课程设计内容及要求

微机硬件综合课程设计教学要求

一、本课程的目标及意义

本课程是一门工程实训课程，目的是强化学生理论联系实际，综合运用计算机软、硬件知识的能力。同时使同学初步掌握一个微机应用系统从应用需求分析入手，到最终软硬件设计实现的全过程。并通过实际的设计制作过程学习到一些必要的实际经验和技能，同时培养同学分析问题和解决问题的能力，为深入进行计算机软硬件应用系统开发打下基础。

二、设计任务及要求

二人1组，完成一个基于8088 CPU的可编程数据采集系统设计制作。

要求采用8086 CPU，系统包括128KB 静态存储器（HM628128），128K FLASH ROM（SST29EE010），74HC138译码器，AD0809，8255，8253，8259，3位8段数码管，8位LED，4×4小键盘，门电路。系统可实现模拟信号的采集、显示及1K字节数据的滚动存储。系统可通过小键盘设置数据的采样频率从1~100Hz， 模拟电压为0~5V，由电位器提供。3位数码管在初始设置时用于显示设置的采样频率值，在采样工作过程中，最高位显示AD0809当前采样通道号，低2位显示带1位小数的十进制电压值。 设计将集中在2~9周内完成，分两个阶段进行： 第一阶段：

完成基于Proteus仿真环境的电路设计及程序设计及仿真。共4周时间。（2周~5周） 第二阶段：

完成最终微机数据采集系统的电路制作及程序实现。共4周时间。（6周~9周）

三、具体设计实现步骤及时间安排

第一阶段： 1、2周~3周：

（1）下载安装Proteus 7.8版并学习使用。

（2）完成基于8086 CPU最小模式下的微机硬件核设计及仿真

涉及的电路包括：8086CPU，74HC273（或74HC373），74HC245，4MHz晶振，复位电路。仿真的具体方法是用虚拟示波器观察CPU的ALE输出是否有规则的脉冲信号。如果有，表明CPU工作正常并在不断产生外部地址锁存信号。也可通过逻辑分析仪观察地址锁存器输出的地址信号A19~A0是否为FFFF0H。

（3） 完成基于硬件核的存储器译码电路和外设端口地址译码电路设计仿真

译码电路采用74HC138，要求：1MB存储空间内最高的128KB （E0000H~FFFFFH）作为

ROM存储区，其它空间可任意安排128KB的内存SRAM区。AD0809，8255，8253，8259外设的口地址可自行设计安排。

仿真的方法是向译码器输出不同的地址值，观察输出是否符合对应的输出电平。 2、4周：

（1）在前面设计电路基础上实现AD0809及8位LED显示电路设计，以及将AD采样8位二进制数据显示在LED的程序，并通过仿真环境调节AD模拟输入电压时在8位LED上观察到正确的输出数字量结果。

（2）在以上设计内容基础上， 实现基于8255的小键盘+3位数码管的电路设计，基于小键盘采样频率设置及十进制数据显示程序的设计。通过仿真环境进行采样频率在1Hz到100Hz的设置（仅将设置值保存，不具体实现定时），以及采样工作过程中8位数码管和8位LED采样数据的同步显示。 3、5周

（1）在前面设计内容基础上设计定时器8253和中断控制器8259的电路，实现基于8253定时功能（完成前面小键盘设置的定时值）及8259定时中断功能的1Hz到100Hz 定时采样程序。

（2）进行硬件电路及系统程序优化，编写需求分析及设计报告、程序设计流程框图、分步骤仿真运行结果、调试过程。 第二阶段： 1、6周

（1）焊接最小系统电路板，包括8088CPU、4MHz有源晶振、地址锁存电路、数据收发电路、存储区片选译码及128K ROM和128K SRAM电路、8位LED电路。

（2）编写并固化验证最小系统工作的程序断，即让8位数码管不断显示00H~FFH。 2、7周

（1）在以上电路基础上焊接8255、4×4小键盘及3位8段数码管电路。 （2）编写并固化基于小键盘进行参数设置的程序。 3、8周

（1）在以上电路基础上焊接8253、8259电路

（2）编写并固化基于8253和8259进行中断定时的可编程采样频率程序。 4、9周

（1）进行作品演示及设计实现过程讲解

（2）整理打印最终设计报告。要求设计报告二人各写自己负责的内容。 （3）进行设计内容及实现过程的考核（卷面笔试）

四、说明：

1、前面所列设计步骤及完成过程是各组同学务必要达到的正常设计进度，对于能力较强的同学可以不受此进度的限制，提前完成设计和制作。

2、本次设计制作所需的所有元器件及耗材由实验室提供，但每组仅限一套。如果在制作过程中造成器件损坏或丢失，需自己想办法解决补充。

3、鼓励同学在设计过程中有所创新，具有创新内容的同学可以获得创新分。

4、鼓励最终电路采用印制电路板实现。实验室提供制作首次印制电路板的所有材料。

五、设计场地：

6407B 实验室，每组固定一台电脑。每周可有两次集中实验辅导，每次每组1人参加。严禁相互拷贝电路及程序。每次实验后的结果注意保存在自设的目录下，若由于拷贝程序导致实验室计算机出现病毒等软件问题造成程序、电路设计图丢失由本组自行负责。

六、课程考核及成绩

按照前面制定的阶段任务每完成一项并经过演示、验收、考核通过获得阶段成绩。 具体课程成绩由以下几部分的考核成绩组成。

注：严禁抄袭。抄袭现象目前已成为社会上公认的“过街老鼠”，若发现抄袭现象实行0容

忍。即抄袭和被抄袭的均按成绩不合格计。

七、课程参考书

微机原理与接口技术-基于8086和Proteus仿真 电子工业出版社 2011年6月

设计任务描述

本次课程设计完成一个基于8086/8088 CPU 的微机数据采集系统。具体电路结构图如下

1. 原理电路

图 由8088CPU和多个接口电路构成的数据采集系统原理图

2． 仿真软件Proteus 简介