1、微机原理与接口技术课 程 设 计指导书南通大学计算机科学与技术学院计算机系统教研室二零零八年五月目 录1 课程设计的目的和任务 12 课程设计指导及要求 13 课程设计的主要步骤 13.1 总体设计 .23.2 硬件设计 .23.3 软件设计 .23.4 软、硬件联调 .24 课程设计报告内容及格式要求 25 进度安排 36 课程设计的考核方法及成绩评定 37 课程设计题目 37.1 汇编程序设计题 47.2 硬件设计题 .68 主要参考资料 8附录：实验箱功能模块电路图 911 课程设计的目的和任务课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力
2、的重要教学环节。它具有动手、动脑和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个重要教学环节。通过课程设计，要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，使学生得到微机开发应用方面的初步训练。让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用 8086 汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤
3、，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。通过课程设计实践，不仅要培养学生事实求是和严肃认真的工作态度，培养学生的实际动手能力，检验学生对本门课学习的情况，更要培养学生在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。2 课程设计指导及要求在课程设计时，24 人一组，在教师指导下，各组可以集体讨论，但设计报告由学生独立完成，不得互相抄袭。教师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立设计的思路，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动地依赖指导老师。同组同学要发扬团队协作精神，积极主动的提出问
4、题、解决问题、讨论问题，互相帮助和启发。学生在设计中可以引用所需的参考资料，避免重复工作，加快设计进程，但必须和题目的要求相符合，保证设计的正确。指导教师要引导学生学会掌握和使用各种已有的技术资料，不能盲目地、机械地抄袭资料，必须具体分析，使设计质量和设计能力都获得提高。学生要在老师的指导下制定好自己各环节的详细设计进程计划，按给定的时间计划保质保量的完成个阶段的设计任务。设计中可边设计，边修改，软件设计与硬件设计可交替进行，问题答疑与调试和方案修改相结合，提高设计的效率，保证按时完成设计工作并交出合格的设计报告。23 课程设计的主要步骤课程设计分为硬件设计和软件设计两个部分，其设计过程可以归
5、纳为以下所述的四个步骤：3.1 总体设计本阶段的任务是通过调查研究，查阅资料来初步确定系统结构的总体方案，其中主要涉及到硬件和软件的功能划分。应用系统中硬件和软件具有一定的互换性，即某些功能既可以用硬件实现也可以用软件实现。一般说来，用硬件实现的优点是可以提高系统的工作速度，但会增加电路的复杂性和硬件成本；而用软件代替某些硬件的功能可以使电路简化，便于修改设计，降低硬件成本，但软件工作量增大。总体设计时，必须在硬件和软件之间权衡，分工明确，然后分头开始设计。3.2 硬件设计利用实验箱的硬件资源，结合课程设计题目，设计硬件原理图，搭建硬件电路。3.3 软件设计1、采用模块化程序结构设计软件，可将
6、整个软件分成若干功能模块。2、画出程序流程图。3、根据流程图，编写源程序。4、上机调试程序。3.4 软、硬件联调4 课程设计报告内容及格式要求【课程设计报告内容】1、设计题目（在封面注明）2、设计内容（在此部分详细说明所做题目的基本内容和主要功能）3、设计原理及方案（含电路原理图、硬件连接示意图、系统功能框图、程序流程图等）4、汇编源程序代码（关键代码要加必要注释）5、实施结果（可给出程序运行界面、实验箱运行结果照片等）6、课程设计体会37、参考文献【格式要求】1、课程设计报告要求书写工整、内容充实、结论正确、符合设计要求。2、报告有封面，其上注明学生班级、姓名、学号、指导教师、提交时间等完整
7、信息。5 进度安排课程设计的题目在课程设计开始之前下达给学生。学生可以在课余时间提前熟悉设计题目，查阅相关资料，确定总体方案，软、硬件功能划分，硬件接口原理图设计，程序设计等工作，为课程设计提前做好准备工作。课程设计时间为 2 周的班级，完成 7.1 和 7.2 两部分的设计题，每部分以小组为单位各自选 1 题完成即可。课程设计时间为 1 周的班级，完成 7.2 部分的设计题，以小组为单位自选 1 题即可。6 课程设计的考核方法及成绩评定考核方法：现场验收（占 50%），课程设计报告（占 50%）。考核内容：学习态度（出勤情况，平时表现等）、方案合理性、程序编制质量、演示效果、答辩情况及设计报
