竞赛抢答器课程设计-微机接口课程设计报告及论大学生写作能力

微机原理与接口技术课程设计PAGE合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计报告2008～2009学年第2学期课程微机原理与接口技术课程设计名称竞赛抢答器学生姓名储醒之学号0604032028专业班级计算机科学与技术专业（06网工2）指导教师肖连军2009年2月

一、题义分析及解决方案1.题义需求分析题目要求利用8086系统接口电路设计一个可供八人竞赛使用的抢答器，并显示竞答者编号（1~8）。根据题义可知：本设计是要设计一个能够提供给8个人使用的竞赛抢答装置，能够使得抢答者的编号，显示的装置。首先是主持人发出抢答允许信号，当抢答者收到信号后，便立刻进行抢答，然后通过装置，将最先抢答者的编号显示出来。根据以上分析，提出以下几个问题：=1\*GB3①主持人如何发出抢答的信息？=2\*GB3②竞赛者如何进行抢答？=3\*GB3③如何将分辨抢答的顺序，谁是最先抢答的？=4\*GB3④如何显示抢答者的编号？=5\*GB3⑤抢答的总体规则是什么？怎样控制？2.解决问题的思路及其方法1）硬件部分（1）主控装置，由主持人控制决定抢答有效与无效，共两个量，因而考虑到逻辑开关、微动开关和小键盘，主控完成的是保持有效与无效两种状态，而微动开关是输入一个脉冲，故不符合要求，小键盘虽然可以实现，但相对复杂，不便于实现。逻辑开关能很好地符合要求，优点是简单、易操作。本实验使用新实验箱，芯片8255的A、B、C口均被使用，故不能实现该主控功能，但设计思想中应包含此方面，以便设计完备。（2）抢答装置，由竞赛选手抢答使用，每一个选手在抢答时均有两种选择情况，抢答或不抢答，同主控装置道理一样，“1”表示抢答动作发生，“0”表示不抢答，可见，逻辑开关可方便实现，微动开关同样满足要求。然而现实（3）显示装置，可选择LCD或LED，由于这里的输出结果是选手编号，比较简单，用LED即可实现，用LCD也可以实现，但相对复杂，且LCD价格高，故选LED。实现时可采用一人一个发光二极管，但这样在抢答时不便于观察与先后比较，所以选用七段LED数码显示最后竟比较先后处理过的数字编号。（4）规则设定，对于规则要用到可编程芯片，因为抢答结果的多种情况需要作不同的处理，要有硬件实现。由于是八位选手在同一个时间段均可抢答，输入抢答信号，所以应并行而不是串行。可编程芯片有8253、8251A以及8255等，8253主要用于定势和计时器用，它的6种工作方式多以触发方式，故不适用。8251A用于通信借口，并且是串行的，也不可用。而8255恰很好的满足需求，是并行接口芯片，所以选用8255。（5）接口实现，8086CPU与8255之间的数据总线经数据总线收发器相连，地址线经地址锁存器相连，八个逻辑开关K0~K7分别连接到8255的输入口PA0~PA7,输出口PB0~PB7连接到七段LED显示器。在8255与LED连接时，要留心参数是否匹配，能否成功驱动LED显示，LED的标准编码及显示数字如下表所示：表1-1LED的标准编码数字DPgfEdcba二进制编码（字形）0001111113FH10000001106H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FHE0111100179H 通过上表，我们需要用到的编码是0、1、2、3、4、5、6、7、8、E,LED完全符合要求，每一位选手的编号，显示装置采用七段LED二极管显示八位选手的编号，即为抢答结果。2）软件部分对于设计中的抢答规则由软件来实现，考虑到8位选手的各自按下抢答装置与自己的编号间的对应关系，8个信号有可能在同一时间段内有两个或以上信号输入，各自之间在时间上不会牵制，即涉及并行的方式输入，后要对输入的开关量进行处理、输出，连接至LED显示，其中需有一主控装置，据此结合课程的所学的相关知识可知，使用可编程并行接口芯片8255能够满足要求，实现相关功能。实现时，可设置8255的A口作为八个输入信号，用逻辑电平开关K0—K7代表抢答装置的抢答开关1—8号。当某个微动开关置“0”时，显示有效，当有两个或以上选手同时按下抢答器时，信号无效，显示“E”。将B口输出信号与7段LED的a—dp连接，即可用LED显示器输出抢答结果。在实验中需设置C口位控制选用新实验箱的八个LED显示中的一个。二、硬件设计1)8255芯片(1)8255引脚图8255是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口Ｂ口和Ｃ口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。