微机原理与接口技术课程设计2.docx

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微机原理与接口技术课程设计2

课程设计说明书

课程设计名称：

微机原理与接口技术课程设计

课程设计题目：

加密卡

学院名称：

信息工程学院

专业：

计算机科学与技术班级：

080613

学号：

姓名：

评分：

教师：

叶水生、蔡虹

2011年7月6日

一、课设选题及功能说明

1.1课程设计题目:

加密卡

1.2课程设计任务

（1）通过微机ASI总线，对设计的“机密卡”进行软件加密信号比较，实现对软件使用权的保护。

二、原理图设计

2.1原理设计

首先在2732中，主要有8根数据线和12根片内地址线，这些线要接到ISA插槽中的相应的数据线和地址线上。

对于2732的控制线，OE#和CE#接到74LS138的Y0#，用来实现芯片选择。

低电平有效。

芯片译码部分。

根据要求，这里地址范围选择的是E8000H-EFFFFH，根据所选的2732芯片为4K*8位的，因此需要12根地址线作为片内地址，即A0-A11。

而根据地址范围，A12、A13、A14、A16为高电平，A15为低电平，故使A12、A13、A14、A16四根地址线通过3片与门和一片非门连接到译码器的E1使能端上。

因为A15为低电平，则把它通过一片非门接到译码器的E2使能端。

因为把B0为低电平，A11为高电平，则通过一片非门和一片与门接到译码器的E3使能端。

对于剩下的A17、A18、A19三根地址线连接到74LS138译码器的A、B、C端，通过这三根地址线的变化来选中相应的芯片。

2.2原理图如下：

本设计要求通过ISA总线设计加密卡，电路原理图如图1所示：

1.绘制电路原理图前要先加载各个元件库：

在上面选择相关的元件库后，就可以在绘制界面上进行原件放置了。

2.在画好电路图之后，就要对相关的原件进行PCB板原件设置。

以74LS138为例，因为74LS138有16个引脚，所以在PCB中选择DIP16，如图所示：

同理，相关的2732也是用同样的DIP24.在图中。

由于有多个与非门，为了在PCB板中原件更加简洁，则在原理图绘制时用的是74LS08代替AND，四个与门分别设置为part1、2、3、4，名字设为一样的，则四个与门在绘制PCB板的时候就会在一起，而不是分成四个独立的原件：

原件设置完成后则进行电气化检查，检查无误后（如下所示）则可以创建网络表了：

创建网络表后则可以开始绘制PCB板子了。

三、印刷电路图设计

3.1印刷电路图设计

根据电路原理图设计印刷电路板图，设计中涉及：

ISA总线，译码器74LS138,EPROM芯片2732。

在确定了电路和元件之后，就可以开始设计印刷电路图了。

设计的基本方法和步骤如下：

（1）确定印刷电路板尺寸大小。

根据ISA总线的尺寸、元器件的数量和预计布线的复杂度等初步确定印刷电路板尺寸。

（2）确定印刷电路层次。

由于ISA设计插卡，ISA插座信号分为A、B两面，所以采用双面板。

（3）印刷电路板和外部信号连接。

一是严格按照ISA总线连接，二是从2732中的数据流出。

（4）元器件布局。

各组件排列，分布要均匀和合理。

不仅要从美观，整齐和结构严谨的工艺要求，而且要从抗干扰的角度仔细考虑磁场兼容性、走线短、交叉少和取耦等方面处理。

（5）信号连接。

由于本次实验元器件很少，故采用的是手动布线方法设计。

布线中应该注意以下原则：

同一层面信号线不能短路。

如果会出现交叉的情况，可用穿孔的办法解决。

两个层面布线纵横相交。

在顶层用竖线，底层就尽力选择横线，这样便于检查。

线条宽窄和线条间距要适中。

孔与线。

。

线与线要有一定的距离。

3.2印刷电路图步骤如下：

相关的PCB板子的设置和布线等工作由相关的组员进行操作。

最终的结果图如下图所示：

布线结束后，相关的仿真程序则由本人进行编写，大致的代码如下所示：

加密卡验证程序

DATASEGMENT;定义菜单选项

MENVDB"1.欢迎光临2.谢谢再次光临"

DB“3.您好，老朋友，0再见！

”

DB　　　＂请选择：

$＂

ERRMSGDB"选择有误，请重新选择！

$"；定义出错时候的显示信息

SELDB100dup（?

）

SEL0DB100dup（?

）；保存从2732中E8000H读出对应数据

SEL1DB100dup（?

）；保存从E8008H读出的对应数据

SEL2DB100dup（?

