201*微機課程設計指導書

《微機原理及應用》課程設計指導書

東華大學信息學院201*年9月1日

一、課程設計目的

本課程設計是繼《微機系統(tǒng)及應用》課程之后的一次綜合性設計、實驗訓練。根據(jù)微機系統(tǒng)及應用課程教學的重點和主要知識點及工程實際需要，設置匯編語言程序設計、PC機內部接口和8086系統(tǒng)接口電路設計等設計題目。要求學生綜合本課程和其它相關課程中學到的80X86系統(tǒng)結構、匯編語言設計、典型接口芯片、電路電子技術等相關知識進行程序設計、硬件接口電路設計和調試，系統(tǒng)地掌握微機原理和接口技術的相關知識，實現(xiàn)知識的融會貫通。要求學生通過1.5周的學習，提高設計匯編語言程序的能力和技巧，培養(yǎng)實現(xiàn)一個簡單應用系統(tǒng)功能的硬件軟件設計能力。

二、課程設計內容

（一）匯編語言程序設計及調試

1文件加/解密程序設計

用8086匯編語言設計、調試一個任意文件加/解密程序。（1）設計思路

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)律進行加密運算，運算結果再存入磁盤達到加密目的；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/解密進行中等有關信息；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。當程序運行時，按這16個鍵，可以聽到不同的聲音。

設計思路：PC機系統(tǒng)內的8253通道2和8255PB0，PB1實現(xiàn)了PC機揚聲器發(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

試利用PC機顯示器軟件中斷（INT10H）功能（VGA模式640*480），設計一個幾何圖形

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算法。

（二）接口電路設計

1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

利用8253，8255A，ADC0809設計一個基于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地址進行譯碼，8255A、8253的端口地址為每位同學學號最后4位乘以8，如：學號后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）軟件設計，包括8255A，8253的初始化及中斷服務程序（只采集ADC0809的IN0

通道）。

2鍵盤顯示接口電路設計利用8253，8255A設計一個基于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學號最后4位乘以8，如：學號后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）軟件設計，包括8255A，8253的初始化及中斷服務程序，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，準備時間3秒，在準備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復始。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學號最后4位乘以8，如：學號后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）軟件設計，包括8255A，8253的初始化及中斷服務程序，控制程序等。

三、課程設計要求

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

四、參考資料

1楊素行編微型計算機系統(tǒng)原理及應用，清華大學出版社

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

4沈美明編IBM-PC匯編語言程序設計，清華大學出版社

五、考核

1集中上機調試時間段執(zhí)行嚴格的考勤制度

2上機實考3設計報告4教師隨機提問

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

六、設計報告（須手寫，打印無效）

1、所完成課程設計的題目、內容、功能

2、設計思想、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功能調用，宏庫文件列表清單；如涉及硬件編程，介

紹相應的工作原理4、程序源代碼及注釋。

5、調試過程，出現(xiàn)的問題及解決，運行結果，運行說明。6、硬件工作原理分析，硬件電路接線圖，相應的工作程序。7、課程設計總結及展望。

擴展閱讀：201*年微機原理課程設計指導書[1]

微機原理課程設計

指導書

計算機科學與技術學院計算機系統(tǒng)教研室

二零一一年五月

目錄

1課程設計的目的和任務.....................................12課程設計指導及要求.........................................13課程設計的主要步驟.........................................1

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

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

1課程設計的目的和任務

課程設計是培養(yǎng)和鍛煉學生在學習完本門課后綜合應用所學理論知識，解決實際工程設計和應用問題的能力的重要教學環(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)在校工科大學生理論聯(lián)系實際、敢于動手、善于動手和獨立自主解決設計實踐中遇到的各種問題能力的一個重要教學環(huán)節(jié)。

通過課程設計，要求學生熟悉和掌握微機系統(tǒng)的軟件、硬件設計的方法、設計步驟，使學生得到微機開發(fā)應用方面的初步訓練。讓學生獨立或集體討論設計題目的總體設計方案、編程、軟件硬件調試、編寫設計報告等問題，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)由學習知識到應用知識的初步過渡。通過本次課程設計使學生熟練掌握微機系統(tǒng)與接口擴展電路的設計方法，熟練應用8086匯編語言編寫應用程序和實際設計中的硬軟件調試方法和步驟，熟悉微機系統(tǒng)的硬軟件開發(fā)工具的使用方法。

