微机原理与接口技术课程设计之三角波发生器.docx
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微机原理与接口技术课程设计之三角波发生器
课程设计任务书
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
工作单位：
题目:
设计一简单信号发生器
初始条件：
1．选用8088CPU最小工作模式；
2．选择DAC0832芯片完成模拟信号输出，确定芯片地址范围；
3．输出三角波的电压范围为0～＋2.5V,能够实现频率调节功能。
要求完成的主要任务:
（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1．查阅参考资料，自学相关可编程接口芯片的内部结构、工作方式和初始化编程过程；
2．根据设计系统的具体功能和性能参数，明确设计目标；
3．微机基本系统及其扩展接口电路设计，绘制微机系统硬件原理图；
4．编制扩展接口电路工作的汇编源程序，绘制汇编源程序流程图，包括初始化和监控工作程序；
5．撰写设计说明书（包括参考资料目录，字数不少于5000字）
时间安排：
序号
内容
所用时间（天）
1
查阅资料，学习相关芯片知识
1.5
2
系统及扩展电路硬件设计
3
3
初始化程序和应用程序设计
2
4
相关硬件电路和程序调试
2
5
编写课程设计说明书和答辩
1.5
合计
10
指导教师签名：
2010年12月12日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
（一）
概述
设计内容及要求
本设计综合应用8088CPU、D/A转换器、定时器/计数器电路，中断技术：
通过PC机定时，产生三角波模拟信号输出，信号频率可通过PC机键盘调节。
输出电压范围在0~2.5V之间。
课程设计要求
设计要求画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。
设计目的
通过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。
本设计主要能够完成对制定波形的形成，可以通过输入来改变频率。
此信号发生器可以很好的运用于有需要的场合。
（二）系统总体设计
1、设计思想及方案论证
由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A转换芯片0832来来完成此项任务，由0832形成波形的主要做法是：
先输出一个下限电平，将其保持t然后输出一个稍高的电平，再保持t，然后重复此过程，因此需要改变0832输入数据的时间间隔t来改变频率。
如图3-1信号发生波形图所示。
0832输入的数据的延时可以通过软件完成，也可以通过硬件完成。
由于实验要求输出的波的频率可以改变，且精确，所以选用硬件延时。
+5v
0v
图3-1信号发生波形图
硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。
由8253输出的方波的高低电平，来触发8259的IR0端，8259给CPU中断信号，CPU中断来执行相应的中断子程序，中断子程序为向0832输出数据的程序，通过此程序可以产生三角波。
由于8253产生的方波的频率可以控制，所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。
以此来控制0832输出的波形频率。
功能框图，1页
2、硬件系统总体布局（画一简图）1页
3、线路图（大图）
4、芯片选择
根据需要，选择了8088CPU，时钟发生器8284*1，总线控制器8286*1，总线地址锁存器8282*3，RAM6264*1，ROM2764*1，计时器8253*1，中断控制器8259*1，D/A转换器0832*1，地址译码器74L138*2
