在微機原理與接口技術的學習旅程中，期末大作業成為了檢驗知識掌握程度與實踐能力的關鍵環節。本次我選擇設計并仿真一個 4 位搶答器系統，通過這個項目，深入探索 8086CPU 及其接口技術的實際應用。附完整壓縮包下載。

一、系統設計思路

（一）功能需求剖析

設計 4 位搶答器，核心功能是實現 4 位選手公平搶答。系統需精準判斷首位按下按鍵的選手，在選手搶答成功后，對應的指示燈亮起，數碼管同步顯示其編號（1 - 4）。同時，在主持人未發出搶答開始信號前，選手搶答操作無效；主持人按下復位按鈕后，系統能迅速清除搶答狀態，為下一輪搶答做好準備。

（二）硬件架構搭建

1. 8086CPU：核心掌控者：8086CPU 作為系統核心，猶如大腦般指揮著整個系統的運作。它執行指令集，負責數據的讀取、處理以及邏輯判斷。與 8255 芯片攜手，實時檢測選手按鍵狀態；將選手編號巧妙轉換為 BCD 碼，實現數碼管的準確顯示；嚴格把控搶答流程，確保公平公正，只有首位搶答者能成功，同時協調各芯片有序工作，保障系統穩定運行。
2. 8255A：并行接口橋梁：8255A 芯片在系統中扮演著重要的并行接口角色。A 口連接 4 位選手的按鍵，借助上拉電阻維持高電平狀態，選手按鍵按下時，對應引腳電平變低，8086CPU 據此讀取 A 口數據，獲取按鍵狀態。B 口連接選手指示燈與數碼管位選控制端，用于顯示搶答結果；PB4 連接允許搶答指示燈，通過電平變化控制其亮滅。C 口則負責接收搶答開始信號（PC0）和復位信號（PC1） 。
3. 74ls373：地址鎖存保障：為解決 8086CPU 地址與數據總線復用帶來的問題，74ls373 芯片登場。當 8086CPU 與外設交換數據時，它會輸出地址并發出 ALE 信號。74ls373 的 LE 引腳與 ALE 相連，ALE 高電平時透明傳輸地址，低電平時鎖存地址信息，確保外設能依據準確的地址與 CPU 通信，避免數據傳輸錯誤，為系統穩定通信奠定基礎。

（三）軟件程序編寫

1. 初始化 8255：系統啟動時，首要任務是將 8255 芯片配置為合適的工作模式。通過匯編語言代碼，將控制端口地址存入 DX 寄存器，設置 A 口為輸入模式、B 口為輸出模式、C 口低 4 位為特定功能，同時熄滅所有燈位，為系統后續運行做好準備。
2. 等待搶答開始：程序持續檢測裁判發送的搶答開始信號。不斷讀取 8255 芯片 C 口數據，當檢測到 PC0 位為 1（代表開始信號）時，設置允許搶答標志位，并點亮允許搶答指示燈，告知選手可以開始搶答。
3. 搶答檢測與處理：進入允許搶答狀態后，程序實時監測 8255 芯片 A 口數據。一旦檢測到有選手按鍵按下（A 口數據不為 0FFH），立即記錄選手編號，并將其轉換為 BCD 碼，通過 B 口輸出控制信號，點亮對應指示燈并在數碼管上顯示編號，同時禁止其他選手再次搶答。
4. 復位操作：主持人按下復位按鈕后，系統迅速響應。讀取 C 口數據，當檢測到復位信號（PC1 位特定狀態）時，熄滅所有指示燈，清空數碼管顯示內容，重置允許搶答和搶答標志位，使系統重回初始準備狀態。

二、仿真過程中的挑戰與突破

（一）搶答指示燈閃爍難題

在初始代碼運行時，允許搶答指示燈在搶答過程中頻繁閃爍。經仔細分析代碼邏輯，發現是檢測到搶答開始信號后，后續邏輯處理不當，導致指示燈狀態不斷被錯誤改變。于是，對控制邏輯進行優化，在搶答檢測與處理過程中，僅依據選手按鍵狀態控制指示燈，成功解決了閃爍問題。

（二）數碼管顯示異常困境

數碼管出現顯示亂碼、不完整或閃爍等問題，嚴重影響系統使用體驗。深入排查發現，問題根源在于數碼管刷新頻率不合理以及位選控制信號沖突。通過調整程序速度，確保在合適的時間間隔內更新顯示數據，同時優化位選控制邏輯，有效避免信號沖突，使數碼管能夠穩定、準確地顯示選手編號。

三、最終成果展示

經過不斷調試與優化，4 位搶答器系統仿真取得成功。未開始搶答時，允許搶答指示燈熄滅，選手搶答操作無響應；主持人發出開始信號后，允許搶答指示燈亮起，選手可進行搶答；當有選手成功搶答后，對應指示燈亮起，數碼管清晰顯示選手編號，同時允許搶答指示燈熄滅，其他選手搶答無效；主持人按下復位按鈕后，系統迅速復位，準備迎接下一輪搶答。