Ａ口有三种工作方式：即方式０、方式１和方式２，而Ｂ口只能工作在方式０或方式１下，而Ｃ口通常作为联络信号使用。8255的工作只有当片选CS有效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。(2)CPU接口1.数据总线缓冲器这是一个8位双向三态缓冲器，三态是由读/写控制逻辑控制的。这个缓冲器是8255A与CPU数据总线的接口。2.读/写控制逻辑它与CPU的6根控制线相连，控制8255A内部的各种操作。控制线RESET用来使8255A复位。和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。控制线用来决定8位内部和外部数据总线上信息传送的方向，即控制把CPU的控制命令或输出的数据送到相应的通道，或把状态信息或输入数据送到CPU。8255A的读/写控制逻辑的作用，是从CPU的地址和控制总线上接受输入的信号，转变成各种命令送到A组或B组控制电路进行相应的操作。(3)8255A的引脚信号1.与外设相连的PA7～PA0：A口数据信号线。PB7～PB0：B口数据信号线。PC7～PC0：C口数据信号线。2.与CPU相连的RESET：复位信号。当此信号来时，所有寄存器都被清除。同时三个数据端口被自动置为输入端口。D7～D0：它们是8255A的数据线和系统总线相连。CS:片选信号。在系统中，一般根据全部接口芯片来分配若于低位地址组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个低电平，于8255A被选中。只有当有效时，读信号写才对8255进行读写。RD：读信号。当此信号有效时，CPU可从8255A中读取数据。WR：写信号。当此信号有效时，CPU可向8255A中写入数据。A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。规定当A1、A0：为00时，选中A端口；为01时，选中B端口；为10时，选中C端口；为11时，选中控制口。表2-18255A的技术参数标识符最小最大测试条件输入低电平（VIL）-0.5V0.8V输入高电平（VIH）2.0V5V输出低电平（VOL）DB0.45VIOL=2.5mA输出低电平（VOL）PER0．45VIOL=1.7mA输出高电平（VOH）DB2．4VIOH=-400μA输出高电平（VOH）PER2．4VIOH=-200μA驱动电流-1.0mA-4.0mAREXT=750Ω，VEXT=1.5V供应电流120mAIIL(INPUTLOADCURRENT±10μAVIN=0V~5VIOFL(Outputfloatleakage±10μAVOUT=0.45~5V输入最低电压：min-0.5V,max0.8V，输入最高电压：2.0V。输出最低电压：0.45V，输出最高电压：2.4V。（3）8255A的方式控制字D7D6D5D4D3D2D1D0100100001:工作方式A口方式0输入B口方式0输出C口高4位输出C口低4位输出图2-18255A的方式控制字方式0的工作特点是通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定为输入或输出。其功能为：①两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高四位和低四位；②任何一个通道可以作输入/输出；③输出是锁存的；④输入是不锁存的；⑤在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。2)显示器件LED(1)LED在本设计中的作用LED功能分析如下：1. 物理构造：LED发光二级管，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。2. 工作原理：当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现。3. 数字成像：将七个发光管进行组合，排列成数字图形8，再根据需要控制七个管的亮与灭，即可显示出定义数字。LED技术参数如下：1.发光二极管的压降一般为1.5～2.0V，其工作电流一般取10～20mA为宜。2.发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。3.发光二极管应用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。