4.1.1可编程中断控制器8259a
8259a是8086/8088系列的可编程中断控制器，8259a为28个引脚的双列直插芯片。
它的主要功能是：
（1）据8级优先级控制，通过联级可以扩展到64级优先控制。
（2）每一级中断可由程序单独屏蔽或允许。
（3）可提供中断类型号传送给CPU。
（4）可以通过编程选择多种不同工作方式。
引脚功能：
D7-D0：
双向数据线，三态，与数据总线相连。
IR7-IR0：
外设的中断请求信号输入端，输入，中断请求:
可以是电平触发，或者边缘触发。
RD：
读命令信号，输入，低电平有效，用来控制数据由8259A读
WR：
写命令信号，输入，地点平有效，用来控制写到8259
CS：
片选信号，输入，通过译码器与地址总线相连
INT：
向CPU发出中断请求信号，输出，与CPU的INTR相连
INTA：
CPU给8259的中断响应信号，输入。
4.1.2DAC0832：
NSC公司生产的DAC0832，是一种内部带有数据输入寄存器的8位D/A转化器，采用CMOS工艺制成，芯片内部R-2R梯形电阻网络，用于对参考电压产生的电压进行分流，完成模数转换，转换结果以一组差动电流IOUT1IOUT2输出。
0832具有8位分辨率，如果输出电压范围在0~5V间的话，当输入数字量为0时，输出电压为0V；输入数字量为255（0FFH）时，输出电压为5V。
各引脚的功能分述如下：
VREF:
参考电压输入端。
根据需要一定大小的电压，由于它是转换的基准，要求数值正确，稳定性好。
VCC：
工作电压输入端。
AGAN为模拟地，DGAN为数字地。
在模拟电路中，所有的模拟地要连在一起然后将模拟地，数字地连接到一个公共接地点。
DI7-DI0：
数据输入。
可直接连接到数据总线。
IOUT1IOUT2:
互补的电流输出端。
为了输出模拟电压，需加转换电路。
4.1.38253
inter8253是一种能够完成定时和计数的芯片，8253内部有3个16位计数器通道，通过对他们编程，每个计数器可以按照6种工作方式工作，并且都可以按2或10进制格式进行计数。
，最高频率为2MHZ。
8253还可以用于许多其他场合，比如可作编程方波发生器，分频器等。
引脚：
1数据缓冲总线
数据总线缓冲器是8253与系统总线相连时使用的接口电路，它由8位双相三态缓冲器构成，CPU用输入输出指令对8253进行读写操作的信息都由8位数据总线传输：
（1）CPU在对8253进行初始化编程时，向他写入控制字。
（2）CPU向某一计时器写入计数初值。
（3）从计数器读出计数值。
2读写控制逻辑
读写控制逻辑接受系统控制总线送来的输入信号，经由组合后形成控制信号，对各部分操作进行控制。
可接受的信号有：
（1）CS片选，低电平有效，由数据总线经由IO端口译码电路产生。
只有CS低电平时，CPU才能对8253进行读写操作。
（2）RD读信号，低电平有效，当RD位地电平时，表示CPU正在读取所选定的计数器的通道的内容。
（3）WR写信号，低电平有效。
当WR为低电平时，表示CPU正在将计数器初值写入所选中的通道口中，或者将控制字写入内部寄存器中。
（4）A1A2端口选择信号，改变它的值，来选择8253内三个计数器通道。
如果8253和与8位数据总线的微机相连，只要将A1A0分别与地址总
相联。
如果系统采用的是8086CPU，则数据总线为16位，传输数据时，总是将低8位数据送往偶地址，将高8位送往奇地址。
3计数器
8253内部包含三个完全相同俄计数器定时器通道，对3个通道的操作，
完全独立的。
每个通道都包含1个8位的控制字寄存器，1个16位的减寄存器，和一个锁存器，执行部件是一个16位的减法计数器。
每个通道工作时，对输入到CLK引脚上的脉冲按2进制或10进制格式进行计数。
每当输入一个时钟脉冲，计数器减1，当计数器的值减为0时从，从OUT引脚输出一个脉冲信号。
GATE引脚上的门控制信号，决定他是否允许计数。
4.1.48284
