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马强最新版

新疆工程学院

课程设计说明书

题目名称：

微型计算机原理与接口技术

系部：

计算机工程系

专业班级：

通信12-4班

学号：

2112231191

学生姓名：

马强

指导教师：

陈晓飞蔡亚永

完成日期：

2013年7月10日

新疆工程学院

课程设计评定意见

设计题目：

微型计算机原理课程设计

学生姓名：

马强

评定意见：

评定成绩：

指导教师（签名）：

年月日

新疆工程学院

计算机系课程设计任务书

2012/2013学年下学期2013年6月20日

专业

通信技术

班级

12-4

课程名称

微型计算机原理

设计题目

微型计算机原理课程设计

指导教师

陈晓飞、蔡亚永

起止时间

2013.7.1~2013.7.12

周数

2周

设计地点

微机原理实验室

设计目的：

在课程学习的基础上，针对课堂重点讲授内容进一步巩固和加深对微型计算机

硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力。

设计任务或主要技术指标：

1．可编程并行接口芯片8255A实验；

2．可编程定时器/计数器8253A实验；

3．中断控制器8259A实验；

4．D/A、A/D接口实验；

5．写出课程设计说明书；

设计进度与要求：

第1-2天：

布置任务，查找相关资料；

第3-4天：

做可编程并行接口芯片8255A实验；

第5-6天：

做可编程定时器/计数器8253A实验；

第7-8天：

做中断控制器8259A实验，D/A、A/D接口实验；

第9-10天：

写出课程设计说明书，进行答辩；

主要参考书及参考资料：

[1]乔桂红.光纤通信[M]，第二版,北京：

人民邮电出版社，2009年8月

[2]黄一平.光纤通信[M]，第一版,北京：

北京理工大学出版社，2008年1月

教研室主任（签名）系（部）主任（签名）

年月

摘要

《微机原理与接口技术》是计算机、电子类专业的专业基础课。

在课程体系种占有重要的位置。

目的：

1、配合平时的教学和实验，以达到巩固和消化课堂教学内容，进一步加强综合应用能力，启发创新思维。

2、进一步学习和掌握微机原理与接口技术的相关硬件设备与接口技术。

3、根据所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路，加强对微机的理解。

方法：

1、以8086（8088）CPU为主控单元构建微机应用系统。

2、应用系统的硬件设计，画出电路原理图和线路连接图。

3、应用系统的软件设计，画出软件流程图。

4、根据实验条件，进行微机应用系统的部分模拟调试工作。

结果：

1、可编程并行接口芯片8255A实验。

2．；中断控制器8259A实验。

结论：

微型机控制系统I/O接口的扩展方法，模拟量输入/输出通道的设计，常用控制程序的设计方法，数据处理及非线性补偿技术，以及数字控制

器的设计方法。

关键字8259A芯片8255A芯片交通灯设计中断控制设计

目录

第一章绪论

1.1前言.........................................1

1.2微机发展史....................................1

第二章8255A

2.1：

8255A内部结构及引脚...........................2

2.1.18255A内部结构.................................2

2.1.28255A引脚.....................................2

2.28255A控制字....................................3

2.38255A工作方式..................................4

2.4:

8255A应用......................................5

2.4.1基于MSC-51单片机的8255A应用实例.................5

2.4.2基于8086的8255A交通灯设计........................7

第三章8259A

3.1:

