《微型计算机技术》课程设计报告rllWord文档格式.docx
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四、设计报告4
五、程序清单14
六、课程设计总结26
一、团队构成及分工
团队:
职能
成员
任务分工
成绩
组长
组员
指导教师签字:
年月日
二、项目进度计划
序号
任务名称
开始时间
完成时间
持续时间
1
2
3
4
5
三、实验报告
1、实验目的
1).学习8253编程定时/计数器的工作方式。
2).掌握中断控制器8259A与微处理机接口的原理和方法。
3).掌握中断控制器8259A的应用编程。
2、实验内容
利用8253的定时器功能,给8253一个初始值,循环计数。
并向8259发出中断信号,对中断信号进行计数,挤满20次,把时间缓冲区中的时间加1,并将其输入到缓冲区,使显示器显示更新后的时间。
3、实验步骤
1).连接好实验线路。
2).编写程序并调试。
3).运行程序,实验仪显示器上显示一电子钟。
4、实验记录
在实验中,因为8253的GATE2插孔未和5v电源相连导致电子表计时数据不变。
虽然问题不大,但经常被忽略。
当8253的GATE2插口和5v电源相连时,电子表正常计数。
5、实验结果与数据处理
根据实验报告册的实验步骤将电路连好,并在电脑中调试程序,将两者链接起来,可以看到显示器显示出时间,60一进位。
实现电子表的功能。
通过本次试验,增强了我们对微机运行和芯片编程的了解,明确了他们的各自功能及具体的运行情况。
在子程序设计时应仔细考虑那些寄存器是必须保存的。
四、设计报告
1、设计目的
本设计的目的在于全面消化已学的相关课程内容。
深刻理解微型计算机技术课程的内涵。
从硬件的角度掌握微机的组成,接口部件的结构和彼此之间的联系,从软件的角度理解和应用微机系统的运行机制。
使学生通过自己的设计实践,初步了解和掌握一个实用微机系统的设计思路,综合应用所学的硬件技术基础知识和编程手段独立设计,确定硬件、软件实现方案。
2、设计内容
乒乓球比赛是由甲乙双方参赛,加上裁判的三人游戏(也可以不用裁判),乒乓球比赛模拟机是用发光二极管(LED)模拟乒乓球运动轨迹的电子游戏机。
基本部分:
(1)至少用8个LED排成直线,以中点为界,两边各代表参赛双方的位置,其中一个点亮的LED(乒乓球)依次从左到右,或从右到左移动,“球”的移动速度能由时钟电路调节。
(2)当球(被点亮的那只LED)移动到某方的最后一位时,参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向,即表示启动球拍击中,若行动迟缓或超前,表示未击中或违规,则对方得一分。
(3)设计自动记分电路,甲乙双方各用一位数码管显示得分,每记满9分为一局。
3、设计方案
(1)设计思路
1.球台电路:
球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现,由发光二极管作光点模拟乒乓球移动的轨迹。
2.驱动控制电路:
由双D触发器及逻辑门电路构成,通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3.计分电路:
使用十进制的计数器、逻辑门和集成的4管脚的数码管来组成计分电路。
通过多次设计、画图及仿真实验,我们发现方案电路最简洁,原理简单易懂,操作也很方便,且实用性较强。
故采用此方案进行设计。
(2)硬件系统设计
1.用两个74LS194四位双向移位寄存器来模拟乒乓球台,其中第一个74LS194的DL输出端QD接第二个的右移串行输入端SR,这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。
同样道理,第二个74LS194的AR输出端接第一个的左移串行输入端。
2.用双D触发器74LS74及逻辑门电路构成驱动控制电路
3.用十进制计数器74LS160D、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路
分析系统的逻辑功能,画出框图:
图1乒乓球游戏机原理框图
该电路主要由时钟信号源、按键电路、球台驱动电路,控制电路,计数器,显示译码器和LED数码管等组成。
途中标出的各种信号的含义分别为:
CP表示球台驱动电路和计数器的时钟信号;
S表示灯(乒乓球)移动的信号;
L表示发光二极管驱动信号,由L1~L8组成;
CNT表示计数器的计数脉冲信号,由CNT1,CNT2组成;
KA,KB表示开关控制的外输入发球、击球信号。
(3)软件系统设计
根据设计方案,可以将软件系统设计如下框图:
图2乒乓球比赛模拟机框图
4、实施方案
(1)芯片结构
1)74LS194是四位双向移位寄存器。
CR非是异步清零端,CP是上升沿有效的移位脉冲输入端,D0—D3是并行数据输入端,DSR是右移串行数据输入端,DSL是左移串行数据输入端,Q0-Q3是并行数据输出端,M0和M1是工作模式控制端,通过M0和M1的不同组合,来控制移位寄存器的工作模式。
74LS194的数据输入、输出可采用串行和并行两种方式,典型特点是双向移位功能。
2)74LS160这种同步可预置十进计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成,内部有超前进位,具有计数、置数、禁止、直接(异步)清零等功能。
对所有触发器同时加上时钟,使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作。
这种工作方式消除了非同步(脉冲时钟)计数器中常有的输出计数尖峰。
缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器。
(2)芯片引脚
1)74LS194
图374LS194引脚图
2)74LS160
图474LS160引脚图
(3)工作原理
当CR非=0时,寄存器输出0000,与时钟无关,故为异步清零
当CR非=1时,M1M0=00,CP脉冲上升沿到来时,寄存器处于保持工作模式,输出状态保持不变。
当CR非=1时,M1M0=01,CP脉冲上升沿到来时,寄存器处于右移工作模式,DSR端输入的串行数据一次送入寄存器。
当CR非=1时,M1M0=10,CP脉冲上升沿到来时,寄存器处于左移工作模式,DSL端输入的串行数据一次送入寄存器。
当CR非=1时,M1M0=11,CP脉冲上升沿到来时,寄存器处于同步置数工作模式,并行输入数据d0-d3被送入寄存器,寄存器输出为d0d1d2d3.
