任務(wù)是通過調(diào)查研究，查閱資料來初步確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體方案，其中主要涉及到硬件和軟件的功能劃分。

應(yīng)用系統(tǒng)中硬件和軟件具有一定的互換性，即某些功能既可以用硬件實現(xiàn)也可以用軟件實現(xiàn)。一般說來，用硬件實現(xiàn)的優(yōu)點是可以提高系統(tǒng)的工作速度，但會增加電路的復(fù)雜性和硬件成本；而用軟件代替某些硬件的功能可以使電路簡化，便于修改設(shè)計，降低硬件成本，但軟件工作量增大。

總體設(shè)計時，必須在硬件和軟件之間權(quán)衡，分工明確，然后分頭開始設(shè)計。

3.2硬件設(shè)計

在Proteus環(huán)境下，結(jié)合課程設(shè)計題目，設(shè)計硬件原理圖，搭建硬件電路。

3.3軟件設(shè)計

1、采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，可將整個軟件分成若干功能模塊。2、畫出程序流程圖。3、根據(jù)流程圖，編寫源程序。

3.4軟、硬件聯(lián)調(diào)

在Proteus環(huán)境下，仿真調(diào)試程序。

4課程設(shè)計報告內(nèi)容及格式要求

【課程設(shè)計報告內(nèi)容】1、設(shè)計題目（在封面注明）

2、設(shè)計內(nèi)容（在此部分詳細(xì)說明所做題目的基本內(nèi)容和主要功能）

3、設(shè)計原理及方案（含電路原理圖、硬件連接示意圖、系統(tǒng)功能框圖、程序流程圖等）4、匯編源程序代碼（關(guān)鍵代碼要加必要注釋）

5、實施結(jié)果（可給出程序運行界面、實驗箱運行結(jié)果照片等）6、課程設(shè)計體會7、參考文獻(xiàn)【格式要求】

1、課程設(shè)計報告要求書寫工整、內(nèi)容充實、結(jié)論正確、符合設(shè)計要求。

2、報告有封面，其上注明學(xué)生班級、姓名、學(xué)號、指導(dǎo)教師、提交時間等完整信息。

5進(jìn)度安排

課程設(shè)計的題目在課程設(shè)計開始之前下達(dá)給學(xué)生。學(xué)生可以在課余時間提前熟悉設(shè)計題目，查閱相關(guān)資料，確定總體方案，軟、硬件功能劃分，硬件接口原理圖設(shè)計，程序設(shè)計等工作，為課程設(shè)計提前做好準(zhǔn)備工作。

課程設(shè)計時間為1周。各位同學(xué)自選1題，獨立完成即可。

6課程設(shè)計的考核方法及成績評定

考核方法：現(xiàn)場驗收（占50%），課程設(shè)計報告（占50%）。

考核內(nèi)容：學(xué)習(xí)態(tài)度（出勤情況，平時表現(xiàn)等）、方案合理性、程序編制質(zhì)量、演示效果、答辯情況及設(shè)計報告質(zhì)量。

成績評定：優(yōu)，良，中，及格，不及格。特別說明：

（1）如發(fā)現(xiàn)抄襲，按照不及格處理。

（2）若出現(xiàn)2人以上設(shè)計方案完全相同，視同抄襲。

7課程設(shè)計題目

【選題說明】

（1）一人一題，最多三人同題�？蓮南铝蓄}目中任選1題，也可自擬題目。如出現(xiàn)多人同題，由指導(dǎo)教師視各人完成質(zhì)量評分。

（2）下列題目僅提出了合格要求，各位同學(xué)可根據(jù)自己的情況增加功能并實現(xiàn)。指導(dǎo)教師根據(jù)各位同學(xué)完成課題的質(zhì)量評分。

題目一交通燈控制系統(tǒng)