通過課程設計實踐，不僅要培養(yǎng)學生事實求是和嚴肅認真的工作態(tài)度，培養(yǎng)學生的實際動手能力，檢驗學生對本門課學習的情況，更要培養(yǎng)學生在實際的工程設計中查閱資料，撰寫設計報告表達設計思想和結果的能力。

2課程設計指導及要求

在課程設計時，1人1題，同批次同學中選擇同一題的人數(shù)不超過3人。在教師指導下，可以相互討論，但設計報告由學生獨立完成，不得互相抄襲。教師的主導作用主要在于指明設計思路，啟發(fā)學生獨立設計的思路，解答疑難問題和按設計進度進行階段審查。學生必須發(fā)揮自身學習的主動性和能動性，主動思考問題、分析問題和解決問題，而不應處處被動地依賴指導老師。同學應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)。

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

3課程設計的主要步驟

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

3.1總體設計

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

應用系統(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，便于修改設計，降低硬件成本，但軟件工作量增大。

總體設計時，必須在硬件和軟件之間權衡，分工明確，然后分頭開始設計。

3.2硬件設計

在Proteus環(huán)境下，結合課程設計題目，設計硬件原理圖，搭建硬件電路。

3.3軟件設計

1、采用模塊化程序結構設計軟件，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

在Proteus環(huán)境下，仿真調試程序。

4課程設計報告內容及格式要求

【課程設計報告內容】1、設計題目（在封面注明）

2、設計內容（在此部分詳細說明所做題目的基本內容和主要功能）

3、設計原理及方案（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（關鍵代碼要加必要注釋）

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

1、課程設計報告要求書寫工整、內容充實、結論正確、符合設計要求。

2、報告有封面，其上注明學生班級、姓名、學號、指導教師、提交時間等完整信息。

5進度安排

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

課程設計時間為1周。各位同學自選1題，獨立完成即可。

6課程設計的考核方法及成績評定

考核方法：現(xiàn)場驗收（占50%），課程設計報告（占50%）。

考核內容：學習態(tài)度（出勤情況，平時表現(xiàn)等）、方案合理性、程序編制質量、演示效果、答辯情況及設計報告質量。

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人以上設計方案完全相同，視同抄襲。

7課程設計題目

【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，由指導教師視各人完成質量評分。

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

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)自動控制和手動應急控制。

題目二利用D/A設計波形發(fā)生器

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

題目三利用D/A設計幅值可變的三角波發(fā)生器

利用D/A設計一個三角波形發(fā)生器，至少設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，利用所學接口芯片設計一電子萬年歷。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等接口設計電子秒表，要求完成開始計時、停止計時及計時復位等功能，計時時間精確到毫秒。

題目六編程實現(xiàn)步進電機的控制

查找資料，了解步進電機的性能及原理，實現(xiàn)步進電機的正、反轉功能。題目七直流電機調速系統(tǒng)

了解直流電機閉環(huán)調速的方法，實現(xiàn)直流電機速的功能。題目八數(shù)字鐘

設計并完成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整時、分、秒的功能。

題目九花式跑馬燈

自行設計電路并連線，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，設計電子記分牌。題目十一定時器

利用8253等接口芯片設計計時器，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，設計籃球比賽計時器。題目十三電子密碼鎖

設計一個電子密碼鎖，自行設定器件的狀態(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定密碼，并根據(jù)密碼開鎖。

題目十四計算器

設計一計算器，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驅動揚聲器發(fā)聲，實現(xiàn)樂曲播放，音調頻率請自行查找參考資料，如文獻[4]。

題目十七電子琴

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

題目十八電壓報警器

設計一個電壓報警器，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，當輸入電壓在設定值以內，顯示電壓值。當輸入電壓超過設定值，報警。顯示方式、報警方式自行設計。

題目十九數(shù)字鬧鐘

利用LED七段數(shù)碼管和揚聲器設計完成數(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計利用LED燈實現(xiàn)四路彩燈電路設計題目二一防盜報警器

自行擬定的題目

各位同學可以結合所學知識，自行擬定本次課程設計題目。自擬的題目須得到指導教師的認可。

8主要參考資料

1．周明德.微型計算機系統(tǒng)原理及應用.北京：清華大學出版社

2．張彌左,王兆月,邢立軍等.微型計算機接口技術.北京：機械工業(yè)出版社3．戴梅萼,史嘉權.微型計算機技術及應用.北京：清華大學出版社4．沈美明,溫冬嬋.IBM-PC匯編語言程序設計.北京：清華大學出版社

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