微机原理课设.docx
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微机原理课设
1数字频率计设计原理
1频率测量方法
频率测量方法有M法，T法，M/T法，测量的基本要求是快速准确。
（1）M法：
测量计数在一定时间Tc内的信号脉冲数M。
譬如，Tc＝1秒，计数值M＝1200，则信号频率为1200Hz；Tc＝0.1秒，计数值M=1200，则信号频率为12000Hz。
显然，M法适用于高频信号的测量。
（2）T法：
测量一个完整脉冲的周期T，则此周期T的倒数就是待测频率。
譬如，测得T＝0.1ms，则信号频率为10000Hz。
显然，T法适用于低频信号测量。
（3）M/T法：
测量在一定时间Tc左右M个整数脉冲的完整周期T，则待测信号频率为M/T。
首先给定一个基本时间Tc，利用计数器测得Tc内的脉冲个数，设为M。
但是，一般情况下，在Tc结束时刻并不严格的与第M个脉冲结束时刻（即第M+1个脉冲上升沿时刻）相对应，因此，利用定时器测量出Tc结束时刻到第M个脉冲结束时刻的时间ΔT，则T=Tc+ΔT,于是可求频率。
2频率测量参考方案
本系统采用M法测量频率，即测量计数在一定时间Tc内的信号脉冲数M。
譬如，Tc＝1秒，计数值M＝1200，则信号频率为1200Hz；Tc＝0.1秒，计数值M=1200，则信号频率为12000Hz。
TD-PITE试验箱上芯片8254的CLK0接系统频率1MHz，因此，我使用8254通道0作分频器，对输入的信号进行分频，OUT0接通道1的CLK1，利用通道1进行计数。
利用延时程序每秒产生一次中断，没中断一次读一次通道1的计数值，用初值与当前计数值相减得到1秒钟计数脉冲个数，将这个差值直接送往数码管显示。
即为测量频率。
本设计能测量65535Hz以下的频率，误差小于1Hz，达到设计要求。
注：
本系统只是简单的方波频率测量，没有进一步考虑测量正弦波、三角波、锯齿波等波形的频率，如果要测量这些波形，还须添加放大整形电路。
2程序流程图
3器件的功能简介
3、18086简介
由于此系统最终要在西安唐都科教仪器出品的32位微机机教学实验系统TD-PITE/PITC上进行实验，故设计硬件配置时采用Intel8086，整个实验的硬件配置都以此为原则进行设计选用。
Intel8086是16位的微处理器（理论学习中为8088，其内部总线为16位，外部总线为8位，故称为准16位微处理器），它采用HMOS工艺40条引脚封装。
8086工作时使用5V电源，时钟频率5MHz（8086-1为10MHz，8086-2为8MHz）它有20根地址线，故可寻址的内存空间为1MB。
3.1.18086主要特性
Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性：
（1）8086CPU数据总线为16位，8088CUP数据总线为8位。
（2）地址总线都是20位，低16位用于数据总线复用，可直接寻址为1MB的存储空间。
（3）有16位的端口地址，可以寻址64KB的I/O端口。
（4）有99条基本指令，指令功能强大
（5）有9种基本寻址方式。
（6）可以处理内部和外部中断，外部中断源多达256个。
（7）兼容性好，与80*86，8085在源程序一级兼容。
（8）8086/8088标准主频为5MHz，8086/8088-2主频为8MH。
（9）支持单处理器或多处理器系统工作。
3.1.28086CPU寄存器结构
8086CPU中有14个16位的寄存器,其中有4个16位的通用寄存器,2个16位指针寄存器,2个16位变址寄存器,1个16位指令指针及1个16位标志寄存器。
通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，数据寄存器DX四个寄存器，位于CPU的EU中，每个数据寄存器可存放16位操作数，也可拆成两个8位寄存器，用来存放8位操作数。
指针和变址寄存器包括：
堆栈指针SP、基址指针BP、源变址寄存器SI、和目的变址寄存器DI四个16位寄存器，可以来存放数据和地址。
段寄存器包括：
代码段寄存器CS，用于存放当前代码段的段地址；数据段寄存器DS，用于存放当前数据段的段地址；附加段寄存器ES，用于存放当前附加段的地址；堆栈段寄存器SS，用于存放当前堆栈段的段地址。
这些段寄存器彼此不能互换，每个段寄存器在8086存储寻址空间中规定了64KB的存储快。
该64KB存储快叫做段寄存器的当前段。
专用寄存器包括指令指针寄存器（IP）和标志寄存器（FR）。
3、28255简介
8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种工作方式下工作，下面将具体说明这三种工作方式：
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。
3.2.18255工作方式
工作方式分别为工作方式0，工作方式1和工作方式2。
1、工作方式0，又称为基本工作方式。
在此方式下，可分别将A口的8条线，B口的8条线，C口高4位对应的4条线和C口的低四位对应的四条线定义为输入或输出。
