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1、接口课程设计任务书学生姓名 专业班级 指导老师 工作单位 计算机科学与技术学院 题目：基于人工按钮声(2000HZ)光报警器的设计 （C程序设计语言）一、 内容：在MIFID微机实验台上按下SW3按钮，发出声音报警，同时指定发光二极管LED点亮报警。接口硬件电路图见说明书。二、 要求：1、 指定发光二极管LED点亮报警的数据存储在文件中。2、 按下SW3按钮，输出为0。由并行接口8255A的PC2接收SW3按钮的开关量。然后使并行接口8255A的PC6产生2000频率的方波，使喇叭发出声音报警，同时从文件中取出一个8位二进制数从PA口输出，点亮发光二极管LED报警。3、 如果键盘输入任意键，则
2、退出声光报警。4、 设计程序运行时的界面友好。三、 进度安排：序号内容所用时间1接口电路设计2天2编写程序1天3调试程序1天4撰写课程设计报告1天合计5天指导教师签名： 年 月 日 系主任（责任教师）签名： 年 月 日 1 问题描述在MIFID微机实验台上按下SW3按钮，发出声音报警，同时指定发光二极管LED点亮报警。要求：（1）指定发光二极管LED点亮报警的数据存储在文件中。（2）由并行接口8255A的PC2接收SW3按钮的开关量。然后使并行接口8255A的PC6产生2000频率的方波，使喇叭发出声音报警，同时从文件中取出一个8位二进制数从PA口输出，点亮发光二极管LED报警。（3）如果键盘
3、输入任意键，则退出声光报警。（4）设计程序运行时的界面友好。2 具体设计2.1 实验资源（1）MFID实验平台上的 J（8253）、I（8255）、R（音乐发生器）和 模块电源四个电路模块 ；（2）8255的4个端口地址为300H303H， 其中A口为300H，B口为301H，C口为302H，命令口为303H；（3）8253的四个端口地址为304H307H， 其中通道0为304H,通道1为305H,通道2为306H,命令口为307H。2.2 设计分析2.2.1 设计原理报警音通过8253以可编程控制方式来控制其频率和延时，可分别发出高低频音；报警灯通过从8255的A口选择不同的字控制8个LED
4、灯的显示，其显示数据通过 文件读入到数组中，待启动时将数据依次读入A口。2.2.2 芯片8255（1）端口8255是可编程I/O扩展芯片，对8255输入不同的指令可改变I/O口的工作方式。8255有3个输入输出端口：端口A，端口B，端口C。（2）引脚：PA0PA7：端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。PB0-PB7：端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。PC0-PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁
5、存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。（3）编程命令8255有两个编程命令，即工作方式命令和对C口的按位操作命令，其格式分别如下图; 图2-1 8255工作方式命令 图2-2 C口按位操作命令2.2.3 芯片8253 （1）8253内部结构如下图: 图2-3 8253内部结构 其中面向I/O设备的信号线主要有： 1）计数器时钟信号CLK：为计数器提供时钟信号。 2）计数器门选控制信号GATE：用来禁止、开始计数器的计数过程。 3）计数器输出信号OUT：当计数值减为0时，计数器输出信号OUT， 表示计数或定时已到。 （2）工作方式 8253有三个通道，其中每个
6、通道都有6种工作方式（0方式5方式）可供选用。课设选择方式3，其时间常数自动重装；输出周期性脉冲信号。 计数方式：计数开始后，前一半为高电平，后一半为低电平。 启动方式：软件启动和硬件启动相结合。 1）在GATE=1时，写入计数初值后，开始启动计数； 2）写入计数初值后，若GATE=0，计数不启动；当GATE=1，开始启动计数。（3） 工作方式控制字 通过工作方式控制字，来选择计数器、写入顺序、工作方式和计数形式 图2-4 8253工作方式控制字2.2.4 具体设置 1）8255芯片方面，将A口和PC后四位作为输出，B口和PC前四位作为输入， 因而其工作方式命令为0x83； 8253芯片方面，