8259A...........................................9

3.1.18259A概述.....................................9

3.1.2.8259A内部结构.................................9

3.1.38259A引脚..........................................10

3.2：

8259A应用....................................10

3.2.18259A应用实例.................................10

3.2.2中断控制器设计.................................12

第四章总结.....................................15

第五章参考文献................................15

第一章绪论

前言

“微机原理及接口技术”是高等院校电气信息类专业的一门重要计算机技术基础课程，是学习和掌握计算机硬件基础知识，汇编语言程序设计及常用接口技术的主干课程。

该课程为学生构筑了一个全面认识和掌握微型计算机软，硬件知识的平台。

自1981年IBM公司的通用微型计算机IBMPC/XT问世以来，在短短的20多年间，微型计算机一直以令人惊讶的速度发展。

作为21世纪的人才，学习微型计算机的基础知识，掌握微型计算机的基本使用技术以刻不容缓。

1.2微机的发展史

微型计算机可分为以下四个阶段

一、第一代（1971~1973）4位或低档8位微处理器和微型机

代表产品是美国Intel公司首先的4004微处理器以及由它组成的MCS-4微型计算机（集成度为1200晶体管/片）。

随后又制成8008微处理器及由它组成的MCS-8微型计算机。

第一代微型机就采用了PMOS工艺。

二、第二代（1974~1978）中档的8位微处理器和微型机

其间又分为两个阶段。

1973-1978年为典型的第二代。

以美国Intel公司的8080和Motorola公司的MC6800为代表。

1976-1978年为高档的8位微型计算机和8位单片微型计算机阶段称之为二代半。

三、第三代（1978~1984）：

16位微处理器和微型机

代表产品是Intel8086（集成度为29000管/片）Z8000（集成度为17500管/片）和MC68000（集成度为68000管/片）。

已经达到或超过中、低当小型机（如PDP11/45）的水平。

这类16位微型机通常都具有丰富的指令系统、采用多级中断系统、多重寻址方式、多种数据处理形式、段式寄存器结构、乘除运算硬件。

四、第四代（1985年以后）32位高档微型机

随着科学技术的突飞猛进，计算机应用的日益广泛，现代社会对计算机的依赖已经越来越明显。

原来的8位、16位机已经不能满足广大用户的需要。

第二章8255A

8255A是Intel公司研制的可编程并行接口芯片，采用单一的+5V电源供电，其输入输出电平与TTL完全兼容。

2.18255A内部结构及引脚

2.1.18255A内部结构

2.1.28259A的引脚

8255A是一个40引脚双列直插式封装芯片，引脚如图所示：

关于A1、A0说明：

A1、A0：

端口选择线，8255A需占用4个连续的端口地址，分别用于寻址A、B、C三个数据口及一个控制寄存期端口。

A1A0=00选择A口，A1A0=01选择B口，A1A0=10选择C口，A1A0=11选择控制口。

在8088系统中，A1A0直接接到系统地址总线的A1A0即可。

在8086系统中存在奇偶地址的问题，一般将8255A的数据线系统的低8位数据总线相连，8255A的A1A0与系统地址总线的A2A1连接，而用系统地址总线的A0=0作为该8255A的片选条件之一。

这样，仍可满足8255A占4个连续地址的要求，但它实际上是占据了CPU的4个连续的偶地址。

8255A内部结构图，它由如下几部分组成：

1数据总线缓冲器2读写控制逻辑3A组和B组控制，A口及B口的高四位构成A组，B口及C口的第四位构成B组。

4数据端口A、B、C.2

2.28255A控制字

例：

设8255A的控制端口地址为0060H-0063H，A组B组工作方式0，A口、B口为输入端，C为输出。

则方式控制字应是：

92H。

若将此控制字的内容写入8255A的控制寄存器，即实现了对8255A工作方式的指定（或者说完成了对8255A的初始化），初始化的程序段为：

          MOVAL,92H

          OUT63H，AL

          INAL,60H

INAL,61H

MOVAL,数据

OUT62H,AL

C口的位控字

3

8255A的C口具有位控功能，即允许CPU用输出指令单独对C口的某一位写“1”或“0”，C口的位控字的格式如图所示。

这是通过向8255A的控制寄存器写入（注意不是直接对C口写入）一个位控字来实现的。

最高位D7必须为“0”是C口置位/复位控制字的特征位。

D0位决定了是置“1”还是置“0”操作；D3～D1位决定了对C口中的哪一位进行操作。

2.38255A工作方式

 8255A有三种工作方式：

方式0、方式1和方式2。

工作方式0:

工作方式0是一种基本的输入/输出工作方式,在这种方式下,三个端口都可以由程序设置为输入或输出,没有固定的用于应答的联络信号.其基本的功能可概括如下:

1、可具有两个8位端口（A、B）和两个4位端口（C口的上半部分和下半部分）。

2、任何一个端口都可以设定为输入或者输出，各端口的输入、输出可构成16种组合。

3、数据输出时可以锁存，输出时不锁存。

按照方式0工作时，CPU可以通过简单的传送指令对人以一个端口进行读/写，这样各端口就可以作为查询式输入/输出接口。

按照查询方式工作时，A口、B口可作为两个数据输入/输出端口，C口的某些位可作为这两个端口的控制/状态信号端。

工作方式1

工作方式1是一种选通式输入/输出工作方式。

在这种工作方式下，选通信好于输入/输出数据一起传送，由选通信号对数据进行选通。

其基本功能可概括如下：

1、三个端口分为两组，即A组和B组。

2、每一组包括一个8位数据端口和一个4位的控制/状态端口。

2、4

3、每一个8位数据端口均可设置为输入或者输出，输入端均可锁存。

4、4位端口作为8位数据端口的控制/状态信号端口。

工作方式2：

按照方式2工作时，A口称为双向数据总线端口，既可以发送数据，又可以接收数据。

其主要功能可概括如下：

1、有一个8为双向数据输入/输出端口（A）和一个5位控制信号端口（C）。

2、输入、输出均可锁存。

3、5位控制信号端口（C）作为8位双向数据输入/输出端口A的控制/状态信号端口。

4、工作方式2只适合于A口。

2.48255A应用

8255A是一个40个引脚双列直插式封装的大规模集成电路。

2.4.1基于MSC-51单片机的8255A应用实例

1.实现内容

设单片机8051与微型打印机之间的数据传送采用查询方式。

要求将存放在8031单片机内RAM中以30H为首地址的64个连续单元中的内容打印输出，

2.8255与8051的管脚连接

3.软件实现5

因为PC0连接BUSY，所以，PC3~PC0为输入

又因PC7连接/DATASTROBE，所以PC7~PC4为输出，

STROBE——表示重复的意思。

/DATASTROBE——数据选通信号。

作用是通知打印机，8255A要给它传数。

PA口输出，PB口未用。

故8255A的控制字可设为：

10000001B=81H

PA口地址：

7FFCH

PB口地址：

7FFDH

PC口地址：

7FFEH

控制口：

7FFFH

ORG1000H

PRINT：

MOVDPTR，#7FFFH；控制口地址

MOVA，#81H；控制字

MOVX@DPTR，A；写入控制字

MOVR1，#30H；数据指针

MOVR2，#40H；64个数

NEXT：

MOVDPTR，#7FFEH；PC口地址

MOVA，#80H；使PC7为高电平

MOVX@DPTR，A；输出/DATASTROBE为高电平使

；无效，不准备送数

WAIT：

MOVXA，@DPTR；查询打印机状态

JBACC.0,WAIT；若PC0即BUSY=1忙，则等待

MOVDPTR,#7FFCH；若BUSY=0空闲，则指向PA口

MOVA,@R1；输出数据

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#7FFEH库；指向PC口

MOVA,#00H；8255A输出/DATASTROBE信号

；通知打印机，给它传数。

MOVX@DPTR,A

ACALLPDELAY；调延时子程序，以形成一个宽度

；定时值的负脉冲为

INCR1

DJNZR2,NEXT；判断打印输出完成否？

6

SJMP$

·

·

·

PDELAY：

（延时程序略）

END

2.4.28255A交通灯设计

1任务分析

利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

用红、绿、黄发光二极管作信号灯。

如图上图所示。

设东西向为主干道，南北为支干道。

2流程框图

7

程序流程图

3小结

对于交通灯这个题目，由于以前学单片机这个课程时，做过类似相关的实验，觉得这个比较简单而且做出的东西也比较直观，在确定题目之后，查阅了大量的资料，初步完成了电路设计方案。

通过这次课设，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力。

经历了从最初的设计到最后做出产品的开发过程，提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科来说，对以后就业有及其重大的影响。