2)74LS160
当预置是同步时,在置数输入上将建立一低电平,禁止计数,并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平,输出都与建立数据一致。
清除是异步的(直接清零),不管时钟输入、置数输入、使能输入为何电平,清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平。
(4)工作方式
由于74LS194为四位双向移位寄存器,故需两片74LS194相连才能构成八位双向移位寄存器。
将一片74LS194的Q3输出与另一片的右移串行输入DSR相连,而将另一片的Q0输出与该片的左移串行输入DSL相连,同时将两片74LS194的M1、M0、CP和/CP端分别并接。
它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的。
两个计数使能输入(ENP和ENT)计数时必须是高电平,且输入ENT必须正反馈,以便使能动态进位输出。
因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲,其宽度近似等于QA输出高电平。
此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。
使能ENP和ENT输入的跳变不受时钟输入的影响。
(5)硬件系统设计
1、球台电路
图5球台电路设计
上图中,两片4位74LS194双向移位寄存器接成8位双向移位寄存器。
功能说明:
(1)当S1=S0=1时,不管各输入端原来是什么状态,在下一个时脉冲到来时,其输出分别是预先输入到并行输入端的abcd,这种方式叫送数。
(2)当S1=0,S0=1时,其工作方式叫右移,这时,每来一个时钟脉冲,输出端的数各向右移一位,而QA端的输出则由加到R端的数来补充。
(3)当S1=1,S0=0时,其工作方式叫左移,情况正好与右移相反;
QD端的输出由加到L端的数来补充。
(4)当S1=S0=0时,不管是否有CP脉冲作用,输出保持不变,这叫保持方式。
CP=0时也是保持方式。
2、驱动控制电路
图6驱动控制电路
图中74LS74为上升沿触发的D触发器,~PR为置1端(低有效),~CLR为置0端(低有效)。
当J1=0时,两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1,通过接入74LS194,此时实现的是并行输入功能。
当J1=1时,L1=J2=1,J3=L8=0,通过各门电路可知U2A,U4A,U2B输出端分别为0,1,1,则D触发器输出端分别为0,1即S1=0,S0=1。
相反情况时,当J1=1时,L1=J2=0,J3=L8=1,D触发器输出端分别为1,0即S1=1,S0=0。
通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3、计分电路
图7计分电路
如上图所示,计分电路由一个7404非门,7409与门和十进制的74LS160计数器构成。
得分真值表如下表1所示:
表1得分真值表
L1
J2(A)
L8
J3
Y(A)
Y(B)
由上表可得上图中非门和与门的接法。
当~RD=~LD=EP=ET=1时工作状态为计数,即图3中的~CLR=~LOAD=ENT=
ENP=1时。
选用ENP、ENT作为74LS160的计数控制端,当ENT=ENP=1时计数,当ENT=ENP=0时计分电路处于保持状态。
RCO为进位输出端,即当选手计满9分时给出报警信号。
仿真结果图:
图8仿真结果图
(6)软件系统设计
用8~16个发光二极管代表乒乓球台,在游戏机的两侧各设置两个开关,一个是发球开关,一个是击球开关。
甲方按动发球开关时,靠近甲方的第一盏灯亮,然后发光二极管由甲向乙依次点亮,代表乒乓球在移动。
当球过网后,乙方就可以击球。
若乙方提前击球或没有击到球,则判乙方失分,甲方自动加分,根据乒乓球比赛的过程和规则,首先游戏开始,如果一方非正确击球则另一方加分,当分数大于10时获胜,游戏结束,则把设计流程规定如下图所示。
图9系统流程图
5、参考资料
(1)《微型计算机技术及其应用(第四版)》戴梅萼史嘉权著清华大学出版社2008年2月第4版
(2)《微型计算机技术及其应用——习题、实验题与综合训练题集(第4版)》戴梅萼编著清华大学出版社2008年2月第1版
(3)《微机原理与接口技术经典实验案例集》邹逢兴高等教育出版社2012年5月第1版
五、程序清单
8253和8259实现电子表
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE
INTPORT1EQU0020H;
8259口地址1
INTPORT2EQU0021H;
8259口地址2
INTQ3EQUINTERUPT3;
中断程序的入口地址
INTQ7EQUINTERUPT7;
CONTPORTEQU00D
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