利用8253定時器、8255等接口，設(shè)計一電路，模擬十字路口交通燈控制。要求能實現(xiàn)自動控制和手動應(yīng)急控制。

題目二利用D/A設(shè)計波形發(fā)生器

利用D/A設(shè)計一個波形發(fā)生器，能分別產(chǎn)生三角波、正弦波、鋸齒波和方波，至少設(shè)計一種波形切換方式。

題目三利用D/A設(shè)計幅值可變的三角波發(fā)生器

利用D/A設(shè)計一個三角波形發(fā)生器，至少設(shè)計一種方式改變輸出波形的幅值。題目四電子萬年歷

參考市場上的電子萬年歷的功能，利用所學(xué)接口芯片設(shè)計一電子萬年歷。要求至少能顯

示日期值、星期值，并可通過鍵盤修改日期。

題目五電子秒表

利用8253等接口設(shè)計電子秒表，要求完成開始計時、停止計時及計時復(fù)位等功能，計時時間精確到毫秒。

題目六編程實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制

查找資料，了解步進(jìn)電機(jī)的性能及原理，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)功能。題目七直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

了解直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速的方法，實現(xiàn)直流電機(jī)速的功能。題目八數(shù)字鐘

設(shè)計并完成LED七段數(shù)碼管數(shù)字鐘電路，數(shù)字鐘顯示格式為：HH：MM：SS。要求：具有通過鍵盤能夠調(diào)整時、分、秒的功能。

題目九花式跑馬燈

自行設(shè)計電路并連線，實現(xiàn)具有5種以上花式的跑馬燈，要求提供兩種以上的切換方式。題目十籃球比賽電子記分牌根據(jù)籃球比賽規(guī)則，設(shè)計電子記分牌。題目十一定時器

利用8253等接口芯片設(shè)計計時器，要求通過鍵盤輸入計時時間，并提供一種以上的報警方式。

題目十二籃球比賽計時器

根據(jù)籃球比賽規(guī)則，設(shè)計籃球比賽計時器。題目十三電子密碼鎖

設(shè)計一個電子密碼鎖，自行設(shè)定器件的狀態(tài)（如：發(fā)光二極管的亮與滅）模擬鎖的開、閉。要求能夠通過鍵盤設(shè)定密碼，并根據(jù)密碼開鎖。

題目十四計算器

設(shè)計一計算器，要求至少能完成2位數(shù)的加減運算。題目十五點陣廣告牌

利用點陣屏器件（如MATRIX-8X8-RED）設(shè)計能顯示字符或圖案的點陣廣告牌。題目十六音樂播放器

利用8253驅(qū)動揚聲器發(fā)聲，實現(xiàn)樂曲播放，音調(diào)頻率請自行查找參考資料，如文獻(xiàn)[4]。

題目十七電子琴

本程序?qū)㈡I盤變成鋼琴鍵盤，選擇鍵盤上7個按鍵，作為“哆來咪”音按鈕。通過此程序驅(qū)動揚聲器發(fā)出不同的音調(diào)。

題目十八電壓報警器

設(shè)計一個電壓報警器，要求利用POT-HG（POT-LIN）模擬電壓變化，利用ADC0808實現(xiàn)電壓監(jiān)控，當(dāng)輸入電壓在設(shè)定值以內(nèi)，顯示電壓值。當(dāng)輸入電壓超過設(shè)定值，報警。顯示方式、報警方式自行設(shè)計。

題目十九數(shù)字鬧鐘

利用LED七段數(shù)碼管和揚聲器設(shè)計完成數(shù)字鬧鐘，數(shù)字鐘顯示格式為：HH：MM：SS。要求實現(xiàn)定時鬧鐘。題目二十搶答器

利用數(shù)碼管等設(shè)計完成3路搶答器。要求能顯示哪路搶答成功，并能清除顯示，以備下次使用。

題目二十一四路彩燈電路設(shè)計利用LED燈實現(xiàn)四路彩燈電路設(shè)計題目二一防盜報警器

自行擬定的題目

各位同學(xué)可以結(jié)合所學(xué)知識，自行擬定本次課程設(shè)計題目。自擬的題目須得到指導(dǎo)教師的認(rèn)可。

8主要參考資料

1．周明德.微型計算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社

2．張彌左,王兆月,邢立軍等.微型計算機(jī)接口技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社3．戴梅萼,史嘉權(quán).微型計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社4．沈美明,溫冬嬋.IBM-PC匯編語言程序設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社

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