8、告质量。成绩评定：优，良，中，及格，不及格。特别说明：如发现抄袭，按照不及格处理。7 课程设计题目【选题说明】每 23 个同学组队，分组设计，一组一题。可从上述题目中任选 2 题，也可自拟题目，例如硬件应用中对多道题目的要求自行组合，由教师审核通过后，酌情划级。如出现多组同题，每多一组，最后得分降一级（实施方案不同者例外）。【题目标记说明】 全组最高分：中，其他人降一级。 全组可能最高分：良，其他人降一级。 全组最高分：良，其他人降一级。全组可能最高分：优，其他人降一级。 全组最高分：优，其他人降一级。4标记符号个数标明可获最高分人数。7.1 汇编程序设计题题目一 密码设置模拟该程序可以进行密
9、码的设置(第一次)和修改(已设置密码)。要求输入的密码不显示。（字符提示型 ）（图形交互型 ）（文件存储型 ）题目二 计算器编辑程序可以实现键盘输入数据与运算符，进行“加减乘除” 运算。（提示：先输入数据与运算符，保存，再按照运算符选择对应的子程序；输入的数据是用字符表示的，需要转换；要有良好的界面（提示信息）（字符逐行提示型 ）（字符表达式交互型 ）（图形交互型 ）题目三 吃豆子程序在屏幕上显示多行“ 豆子”（用“.” 表示），用一个“嘴巴”（用字符“C”表示），程序运行时，单击空格，“ 嘴巴” 开始从左到右逐行或者在键盘控制下开始“吃豆子”，一直到“ 豆子”被吃完停止或者单击空格暂停。（功
10、能实现型 ）（键盘交互型 ）题目四 工作周期判断程序输入年、月、日，能够判断当日的星期数，并进行输出。（以校历为依照，可设某日为起点，根据相差的天数与 7 的关系进行判断）。（功能实现型 ）（图形界面 ）题目五 PC 扬声器发声利用 8253 驱动 PC 机内扬声器发声， PC 结构参考相关文献资料。（功能实现型 ）（时间设定型 ） 题目六 乐曲播放利用 PC 机内 8253 实现乐曲播放。（ ）题目七 21 度音程的钢琴程序本程序将键盘变成钢琴键盘，选择键盘上 21 个按键，作为低、中、高音 21 度音。通过此程序驱动 PC 机扬声器发出不同的音调。 （ ）题目八 按键选择乐曲播放利用按键选
11、择播放不同乐曲。（ ）（自制交互界面实现按键选择）5题目九 制作开发小组介绍界面（字符效果 ）（图形效果 ）（动态效果 ）题目十 制作奥运五环效果（图形效果 ）（定时中断实现变色或者闪烁 ）题目十一 动态五角星程序运行时显示提示信息，并按任意键生成一个初始的全屏显示五角星。 （图形效果 ）题目十二 实现闪烁文字效果（功能实现 ）编程提示：提示信息于屏幕中央显示出来，用光标定位子程序将光标定位于 80*25 显示方式的第 8行第 10 列，然后输出一条提示信息，接着调用屏幕上卷子程序上卷一行，接着再定位光标，然后显示下一条提示信息，直到所有信息显示完毕，对于闪烁的信息，同样是定位光标，然后用 B
12、IOS 功能调用 13H 来显示闪烁信息，当 BL 的高位为 1 时，字符闪烁。mov ah,00hmov al,03h ；设置显示方式为 80*25，16 色文本int 10h题目十三 数字秒表设计可以显示 160 秒的无存储功能的秒表，最小单位为毫秒。 （功能实现 ） （定时计秒功能 ）题目十四 倒计时牌设计日期倒计时牌界面，可输入设定日期，显示当前日期的统计天数，如奥运计时牌。（功能实现 ） （读秒刷新时间倒数效果 ）（图形效果 ）题目十五 数字时钟编程实现时钟功能，按秒刷新，要求定位在屏幕右上角。（功能实现 ） （图形效果 ）（闹钟效果 ）题目十六 模拟流水灯 显示由字符构成的各种颜色
13、的流水灯或几何图形。（功能实现）（按键控制流水灯效果切换时间）（设计效果有创意）67.2 硬件设计题总体要求：根据题意自行设计电路，在实验箱上连接线路并编写相关汇编程序，调试成功。题目一 交通灯控制系统1利用 8253 定时，8259 中断及 8255 设计电路，实现十字路口交通灯模拟控制。2实现能自动控制和手动应急控制。（）3实现能随时可以调整自动模式的绿灯和红灯时间。（）题目二 利用 D/A 产生波形 1利用 D/A 设计一个波形发生器，能分别产生三角波、正弦波、锯齿波和方波。（功能实现 ）2能利用按键（自行定义）进行输出波形选择。（）题目三 利用 D/A 设计一个三角波发生器可利用键盘改
14、变其输出波形的幅值。例如，可利用 15 这 5 个数字键改变其输出波形的幅值，当按下 15 数字键时使 D/A 输出幅值从 1V 增加到 5V。（开关控制 ） （按键控制 ）题目四 实现特定功能的键盘及 LED 显示了解键盘及 LED 显示接口原理，设计实验电路图完成以下功能：1. 按 1 键显示年；2. 按 2 键显示月日；3. 按 3 键显示 GOOD ； （以上 3 个功能实现）4. 按 4 键数码管由左到右字符“0” 循环显示。（4 个功能实现）5自行设计特效显示功能。（4 个功能实现并加做此功能）题目五 温度采集及显示控制1利用 A/D 转换器，实现温度采集并在数码管上显示（保留 1