时钟发生器8284的引出线如图6—8所示。
其引线功能叙述如下：
CLK:
为CPU提供时钟信号，频率为4.77MHz
READY：
接CPU的READY引脚
RESET：
接CPU的RESET引脚，为CPU提供复位信号
PCLK：
为外设提供时钟信号，频率为2.38MHz
VCC：
工作电压输入端。
有一些引线在使用中没有用到，如OSC，EFI等可空着不接。
外设或其他电路板上的速度慢的器件在工作过程中需要CPU等待时，是通过向8284的RDY1端提供控制信号来实现的。
4.1.58282
4.1.68286
4.1.66264
4.1.72764
5、译码方式及地址范围计算
包括存储器地址（RAM和ROM的地址）和端口地址。
端口地址有8259（两个地址），8253（四个地址），0832（一个地址？
）均需译码器译码分配CS。
（三）接口扩展电路设计
接口电路的设计、原理和工作方式
使用8253产生定时中断，故8253使用方式3以产生方波信号，以方波信号的上升沿触发中断达到定时目的。
8253的计数初值根据所需输出地三角波频率计算得到。
8253的输入时钟频率来自8284芯片的PCLK引脚，频率为2.38MHz。
8259芯片在此次应用中只负责产生定时中，没有设置从片及，所以使用一般嵌套，根据8253的输入波形，选择上升沿触发方式。
列写端口地址表
8259的工作方式及初始化程序
MOVDX,8259AD0;初始化8259，设置为单片，上升沿触发，完全
MOVAL,00010011B;非自动EOI方式,03H
OUTDX,AL
MOVDX,8259AD1
MOVAL,10000000B…………..ICW2,10H,中断向量码IR0——10H
OUTDX,AL
MOVAL,00000001B…………..ICW4,01H，
OUTDX,AL
8253的工作方式及初始化程序
OUTDX,ALMOVDX,316H……………初始化8253，计数器地址，写计数器1
MOVAL,01110110B;通道1方式字，方式3，二进制记数
OUTDX,AL方波发生器，用以产生中断
MOVDX,312H……………………写计数值
POPCX……………………………..计数值弹到CX
MOVAL,CL………………………..写低八位
OUTDX,AL
MOVAL,CH…………………………写高八位
OUTDX,AL
0832的工作方式及初始化程序
工作方式单缓冲模式，没有初始化程序
（四）系统程序设计
1流程图主要进行系统初始化和外围接口芯片初始化，及开中断，等待中断产生，其流程图所示。
三角波频率控制的实现
计时器初始输入频率来自8284芯片PCLK引脚，频率为2.385MHz。
本程序要实现三角波控制，每周期取步进值为511次，每步进值增1或减1。
前半周期为增1，后半周期减1，输出量分别由0到255和255到0。
设分频后频率为F，输入频率为f，步进值为N，三角波周期为T，中断间隔t，计数初值CX
有：
CX*1/F=t
Nt=T
T=N*CX/F
CX=F*T/N=F/（N*f）
故在本程序中，CX=2.385MHz/（511*f）=4667/f
由于CX取值在1~25536之间，所以f可取0.18HZ~4667.3HZ，本程序供用户可选频率为100Hz~4KHz
2、中断向量表
中断向量地址指针
8259A引脚
中断类型号
优先级
中断源
00020H
主片IR0
08H
0
定时器
00024H
主片IR1
09H
1
键盘
3、程序清单
DATASEGMENT定义数据段
MESSDB'输入发生频率（100Hz~4000Hz）'，0DH,0AH,'$'…………………….提示信息
CUNCHUDB?
…………………………………………………暂存量存储位置
JISHUDW0
PINLVDW?
DATAENDS
STACKSEGMENTSTACK……………………………………………堆栈段定义
STDW20DUP（?