表2-2LED显示管段选码编码表数字DPgfedcba二进制编码（字形）0001111113FH10000001106H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FHE0111100179H图2-2LED数码管及其框图上面两图分别为外形图和原理图，当七段数码管点亮其中几段可显示数字和简单的字符，将七段数码管负极连接到一起称为公共端，而发光二极管的正极则分别由引脚引出，便于控制哪个发光二极管点亮。由于将8个发光二极管负极全部连接在一起，称为共阴极数码管，还有将8个发光二极管的正极连接在一起，故称之为共阳极数码管。本次实验用的数码管需动态扫描显示，其接口电路将所有数码管的笔画控制段与a~h同名端连在一起，接到一个并行端口，每个公共极COM端由独立的I/O线控制，CPU向字模输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码，究竟哪个数码管显示，取决于每个LED的COM端，所谓动态扫描，就是显示一位信息时，其他位不能显示，必须采用分时方法，轮流控制COM端。3)微动开关(1)微动开关及其编码开关高电平：+5V、低电平：0V表2-4微动开关及其编码编码数字编码数字00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F4)硬件总逻辑图及其说明图2-3硬件电路图说明：8086的数据线接8255A的数据线，8086的地址线形成地址通过译码器与8255A的片选信号相连。8086的分别接8255A的A0,A1。PA0—PA7接微动开关K0—K7。PB0—PB7接显示管的a—dp，PC0—PC73、控制程序说明3.1控制程序设计思路说明定义十六进制数字符的七段代码表。初始化8255A置LED灯全灭。输出显示零表示等待抢答。读A口状态，若有两个或两个以上的抢答信号，显示输出E。若只有一个抢答信号，则查询输出其编号。继续观察LED是否输出显示零，若为0，进行下一次抢答。3.2程序流程图开始开始初始化8255A置LED全灭LED显示0？YNA口一个信号？LED显示E找到输入信号查表输出选手号码LED显示0？YN图3-1程序流程图3.3控制程序.MODEL TINY PCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址(它就是实验仪的基地址,也为DMA&32BITRAM板卡上的8237提供基地址)Vendor_ID EQU 10EBH ;厂商ID号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号.STACK 100 .DATA IO_Bit8_BaseAddress DW ? msg0 DB 'BIOS不支持访问PCI$'msg1 DB '找不到StarPCI9052板卡$'msg2 DB '读8位I/O空间基地址时出错$' COM_ADD DW 00F3H ;控制口偏移量PA_ADD DW 00F0H ;PA口偏移量PB_ADD DW 00F1H ;PB口偏移量PC_ADD DW 00F2H ;PC口偏移量.CODE START: MOVAX,@DATA MOVDS,AX NOPCALLInitPCI CALLModifyAddress ;根据PCI提供的基地址,将偏移地址转化为实地址movdx,COM_ADD ;控制口地址 movax,90h ;10010000outdx,axstep0:movax,00h;禁止显示LED全灭movdx,PB_ADD ;B口地址输出outdx,axstep3:movdx,PB_ADDmovax,3fh ;输出显示0表示允许抢答outdx,ax movdx,PC_ADD ;设置数码管位选码moval,7Fh;只使用最左边一位outdx,alstep2:movdx,PA_ADD;通过A口地址读输入信号inax,dx;读A口状态notax;取反，因为微动开关按下为低电平有效cmpal,00h ;检测是否有输入jzstep2;没有则继续检测movdl,almovbl,00h;bl用于记录有几人同时按键movcx,8h;循环次数test1:rordl,1 ;循环右移一位，末位进CFjnctest2;若没有进位，即CF=0则跳转retest继续测试incbl ;有进位，bl自加记录同时抢答人数test2: looptest1;循环测试8次cmpbl,1jaerror ;有一人以上同时抢答，则报错movbl,00h ;bl清零next:roral,1;有抢答信号jcprint ;有则输出incbl ;bl用来记录是哪一位选手jmpnexterror:movbl,8print:moval,blleabx,ssegment;查表xlat;将BX的内容（代码表首地址）+AL的内容（表格偏移量）作为有效地;址，最终内容存入AL中movdx,PB_ADDoutdx,almovdx,PC_ADD;设置数码管位选码一位显示moval,7Fh;只使用最左边一位outdx,alstep5:movdx,PA_ADDinax,dxcmpal,0ffh;检测开关是否已松开jnzstep5;没有松开继续检测jmpstep6step6:moval,clmovdx,PB_ADDoutdx,almovdx,PC_ADD;设置数码管位选码一位显示moval,0FEh;只使用最右边一位outdx,alcallDL500ms;调用延迟程序jmpstep0ssegment:db06hdb5bhdb4fhdb66hdb6dhdb7dhdb07hdb7fhdb79hDL500msPROCNEARpushaxpushdxmovdx,500movah,0ffhint21hpopdxpopaxRETDL500msENDPInitPCI PROC NEAR MOV AH,00H MOV AL,03H INT 10H ;清屏 MOV AH,0B1H MOV AL,01H INT 1AH CMP AH,0 JZ InitPCI2 LEA DX,msg0 InitPCI1: MOV AH,09H INT 21H JMP Exit InitPCI2: MOV AH,0B1H MOV AL,02H MOV CX,Device_ID MOV DX,Vendor_ID MOV SI,0 INT 1AH JNC InitPCI3 ;是否存在StarPCI9052板卡 LEA DX,msg1 JMP InitPCI1 InitPCI3: MOV DI,PCIBAR3 MOV AH,0B1H MOV AL,09H INT 1AH ;读取该卡PCI9052基地址JNC InitPCI4 LEA DX,msg2 JMP InitPCI1 InitPCI4: AND CX,0FFFCH MOV IO_Bit8_BaseAddress,CX RET InitPCI ENDPModifyAddress PROC NEAR ADD COM_ADD,CX ADD PA_ADD,CX ADD PB_ADD,CX ADD PC_ADD,CX RET ModifyAddress ENDPExit: MOV AH,4CH INT 21H END START

4、上机调试过程4.1硬件调试按照硬件连接图接好线后，运行程序，发现LED显示的不是0，经检查发现二进制编码是11000000而并不是0的编码00000011。后在老师提示下，原因是PB口的连接的并不是a-dp，而是dp-a。后采用将数据线反过来接，结果正确显示0。4.2软件调试刚开始调试程序时，总是出现错误，后经老师提示，原因是新实验箱没有8086CPU,它采用的运行方式是上位机的CPU模拟实现下位机的8086CPU实现功能，所以加入了老师给的地址转换程序，得以实现。继而相应的删去了一些重复不必要的初始化程序。4.3联机调试在联机调试时出现了两个问题：（1）起初一直坚守“1”有效，运行错误，后仔细阅读了实验箱使用说明，认识微动开关按下时的状态为“0”，松开为“1”，于是在程序中读信号的代码段中入NOTAX，将读取的微动开关按位取反，以使得开关按下“0”时有效，弹开“1”时无效，结果成功实现。（2）程序反复调试并运行了多次，几经测试，起初都正确，可是后来同样正确的程序运行LED显示却出现故障，下位机重置仍然不行，后经老师指导，将上位机重启，问题被解决。4.4调试结果及问题的提出（1）数码管显示数字的笔画不对，尽管数码管编码正确无误，经检查原因是控制编码段的定位变化未能有效设置好，随着程序的运行，值变化混乱，后经单步调试，仔细分析并改正优化，成功解决。（2）在联机调试结果正确后，全速运行情况下，LED显示始终会全部显示，后在老师的提示下，程序中显示代码段的位置出加入movax,00h，movdx,PB_ADD以禁止显示，LED全灭，同时应考虑到人眼视网膜的分辨率，设置显示延迟时间，以便于观察。(3)在老师的要求下，应该能够观察到选手的编号。而微动开关按下是瞬间的且选手不能一直按着开关不放，对于观察结果不方便，故老师要求在最右边的一位LED上显示出选手编号。设计时在测试微动开关是否松开后，再加一个B口输出在LED上显示。开始的很多次，在单步调试中可以观察到在最右边的LED上显示了选手编号，而在全速运行中却看不到。经老师检查后，发现在显示程序后立刻执行了LED全灭，在人眼的能力内是看不到的，在老师的建议下，加入一个延迟程序即可解决问题。5、设计结果分析及问题讨论5.1课程设计结果在允许抢答信号发出后，七段LED显示器上会显示首先按下开关的选手编号。