15、 位小数）（）。 2用红绿灯指示温度范围。温度在给定范围内，绿灯亮；若超过指定温度，红灯显示警告。（2 功能实现）题目六 编程实现步进电机的控制1查找资料，了解步进电机的性能及原理，写出控制方法。2实现步进电机的正、反转功能。（）7题目七 直流电机调速系统1了解直流电机闭环调速的方法。2实现直流电机由慢到快，再由快到慢的变速的功能。（）题目八 LED 七段数码管数字钟设计并完成 LED 七段数码管数字钟电路，数字钟显示格式为：HH：MM：SS 。要求：具有通过键盘能够调整时、分、秒的功能。（）题目九 花式跑马灯要求自行设计电路并连线，实现具有 5 种以上花式的跑马灯。 （开关选择 ） （按键选
16、择 ） （带定时按键选择 ） （利用 8259 芯片实现触发式控制 ）题目十 显示牌利用七段数码管显示制作人员。 （功能实现 ） （按键切换自行设计的效果 ）题目十一 闪烁灯利用 8253 实现闪烁灯效果。 （功能实现 ） （带闪烁时间控制 ） （简易定时功能 ） （利用七段数码管辅助，实现定时设定功能 ）题目十二 利用 D/A 芯片实现电机转速控制利用 D/A 芯片实现电机转速控制。要求可以通过输入选择电机转速的档位。 （开关实现多档位转速选择 ） （按键实现多档位转速选择 ） （带 LED 显示实现多档位转速选择 ） （带七段数码管显示实现多档位转速选择 ） （带测速电机转速控制 ）题目十
17、三 利用 A/D 芯片实现电压测定系统要求显示电压值。 （二进制值的 LED 显示 ） （七段数码管显示，按精度判分 ）题目十四 多设备状态监视系统设计一多设备状态监视系统，多设备状态可用开关模拟。若发现一台异常，低电平变高电平，报警（指示灯亮） ，一旦恢复，撤除报警。可用 8255A 的做为 8 个状态监视输入和8 个报警指示灯输出端口，也可用中断实现状态异常检测。 （功能实现 ）题目十五 电子钟利用 8253 定时器设计一个电子钟，并定义一个启动键。当按下该键时电子时钟从当前设定值开始走时。 （功能实现 ） （带时间调整 ） （带闹钟提示，可以利用 LED 提醒 ）题目十六 电子秒表8设计
18、一个可任意启动/停止的电子秒表，要求用 6 位 LED 数码显示，计时单位为 1/100秒。利用功能键进行启/停控制。其功能为：上电后计时器清 0，当第一次（或奇数次）按下启/ 停键时开始计数。第 2 次（或偶数次）按下该键时停止计时，再一次按启 /停键时清零后重新开始计时。可用开关控制，也可用按键控制。 （开关控制 ） （按键控制）题目十七 温度测控系统利用 ADC0809 采用中断方式设计一个温度测控系统，在七段数码管上显示温度值，并根据测试的温度进行控制。当检测温度到达温度上限 60时启动直流电动机，而温度低于下限 30时停止电动机。数码管上的显示内容为：XX C（采用十进制显示） （温
19、度值在数码管上显示） （全部功能实现 ）题目十八 函数发生器利用 D/A 设计一个函数发生器，可利用按键选择输出波形，能分别产生三角波、阶梯波（每阶梯 1V） 、正向锯齿波、负向锯齿波和方波。可利用自行定义的按键进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在 LED 上（左边位）：0 为方波、1 为正向锯齿波、2为负向锯齿波 、3 为三角波 、4 为阶梯波。 （开关控制 ） （按键控制 ） （幅值可调 ）题目十九 压力测控系统对压力传感器的信号进行检测。当压力低于 30pa 时，黄灯闪烁；当压力高于 150pa 时，红灯闪烁，闪烁周期为 1 秒。 （功能实现） （基本功能实现并在数码管显示压力
20、值，格式为 P=XXX， ） （前面 2 功能实现，并可手动设定压力临界值） 。题目二十 电压报警器设计一个电压报警器，要求采集实验箱提供的 05V 的电压，当输入电压在 3V 以内，显示电压值，如 2.42。当输入电压超过 3V，显示 ERR，并报警。电压值可在七段数码管显示，点阵广告屏显示或液晶屏显示。报警形式自行设计，可用灯光闪烁表示，蜂鸣器鸣响报警等形式。 （电压值以一种方式正确显示，无报警） （电压值以一种方式正确显示，且有一种形式的报警） （电压值以 2 种方式正确显示，且有 2 种形式的报警） （电压值以 3 种方式正确显示，且有 2 种形式的报警）8 主要参考资料1周明德.微型计算机系统原理及应用.北京：清华大学出版社2张弥左,王兆月,邢立军等.微型计算机接口技术.北京：机械工业出版社93戴梅萼,史嘉权.微型计算机技术及应用.北京：清华大学出版社 1