7、选择计数通道2，工作方式3，因而8253控制字设为0xb6。 2）将PC2与SW3相连，控制按键的触发，PC6与GATE2相连，控制8253的开关。 3）输出频率 fOUT=fCLK/N（计数初值）或 N=fCLK/fOUT 其中fCLK为1.1938MHZ，fOUT为2000HZ，因而计数初值为596.2.3 硬件设计本课设具体硬件设计图如下： 图2-5 硬件设计图从图中可以看出，PC6直接连接了扬声器的门控，扬声器的音调由芯片8253输出的频率来控制，计数器2的输出端out2直接连到扬声器的音调，芯片8253的工作方式为方式3，用来输出方波。此电路图中省略了芯片8253的连线。8255的A
8、端口的8个引脚分别与8个LED灯相连，A口作为数据输出端口，LED灯用来显示A口的数据。程序中通过cpu直接向A口写入数据，然后再输出到LED灯显示出来。写入的数据由一个数组保存着，程序循环读取数组，用对应的8个发光二极管显示开关状态。开关SW3直接与PC2相连，决定PC2的值。2.4 软件设计本课设具体设计流程图如下： 图2-6 设计流程图 3 操作步骤3.1 硬件连线跳线设置：单线将模块电源L区JP7和JP8跳接；排线将模块电源L区JP8跳接。单线接法如图所示：排线接法如图所示：3.2 初始化将平台的电源开关拔到“内”的位置上。在配套集成环境下进行硬件检测,达到初始化芯片的目的。3.3 程
9、序运行打开集成环境在“文件”菜单下选择新建自己的CPP文件进行调试、运行。并观察运行结果。4 调试报告此次程序设计过程中，也出现了一些大大小小的错误，对于我们初学者来说，设计基于人工按钮声(2000HZ)光报警器的设计这个程序确实有些困难，以前接触到的都是一些比较简单比较基础的东西。编程过程中，对于声光报警器的原理以及流程图、芯片结构等不是很了解，调用DOS功能时也有一些模糊，出现了一些错误，最后经过网上查资料与研究课本上讲的发声程序的内容，对这些内容有了很多的理解，在发声程序的设计中，最主要的是了解原理，比如要如何设置定时器模式等初始化过程，数据口与控制口的设置。将一些错误改正过之后，调试运
10、行，得出了正确的运行结果。5 运行结果分析按照要求接线后，打开电源，然后运行程序，按下开关SW3，扬声器发出特定频率的声音，同时LED灯按照预定的规律闪烁。运行结果符合课程设计要求。6 心得体会此次的微机原理与接口技术设计的是基于人工按钮声(2000HZ)光报警器的设计（C程序设计语言），跟以前微机实验有些类似，或者是以前实验的综合。硬件设计方面，基于以前实验的基础，对于8255和8253芯片的应用再次应用熟稔于心。起先没用到8253来着，照样能完成声光报警，不过频率不好控制，也不知道其具体频率是多少，后来将8253介入，明明确确设置初始值，输出相应频率来控制报警声。此外对于LED发光的顺序，
11、要做到报警的效果，设计时采用轮流从两边开始亮到中间。 编程方面，采用的是C语言，其中主要是C库函数的调用，要对头文件有一定的了解，尤其是本课设要求从文件中读入LED点亮的顺序，很像编译实验中的一些处理过程。总之，经过本次课设，体会到硬件软件两手都要抓，两手都要硬，暂且不说实验板是否有问题，单就设计和连线与在相应平台上编程实现方面，做好这些，课设也就解决了大半。7 参考文献1 刘乐善.32位微型计算机接口技术及其应用M.武汉:华中科技大学出版社,2006.2 32位微机实验指导书M/OL.华中科技大学计算机学院.本科生课程设计成绩评定表班级： 姓名： 学号：序号评分项目满分实得分1学习态度认真、遵守纪律102设计分析合理性103设计方案正确性、可行性、创造性204设计结果正确性405设计报告的规范性106设计验收10总得分/等级评语：注：最终成绩以五级分制记。优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、60分以下为不及格指导教师签名： 2011 年月日
