12级微机原理课程设计报告电子版 z张德全.docx
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12级微机原理课程设计报告电子版z张德全
吉林建筑大学
电气与电子信息工程学院
微机原理接口技术课程设计报告
设计题目：
微机原理与接口技术
专业班级：
信科121
学生姓名：
张德全
学号19
指导教师：
王蓉晖
设计时间：
2014.12.10－2014.12.26
教师评语：
成绩评阅教师日期
目录
摘要…………………………………………………………………………3
第1章设计目的要求及原理…………………………………………………4
1.1系统设计要求………………………………………………………………4
1.2设计目的……………………………………………………………………4
1.3设计原理……………………………………………………………………4
第2章硬件与软件设计及功能介绍…………………………………………5
2.1计数器8253…………………………………………………………………5
2.2可编程并行接口8255………………………………………………………8
2.3译码器74LS138……………………………………………………………10
2.4可编程中断控制器8259A…………………………………………………10
2.5硬件的连接…………………………………………………………………11
2.5.18255与外接设备的连接…………………………………………………11
2.5.2译码器与8255.8253连接………………………………………………12
第3章总结……………………………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………………………13
附录………………………………………………………………………………14
摘要
利用可编程中断控制器8259根据不同的信号源来对中断源进行中断屏蔽,系统通过可编程定时/计数器8253的两个计数器级联，实现对2MHz时钟信号的计数定时，初始化8253中写入定时信息，使系统每100ms产生一个定时中断请求信号发送给8259A，由其送入8086CPU后，CPU检测一次开关状态，若检测开关为闭合状态，则使继电器通电动作，若检测开关为断开状态，则继电器不动作；初始状态下继电器不动作。
关键词：
可编程定时/计数器8253,可编程并行接口8255,中断控制8259A，译码器74LS138，继电器。
ABSTRACT
Usingprogrammableinterruptcontroller8259accordingtothedifferentsourcetointerruptmaskinterruptsource.Thesystemcountthe2MHzclocksignalbytwocountersoftheProgrammableTiming Counter8253cascadedtogether,theTiminginformationiswrotewheninitializingthe8253,thesystemproducesaninterruptrequestsignalevery100msandconveyittotheCPUthroughProgrammable InterruptController8259A,afterthat,8086CPUteststhestateoftheswitch,iftheswitchisclosed,CPUwillmaketherelayactuate,andintheinitialstateoriftheswitchisopened,the8086willmaketherelaystayoff.
Keywords:
ogrammableParallelInterface8255ProgrammableTiming Counter8253Timerandinterruptinterruptcontroldecoder74LS138.
第1章设计要求目的及原理
1.1系统设计要求
1，用8255，8255实现开关的检测与继电器的控制电器。
2，开关断开时，继电器闭合。
开关打开时，继电器工作。
3，每隔100ms检测开关状态实现继电器控制。
4，初始状态继电器不动作。
5，8255的片选地址384H~387H，8253的片选地址388H~38BH
1.2设计目的
该设计以8086CPU为主控芯片，利用可编程并行接口8255作为开关检测和继电器控制信息的输入/输出接口，使8255的PA端口和PB端口均工作于方式0；将可编程定时/计数器8253的计数器0和计数器1两个计数器级联，并使其均工作在方式3，利用OUT0的输出作为计数器1的时钟信号，使其输出频率为2KHz，使OUT1输出频率为10Hz，从而实现对2MHz时钟信号分频，使系统每100ms产生一次中断，将该定时中断请求信号发送给8259A，并由其送入8086CPU的INTR端，CPU收到中断请求后检测开关状态，若检测开关为闭合状态，则使继电器通电动作，若检测开关为断开状态，则继电器不动作；初始状态下继电器不动作。
8253、8255和8259A的片选地址由74LS138译码给出。
1.3设计原理
图1-1原理图
第2章硬件与软件设计及功能介绍
2.1计数器8253
（1）引线及功能
图2-18253管脚图
D0~D7;8位双向数据
;片选信号，输入，低电平有效。
由系统高位的I/O地址译码产生。
当它有效时，此定时器芯片被选中。
；读控制信号，输入低电平有效。
当它有效的时候表示CPU要对计数器芯片进行读操作。
；写控制信号，输入低电平有效。
当它有效的时候表示CPU要对计数器芯片进行写操作。
A0,A1；地址信号线。
高位地址好经译码产生CS片选信号，决定8253芯片所具有的地址范围。
CLK0~CLK2；每个计数器的始终信号输入端。
计数器对此时钟信号进行技术。
GATE0~GATE2；门控信号，用于控制计数的启动和停止。
OUT0~OUT2；计数器输出信号。
（2）工作方式
表2.18253计数器工作方式
工作方式
启动计数
中止计数
自动重复
更新初值
输出波形
0
软件
GATE=0
否
立即有效
延时时间可变的上升沿
1
硬件
/
否
下一轮
宽度N*Tclk的单一负脉冲
2
软/硬件
GATE=0
是
下一轮
周期N*Tclk宽TCLK的连续负脉冲
3
软/硬件
GATE=0
是
下半轮
周期N*Tclk的连续方波
4
软件
GATE=0
否
立即有效
宽度Tclk的单一负脉冲
5
硬件
/
否
下一轮
宽度Tclk的单一负脉冲
（3）控制字
8253必须先初始化才能正常工作,每个计数通道可分别初始化.CPU通过指令将控制字写入可编程定时器8253的控制寄存器，从而确定3个计数器分别工作于任何种工作方式下。
（4）与系统相连，内部结构,编程
8253共占用4个端口地址，地址范围由高位地址信号决定，高位地址的译码输出接到片选段CS,A0和A1分别接入到系统总线的A0,A1地址信号线上，用来寻址芯片内部的3个计数器及控制寄存器。
表2.2各寻址信号组合功能
A1A0
功能
A1A0
功能
000
10
写计数器0
000
01
读计数器0
001
10
写计数器1
001
01
读计数器1
010
10
写计数器2
010
01
读计数器2
011
10
写控制寄存器
011
01
无效