故它们的输入输出共有16种不同的组合。
A组
B组
A口（PA0---PA7）
C口（PC4---PC7）
B口（PB0---PB7）
C口（PC0---PC3）
入
入
入
入
入
入
入
出
入
入
出
入
入
入
出
出
入
出
入
入
入
出
入
出
入
出
出
入
入
出
出
出
出
入
入
入
出
入
入
出
出
入
出
入
出
入
出
出
出
出
入
入
出
出
入
出
出
出
出
入
出
出
出
出
表3.18255输入输出组合
2：
工作方式1，既选通输入输出方式。
在这种方式下，A口和B口仍作为数据的输出口和输入口，同时还要利用C口的某些位作为控制和状态信号。
3：
工作方式2，又称双向输入输出方式。
这种方式只有8255的口A才有。
在A口工作于双向输入输出方式时，要利用C口的5条线才能实现。
因此，B口只能工作在工作方式0或工作方式1，而C口剩下的3条线可以作为输入输出线使用或B口方式1下的控制线。
3.2.28255的控制字
7
6
5
4
3
2
1
0
控制C口抵4位
1：
输入
0：
输出
控制B口8位
1：
输入
0：
输出
方式选择
0：
方式0
1：
方式1
控制C口高4位
0：
输出
1：
输入
控制A口8位
0：
输出
1：
输入
方式选择
00：
方式0
01：
方式1
1X：
方式2
功能控制
0：
位操作
1：
方式选择
图3.18255的控制字格式
说明:
当控制字BIT7＝1时,控制字的BIT6～BIT3这4位用来控制A组,即A口的8位和C口的高4位,而控制字的低3位BIT2～BIT0用来控制B组,包括B口的8位和C口的低4位。
8255的C口具有位控功能，即端口C的8位中的任一位都可通过CPU向8255的控制寄存器写入一个按位置位/复位控制字来置1或清0，而C口中其他位的状态不变。
其格式注意8255的C口按位置位/复位控制字的最高位D7（特征位）应为0。
‘图3.2C口按位置位/复位控制字格式
3、38254简介
8254是Intel公司生产的可编程计时器，具有以下功能：
（1）有3格独立的16位计数器；
（2）每个计数器可按二进制或十进制计数；
（3）每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；
（4）8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHZ；
（5）8254有读回命令，除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容；
（6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。
3.3.18254的内部结构
图3.38254的内部结构图
A0、A1为8254的内部计数器和一个控制寄存器的编码选择信号，其功能如下：
A1
A0
选择
0
0
计数器0
0
1
计数器1
1
0
计数器2
1
1
控制寄存器
表3.28254内部编码
CLK0是计数器的时钟输入端。
本次设计的时钟为1MHZ，计数器对此时钟信号进行分频。
GATE0门控信号，即计数器的控制输入信号，用来控制计数器的工作，这里使其为高电平，直接接系统5V。
OUT计数器输出信号，用来产生不同方式工作时的输出波形，本次设计的1ms方波由此输出。
3.3.28254的工作方式
（1）方式0：
计数到0结束输出正跃变信号方式。
（2）方式1：
硬件可重触发单稳方式。
（3）方式2：
频率发生器方式。
（4）方式3：
方波发生器。
（5）方式4：
软件触发选通方式。
（6）方式5：
硬件触发选通方式。
3、48259简介
8259是一种可编程的中断控制器。
每块芯片可管理8级向量中断，同时，可通过多片级连实现多达64级的中断管理。
中断控制器8259有四种主要工作方式，即全嵌套、循环优先级、特定屏蔽和程序查询方式。
同时，它还有一4种从属工作方式，即结束中断、读状态、中断请求触发和数据缓冲方式。
3.4.18259的工作方式
（1）特殊屏蔽方式
在正常情况下，当一个中断请求被响应时，8259将被禁止所有同级及更低优先级中断请求这就称为一般屏蔽方式。
但是，在一特殊情况下，希望也允许较低优先级的中断请求产生中断。
（2）中断结束
中断结束分自动结束和利用命令结束
（3）优先级循环
它有两种优先级规定：
循环优先级和固定优先级。
固定优先级规定8个中断源以IR0的优先级最高依次降低。
循环优先级有3个结构：
自动优先级循环用于中断源具有相等优先级的情况。
指定优先级循环可以利用命令一次性改变优先级。
自动结束方式下的优先级循环，其优先权控制方式与自动优先级循环的相同。
（4）查询状态
通过将操作命令字OCW3中的P位置1，可以查询8259的状态。
3.4.28259的内部控制字
8259工作之前必须通过CPU来命令它。
CPU命令分为两大类：
一类是初始化命令字（ICW），主要是为了让8259处于初始化状态；另一类是操作命令字（OCW）,使初始化的8259去执行具体的某种操作方式。
⑴初始化命令字
1初始化命令字ICW1（写入偶地址）
1
LTIM
A
S
IC4
1：
需要ICW4
0：