）；保存从E8011H读出的对应数据

SEL3DB100dup（?

）；保存从E8019H读出的对应数据

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMEDS:

DATA,CS:

CODE

STARTMOVAX,DATA

MOVDX,AX

AGAINLEADX,MENV；显示菜单

MOVEAH,9

INT21H

MOVAH,1

INT21H

CMPAL,'0'；用户非法输入，在0-3以外的数

JBERROR

JAERROR

LEABX,BRATAB

SUBAL,30H

SHLAL.1

XORAH,AH

ADDBX,AX

JMPBX；实行菜单选项对应功能

ERROR:

MOVDX,OFFSETERRMSG；非法信息显示

MOVAH,9

INT21H

JMPAGAIN

BRATAB:

JMPSHORT,A0；转移表

JMPSHORT,A1

JMPSHORT,A2

JMPSHORT,A3

A0:

MOV[SI],E8000H；显示0BYEBYE

MOVCX,8

L0:

MOVSEL0,[SI]

ADDSI,1

LOOPL1

JMPSEL

JZERROR

MOVAH,9

INT21H

JMP

A1:

MOVSI,E8008H；显示1WELCOME

MOVCX,9

L2:

MOVSEL1,[SI]

ADDSI,1

LOOPL2

CMPSEL

JZERROR

MOVAH,9

INT21H

JMPAGAIN

A2:

MOVSI,E8011H；显示2THANKS

MOVCX,8

L2:

MOVSEL2,[SI]

ADDSI,1

LOOPL2

CMPSEL

JZERROR

MOVAH,9

INT21H

JMPAGAIN

A3:

MOVSI,E8011H；显示3HOWAREYOU

MOVCX,11

L3:

MOVSEL3,[SI]

ADDSI,1

LOOPL3

CMPSEL

JZERROR

MOVAH,9

INT21H

JMPAGAIN

DONE:

MOVAH,4CH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

2732内存储的数据：

E8000H"0BYEBYE$"

E8008H"1WELCOME$"

E8011H"ZTHANKS$"

E8019H"3HOWAREYOU$"

四、调试分析

4.1硬件测试

（1）问题：

在实现芯片译码时，A12、A13、A14、A16为高电平，与E1#连接，但是用了三个与门后，直接与E1#连接了，导致地址范围不是E8000H-EFFFFH。

解决：

加一个非门，这样地址范围就是实验所要求范围了。

在74LS138的E2#也是低电平有效，故与此连接的地址线也应该是低电平。

（2）问题：

在设计PCB板的时候，由于芯片的位置摆放不合理，故在布局之后的布线不是很整齐和结构也不是很严谨。

解决：

重新按照印刷电路图设计要求，合理布局。

4.2软件测试

（1）问题：

在ADDSI,2指令中，由于2732是只有8位数据线，一次读出的是一个字节，而不是一个字（16位）。

解决：

修改为ADDSI,1。

每一次从2732读出数据均为8位。

（2）问题：

设计2732中存储的数据时候，从E8000H开始的空间存储的是"0BYEBYE$"，但在MOVCX,7.少计算了$.

解决：

用将其改为MOVCX,8.循环的次数为8次。

这样用9号功能的时候才正确能显示出从2732中读出的数据。

五、用户使用说明

该加密卡设定其目的是为保护软件版权。

用户在购买软件时，会附带对应的加密卡。

在运行该软件的时候，只需将其加密卡插入电脑主板的空余ISA插槽，软件即可正常运行。

六、小结

在过本次课程设计中，通过一个实际的ISA总线插卡设计和调试，对课本知识进行了实际的运用。

例如2732,74LS138,，ISA总线等。

在最初拿到题目的时候，因为从来没有做过软件和硬件结合的课设，感到有点无从下手。

最后在老师的知道下，通过查阅资料，独立完成了电路原理图，PCB图，验证程序的设计。

本次课设的主要收获有：

1、通过自学，熟悉和掌握了Protel99se的是用；

2、对ISA总线有了更深入的理解；

3、理解了汇编语言编程和硬件结合的基本方法；

虽然是一次简单的加密卡电路设计，也没有遇见很多复杂的问题，但是通过小组合作，独立完成了一次较为完整的软件和硬件的设计，很有成就感。

参考文献

1.戴梅萼、史嘉权编著，《微型计算机技术及应用》第三版，清华大学出版社，2003年版；

2.肖玲妮、袁增贵编著,《Protel99SE印刷电路板设计教程》，清华大学出版社，2003年版；

3.郑初华、赵文龙等：

《汇编语言、微机原理及接口技术》电子工业出版社，2006年第二版；