由于响应速度非常快，若有两人或两人以上同时拨下开关是，七段LED显示器上始终会灵敏的显示第一个按下开关的抢答者，当起初有两个或以上选手抢答，则显示“E”表示出错，抢答无效。5.2设计结果分析由于芯片8255的三个端口A、B、C全部都被使用，起初的主控思想便无法实现，从8255A的A口读入输入信号，即为选手编号。然后从B口输出抢答结果到七段LED显示器上，C口控制LED数码管的位控制，采用最左边的一位LED显示，并设置延迟在最右边的一位LED上显示最终的抢答者号码，便于观察和比较。5.3问题讨论在考虑如何确定有几人同时拨下开关的问题中，用BL记下在A口的输入信号，将BL循环右移八次，看八位选手中有哪几位发出了抢答动作，即所在的位有效，有几个一被移出，就有多少个人同时按下开关。将BL与1比较，如果大于1，说明有多人同时抢答，七段LED显示器上显示E，表示抢答无效。否则，满足一位选手动作，LED显示器即会显示选手编号。5.4收获、体会和建议5.4.1关于可编程芯片8255A通过本次课程设计我熟练掌握了可编程并行接口芯片8255A的内部结构，数据总线缓冲器，三个八位端口，A口、B口和C口的控制电路，读写控制逻辑，工作方式，分别有：方式0--基本输入输出方式，方式1—选通输入输出方式，方式2—双向选通输入输出方式，初始化，包括方式选择控制字，C口按位置位控制字及其应用。8255A有三个八位的输入输出端口，由于内部电路原因，通常将A口(PA0-PA7)作为输入用，B口(PB0-PB7)作为输出用，C口作为辅助用，本实验，在设计程序时，选取8255A的工作方式5.4.2七段LED显示器通过这次课程设计我掌握了作为终端显示的七段LED显示器物理构造，明白了其工作原理，数字成象的原理及相关技术参数。5.4.3汇编语言通过这次课程设计，重新复习了汇编语言程序设计中的数据和程序的寻址方式，各个指令的作用和含义。通过整个程序的编写及后续的优化工作，使我对汇编语言有了更深层次的掌握，同时也对用汇编语言进行程有了进一步的理解。 在为期二周的课程设计中，我们能把课堂上学习到的理论知识，经过思考、揣摩，运用于实践中，逐步实现设计中的各种功能，心中有一种很大的欣慰感，以理论指导实践，反过来，我们在课堂上学到的理论知识，很多情况都不是很明白其中的道理，也不清楚这点具体可以用在什么方面。在逐步实验过程中，通过每一个功能的实现，通过上机实践，对理论知识也有了更为透彻的理解和认知。深刻认识到上机实践操作的重要性，觉得一周的时间太短，对于设计的优化方面的工作还有许多可以充实，总觉得能再多点时间会做到更好，希望在以后的学习中，更多地给我们安排一些动手操作的实验课，以更深入地了解计算机方方面面的知识。通过这次设计实践使自己进一步加深了对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己对于现实生活中的实际问题有了更贴切的整体把握和领会，并很好的将之与所学的相关知识达到了很好的联系与对接，同时对于所学知识的应用能力、分析问题和解决问题的能力都得到了全面的提高。

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因：（一）大学写作课开设结构不合理。就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的《大学语文》课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。（二）对实用写作的普遍性不重视。“大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母语中国语文，在大学反而被漠视，没有相关的课程的设置，没有系统的学习实践训练。这其实是国人的一种偏见。应用写作有它自身的规律和方法。一个人学问很大，会写小说、诗歌、戏剧等，但如果不晓得应用文写作的特点和方法，他就写不好应用文。（三）部分大学生学习态度不端正。很多非中文专业的大学生对写作的学习和训练都只是集中在《大学语文》这一门课上，大部分学生只愿意被动地接受大学语文老师所讲授的文学经典故事，而对于需要学生动手动脑去写的作文，却是尽可能应付差事，这样势必不能让大学生的写作水平有所提高。（四）教师的实践性教学不强。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，但在教学中有不少教师过多注重理论知识，实践性教学环节却往往被忽视。理论讲了一大堆，但是实践却几乎没有，训练也少得可怜。阅读与写作都需要很强的实践操作，学习理论固然必不可少，但是阅读方法和写作技巧的掌握才是最重要的