不需要ICW4
1：
单片8259
0：
多片8259级联
1：
间隔为4
0：
间隔为8
1：
电平触发
0：
边沿触发
8080/85模式下，中断
低口低8编程位
图3.48259初始化命令字ICW1
②初始化命令字ICW2（写入奇地址）
8086/88模式下，仅用ICW2提供不同中断源的中断向量码。
当中断响应时，根据中断向量表获得入口地址。
③初始化命令字ICW3（写入奇地址）
该命令字用于多片8259的级联。
1：
相应IR接从属8259
0：
不接8259
主控ICW3
0
0
0
0
0
3位编码对应从属
8259接主控的IR编号
从属ICW3
图3.58259初始化命令字ICW3
④初始化命令字ICW4（写入奇地址）
0
0
0
SFNM
BUF
M/S
AEOI
PM
1：
8086/88模式
0：
8080/85模式
1:
自动EOI
0：
非自动结束
0X:
非缓冲方法
10：
缓冲方式/从属片
11：
缓冲方式/主控片
1：
特殊全嵌套方式
0：
一般嵌套方式
图3.68259初始化命令字ICW4
[2]操作命令字OCW（可单独使用）
对8259初始化之后，该芯片就进入工作状态，准备好接收IR端进入的中断请求。
1操作命令字OCW1（写入奇地址）
它用于设置对8259中断的屏蔽操作。
该八位的操作字的某一位为1时，它就屏蔽相对应的IR输入。
2操作命令字OCW2（写入偶地址）
该命令字用来设置优先级是否循环、循环的方式及中断结束的方式。
R
SL
EOI
0
0
L2
L1
L0
编码对应IR的
最低优先级
001一般EOI
011特殊EOI中断结束命令
101循环优先级的一般EOI命令
100在自动EOI下置循环优先级自动循环
000在自动EOI下清循环优先级
111循环优先级的特殊EOI命令
110设置优先级特殊循环
01无效
图3.78259初始化命令字OCW2
4频率计设计原程序及注解
SSTACKSEGMENTSTACK
DW64DUP（?
）
SSTACKENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE,ES:
CODE,SS:
SSTACK
ORG3400H
H8:
JMPP8259
LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH;0~9
BUFDB?
?
?
?
?
?
;六位数码管
P8259:
CLI
CALLWP;初始化显示“000000”
MOVAX,OFFSETMIR7;中断IR7入口地址
MOVBX,003CH;IR7偏移地址
MOV[BX],AX
MOVBX,003EH
MOVAX,SEGMIR7;IR7段地址
MOV[BX],AX
CALLFOR8259;对8259初始化设置
CALLFOR8254;对8254初始化设置
CALLFOR8255;对8255初始化设置
MOVDX,0604H;给中断一个低电平
MOVAL,00H
OUTDX,AL
CALLFOR8254X;对频率范围进行设置
CALLDIS;调用显示子程序
STI
CALLDELAY1;延时1s
MOVDX,0604H;启动中断
MOVAL,01H
OUTDX,AL
PPP:
CALLDIS
JMPPPP
;==============================================
;对8259进行初始化
;--------------------------------
FOR8259:
MOVAL,13H;写入ICW1,边沿触发,间隔8,单片,需要ICW4
OUT20H,AL
MOVAL,0FH;ICW2,中断向量码
OUT21H,AL
MOVAL,09H;ICW4,一般全嵌套,缓冲,非自动结束
OUT21H,AL
MOVAL,07FH;IR7为中断入口,屏蔽其他
OUT21H,AL
RET
;==============================================
;对8254进行初始化
;---------------------------------------------------------
FOR8254：
MOVDX,06C6H
MOVAL,36H;T0,高->低,方式3,二进制
OUTDX,AL
MOVDX,06C0H;T0对输入频率分频
MOVAX,10000
OUTDX,AL
MOVAL,AH
OUTDX,AL
RET
;==============================================
;对8255进行初始化
;-------------------------
FOR8255:
MOVAL,80H;A,B,C口作为输出
MOVDX,0606H
OUTDX,AL
RET
;==============================================
;对频率范围设置
;-------------------------
FOR8254X:
MOVDX,06C6H;设置T1,高->底,方式0,二进制
MOVAL,70H
OUTDX,AL
MOVDX,06C2H;T1计数的最大值