）…………………………………………………..堆栈空间大小为20字节
TOPLABELWORD………………………………………………...定义栈顶指针为TOP
STACKENDS……………………………………………………………堆栈段结束
CODESEGMENT………………………………………………………..定义指令段
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACK,ES:
DATA……………初始化段基地址
MAINPROCFAR…………………………………………………………定义远调用MAIN函数
MOVAX,DATA……………………………………………………..初始化段基地址
MOVDS,AX
MOVAX,STACK
MOVSS,AX
MOVAX,CODE
MOVCS,AX
MOVDX,8259AD0;初始化8259，设置为单片，上升沿触发，完全
MOVAL,00010011B;非自动EOI方式,03H
OUTDX,AL
MOVDX,8259AD1
MOVAL,10000000B…………..ICW2,10H,中断向量码IR0——10H
OUTDX,AL
MOVAL,00000001B…………..ICW4,01H，
OUTDX,AL
LEADX,MESS;输入频率
MOVAH,09H
INT21H
LEADX,PINLV…………………将输入频率存到PINLV中
MOVAH,01H
INT21H
XORCX,CX…………………….CX清零
XORAX,AX
MOVBX,10
KEY:
MULBX…………………………乘法。
AX=BX*AX
MOVCX,AX
MOVAL,[DX]
CMPAL,0DH…………………..输入字符等于回车？
JEENTER………………………相等则跳到ENTER
SUBAL,30H................................ACSII变成数字
ADDCX,AL
MOVAX,CX
MOVPINLV,CX…………………将算得的频率值存在PINLV中
INCDX
JMPKEY
ENTER:
MOVAX,4667…………………….将输入的频率计算，得出写入8253的时间数
MOVCX,PINLV
MOVBX,CX
DIVBX
MOVCX,AX
PUSHCX…………………压栈
MOVDX,316H……………………初始化8253，计数器地址，写计数器1
MOVAL,01110110B;通道1方式字，方式3，二进制记数
OUTDX,AL方波发生器，用以产生中断
MOVDX,312H……………………写计数值
POPCX……………………………..计数值弹到CX
MOVAL,CL………………………..写低八位
OUTDX,AL
MOVAL,CH…………………………写高八位
OUTDX,AL
MOVCUNCHU,0H;将存储单元清零
MOVJISHU,0H
MOVDX,OFFSETSANJIAOBO………取偏移地址赋DX
MOVAX,SEGSANJIAOBO………….取段地址
MOVDS,AX………………………..段地址赋DS
MOVAL,08H......................................中断向量08H
MOVAH,25H......................................DOS的功能调用，设置中断程序入口地址
INT21H
CIR:
JMPCIR………………………………...无限循环程序，等待中断
RET
MAINENDP
三角波子程序
SANJIAOBOPROCNEAR
PUSHAX……………………..保护现场
PUSHBX
PUSHCX
PUSHDX
STI……………………………..开中断
MOVDX,228H………………..0832地址
MOVAL,CUNCHU
OUTDX,CUNCHU
CMPJISHU,511
JAECN………………………..步进值达到最大值时，跳转CN
JMPCM……………………….没到最大值，跳转CM
CN:
MOVJISHU,0
CM:
CMPJISHU,0FFH…………….步进值与255比较
JAEJINAG……………………步进值大于255时，跳转到下降沿程序
JMPSHENG…………………..否则跳到上升沿程序
JIANG:
DECAL……………………….下降沿程序
MOVCUNCHU,AL
JMPINTRETURN……………..去往结束中断
SHENG:
INCAL………………………....上升沿程序
MOVCUNCHU,AL
JMPINTRETURN……………去往结束中断
INTRETURN:
CLI
POPDX……………………….恢复现场
POPCX
POPBX
POPAX
MOVAL,20H………………..EOI命令
OUT20H,AL
IRET…………………………..结束中断
SANJIAOWOENDP
CODEENDS
（五）参考资料
[1]周荷琴.微型计算机原理与接口技术.合肥：
中国科学技术大学出版社，2004.12
[2]刘全忠.汇编语言实用程序.天津：
天津大学出版社，1991.6
3高福祥，张君.接口技术.沈阳：
东北大学出版社，1999.12
4葛玻.微机接口及实际应用.武汉：
武汉理工大学出版社，2000.9
5冯博琴，吴宁.微型计算机原理及接口技术.北京：
清华大学出版社，2007.8
（六）总结
在这两周的实习中，我再次的巩固了微机课中所学的知识，了解了各种芯片的的用法，各个接口的名称，作用。
明白了微机系统在生产生活中最基本的用处.
在两周的实习中，我也感到所学的知识不是很深，动手的能力不是很强，面对问题解决问题的能力还有待加强。
总的来说，《微型计算机原理与接口技术》对于我以后学习，工作的影响是很大的。
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