8253主要由3个计数器,一个控制寄存器以及数据总线缓冲器和读/写逻辑电路.每个计数器都包含16位的初值寄存器,一个计数执行单元和一个输出锁存器.当置入初值后,计数器执行单元开始对输入脉冲CLK进行减1计数，在减到零时，从OUT端输出一个信号，整个过程重复进行。
数据缓冲器是一个8位的双向三态缓冲器，和CPU数据总线之间连接接口。
D0~D7
A0
A1
图2-2可编程定时器8253的内部结构框图
8253的编程也称为对8253进行初始化。
它包括两部分：
写各计数器的方式控制字，设置技术初值。
由于8253每个计数器都有自己的地址，控制字中又有专门两位来指定计数器，这使得对计数器的初始化可按任何顺序进行。
写入方式控制字
写入计数值低8位
写入计数值高8位
图2-3计数器的初始化编程顺序
（5）8253的初始化
设置工作方式；
MOVDX,38BH
MOVAL,36H;36H=00110110
OUTDX,AL
MOVAL,56H
OUTDX,AL
置计数器初值；
MOVDX,388H
MOVAX,1000
OUTDX,AL
MOVAL,AH
OUTDX,AL
MOVDX,389H
MOVAX,999
:
:
:
2.2可编程并行接口8255简介
Intel8255是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，传输速度快，信息率高。
又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。
8255由以下几部分组成：
三个数据端口A，B，C、A组和B组的控制电路、数据总线缓冲器和读/写控制逻辑电路，见图2-6。
其管脚图如图2-7所示。
图2-48255的内部结构
图2-58255管脚图
8255内部包含A.B.C三个端口和一个控制寄存器，共占4个外设地址。
由高位地址通过译码产生片选信号，决定芯片在整个接口地址空间中的位置；A1.A0决定片内的4个端口（例如，A1A0=00时指向得A口），他们结合起来共同决定了芯片所占的地址范围。
表2-38255个引脚状
CS
A1
A0
IOR
IOW
操作
0
0
0
0
1
读A口
0
0
1
0
1
读B口
0
1
0
0
1
读C口
0
0
0
1
0
读A口
0
0
1
1
0
读B口
0
1
0
1
0
读C口
0
1
1
1
0
写控制寄存器
0
/
/
1
1
D0~D7三态
8255有ABC共3个8位数据端口，可以通过编程把它们分别指定为输入口或输出口.A口和B口的输入/输出都具有数据锁存的能力，C口输出有锁存的能力，而输入没有。
ABC这3个口作为输出时，其输出锁存器的内容可以由CPU用输入指令读回，ABC这三个口可作为三个独立的8位数据输入/输出口；也可以只将AB口作为数据的输入/输出口，而是C口的各位作为他们与外设连络用的状态或选通控制信号的输入输出。
（4）8255的初始化
MOVDX,387H
MOVAL,82H;10000010
OUTDX,AL
XORAL,AL;A口输出全0
MOVDX,384H
OUTDX,AL
2.3译码器74LS138简介
74LS138是一个利用CMOS门电路组成的3线—8线译码器。
它的作用是把给定的3位二进制代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。
译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。
译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件。
74LS138的逻辑功能表如表2-1所示，管脚图如图2-2所示。
表2-474ls138工作图
图2-674ls138引脚图
71LS138有三个附加的控制端S1、S2非和S3非。
当S2非和S3非为低电平，S1为高电平时，译码器处于工作状态。
否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平。
这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。
2.4可编程中断控制器8259A
8259A是专门为了对8085A和8086/8088进行中断控制而设计的芯片，它是可以用程序控制的中断控制器。
单个的8259A能管理8级向量优先级中断。
在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成64级的向量优级中断系统。
8259A有多种工作方式，能用于各种系统。
各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的。
在总线控制器的控制下，8259A芯片可以处于编程状态和操作状态，编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程的状态。
中断处理；
MOVDX,385H;PB口地址
INAL,DX；读PB0状态
NOTAL；变法
MOVDX,384H；输出到继电器
：
：
8259A的内部结构是由中断请求寄存器IRR、中断屏蔽寄存器IMR、中断服务寄存器ISR、优先权判别器PR、数据总线缓冲器、读/写控制逻辑和级联缓冲/比较器组成的。
其管脚结构如图2-5所示。
图2-78259A管脚图
8259A的工作方式有如下几类：
中断优先方式与中断嵌套、中断结束处理方式、屏蔽中断源的方式、中断触发方式和级联工作方式。
本系统中8259A的中断源由8253的OUT1给出，送到任一中断请求输入端，而其中断请求输出端接到8086的中断请求信号输入引脚INTR。
2.5硬件的连接
2.5.18255与外界设备的连接
图2-88255与外设的连接
2.5.2译码器与8255,8253的连接
图2-9译码器与8255,8253连接
第3章总结
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
通过这次接口设计，本人在多方面都有所提高。
通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次8086接口设计设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了8255芯片设计等课程所学的内容，以及8253芯片设计的内容。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计接口的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
我们的王老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次接口设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。
而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
参考文献
1，《微机计算机原理与接口技术》吴宁冯博琴清华大学出版社
2，《软件技术与程序设计》杨宪泽清华大学出版社
3《电子系统设计》余小平奚大顺北京航空航天大学出版社
附录：
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