MOVAX,65535
OUTDX,AL
MOVAL,AH
OUTDX,AL
MOVCX,10;延时
WAIT1:
LOOPWAIT1
RET
;==============================================
;二——十进制转化
;---------------------------------------
BTRO:
MOVCL,5
XORCH,CH
XORDX,DX
MOVBX,10
MOVSI,OFFSETBUF
ADDSI,5;由低位到高位存储
NEXT:
DIVBX
MOV[SI],DL;除以10的余数存放低位
DECSI
ANDAX,AX
JZSTOP;判断是否除尽
MOVDL,0
LOOPNEXT
STOP:
RET
;==============================================
;8259中断子程序
;------------------------------------
MIR7:
PUSHAX;断点保护
PUSHDX
PUSHBX
STI;开中断
MOVDX,06C6H;将计数器锁存
MOVAL,40H
OUTDX,AL
MOVDX,06C2H;读T1锁存器值
INAL,DX
MOVBL,AL
INAL,DX
MOVBH,AL
MOVAX,BX;计数值放在AX
MOVDX,65535;将计数值转化为频率值
SUBDX,AX;65535-计数值=通过脉冲个数
MOVAX,DX
PUSHAX;压栈保存等待显示
CALLFOR8254X
CALLBTRO
POPBX;出栈，恢复中断前数据
POPDX
POPAX
LAST:
STI
IRET
;==============================================
;显示子程序DIS
;-------------------------------
DIS:
PUSHAX
PUSHBX
PUSHSI
MOVDX,0600H
MOVAX,SEGLED
MOVDX,AX
MOVBX,OFFSETLED
MOVAX,0
MOVAL,BUF+5
MOVSI,AX
MOVAL,[BX+SI]
OUTDX,AL
MOVDX,0602H
MOVAL,0FEH
OUTDX,AL
MOVDX,0600H
MOVAX,SEGLED
MOVDX,AX
MOVBX,OFFSETLED
MOVAX.0
MOVAL,BUF+4
MOVSI,AX
MOVAL,[BX+SI]
OUTDX,AL
MOVDX,0602H
MOVAL,0FDH
OUTDX,AL
MOVDX,0600H
MOVAX,SEGLED
MOVDX,AX
MOVBX,OFFSETLED
MOVAX,0
MOVAL,BUF+3
MOVSI,AX
MOVAL,[BX+SI]
OUTDX,AL
MOVDX,0602H
MOVAL,OFBH
OUTDX,AL
MOVDX,0600H
MOVAX,SEGLED
MOVDX,AX
MOVBX,OFFSETLED
MOVAX,0
MOVAL,BUF+2
MOVSI,AX
MOVAL,[BX+SI]
OUTDX,AL
MOVDX,0602H
MOVAL,0F7H
OUTDX,AL
MOVDX,0600H
MOVAX,SEGLED
MOVDX,AX
MOVBX,OFFSETLED
MOVAX,0
MOVAL,BUF+1
MOVSI,AX
MOVAL,[BX+SI]
OUTDX,AL
MOVDX,0602H
MOVAL,0EFH
OUTDX,AL
MOVDX,0600H
MOVAX,SEGLED
MOVDX,AX
MOVBX,OFFSETLED
MOVAX,0
MOVAL,BUF
MOVSI,AX
MOVAL,[BX+SI]
OUTDX,AL
MOVDX,0602H
MOVAL,0DFH
OUTDX,AL
POPSI
POPBX
POPAX
RET
;==============================================
;初始化显示“000000”
;--------------------------------
WP:
MOVBUF,0;初始化显示“000000”
MOVBUF+1,0
MOVBUF+2,0
MOVBUF+3,0
MOVBUF+4,0
MOVBUF+5,0
RET
;==============================================
;延时1s子程序
;==============================================
DELAY1:
PUSHCX
PUSHAX
MOVCX,0006H
T1:
MOVAX,009FH
T2:
DECAX
JNZT2
LOOPT1
POPAX
POPCX
RET
CODEENDS
ENDH8
5频率计程序接线图
芯片8254系统总线芯片8255LED数码管
D0PB0
D1PB1
D2PB2
D3PB3
D4PB4
D5PB5
D6PB6
D7
WRPA0
RDPA1
CSPA2
A0PA3
A1
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