第三章8259A

8259A是8086/8085序列及80X86序列兼容的可编程的中断控制器，是专门的为控制优先级中断而设计的集成电路。

它具有8级优先权控制，通过级联可扩展至64位优先权控制。

每一级中断都可以屏蔽或允许。

中断相应周期，8259A可提供相应的中断向量，从而能迅速地转至中断服务程序。

3.18259A内部结构及引脚

3.1.18259A内部结构

（1）中断请求寄存器（IRR）

中断请求寄存器（IRR）为8位，接受来自IR0～IR7的中断请求信号，当IR0～IR7上出现某一中断请求信号时，IRR对应位被置1；

（2）中断屏蔽寄存器IMR

中断屏蔽寄存器IMR为8位（8个中断输入），若IRR（中断请求寄存器）中记录的8个中断请求中有任何一个需要屏蔽，只要将IMR的相应位置1即可，未被屏蔽的中断请求可以进入优先权判别器；它的内容由CPU通过对8259初始化时设置设定。

（3）中断服务寄存器ISR

8位，保存当前正在处理的中断请求，例如，如果ISR的D2=1，表示CPU正在为来自IR2的中断请求服务。

（4）优先权判别器PR

若某中断请求正在被处理，8259A外部又有新的中断请求，则由优先权判别器将新进入的中断请求和当前正在处理的中断进行比较，以决定哪一个优先级更高。

若新的中断请求比正在处理的中断级别高，由PR通过控制逻辑向CPU发出中断申请INT，正在处理的中断自动被禁止，先处理级别高的中断。

（5）数据总线缓冲器

用于8259A与数据总线的接口，传输命令控制字、状态字和中断类型码。

（6）读/写控制逻辑9

确定数据总线缓冲器中数据的传输方向，选择内部的各命令字寄存器。

当CPU发读信号时将8259A的状态信息放到数据总线上；当CPU发写信号时，将CPU发来的命令字信息送入指定的命令字寄存器中。

（7）级联缓冲/比较器

用来存放和比较在系统中用到的所有8259A的级联地址。

主控8259A通过CAS0、CAS1和CAS2发送级联地址，选中从控8259A。

3.1.28259A引脚

D0～D7　：

双向三态数据线，是CPU和8259A进行数据、命令状态传送的通道。

：

写控制输入信号，低电平有效。

有效时，表明当前正在向8259A写入命令字。

：

读控制输入信号，低电平有效。

有效时，表明CPU正在向8259A读数据。

A0：

片内地址选择信号，用来指出当前8259A的哪个端口被访问。

每片8259A有两端口地址。

：

片选输入信号，低电平有效，通过地址译码逻辑电路与地址总线相连。

INT：

与CPU的INTR端相连，由8259A向CPU发出中断请求信号。

INTA：

接收来自CPU的中断响应信号。

8259A要求中断响应信号由两个负脉冲构成。

3.28259A应用

在较大的微机应用系统中，可用多片8259A级联来扩展中断源。

一个主8259A最多可级联8个从8259A，从而把中断源扩展到64个。

3.2.18259A应用实例

在Intel80486CPU系统中，使用2片8259A管理中断，采用级联方式。

主片中的8个中断请求IR7～IR0除IR2扩展从片以外，其他均为系统使用，从片中的8个中断请求IR7～IR0供用户使用。

3.3.2中断控制器设计

1任务分析

掌握8259中断控制的接口方法掌握8259中断控制的应用编程

8259芯片介绍中断控制器8359A是专为控制优先级中断而设计的芯片。

它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中。

因此午休附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式。

即中断结构可以由用户编程来设定。

同时，在不需要增加其他电路的情况下，通过多片8259A的级联，能构成多达64级的矢量中断系统。

2流程框图

流程框图由1.硬件线路原理图2.编程提示3.中断过程三部分组成。

1硬件线路原理图如图

2编程提示

其他电路的情况下，通过多片8259A的级联，能构成多达64级的矢量中断系统。

中断序号

0

1

2

3

4

5

6

变量地址

20H

24H

28H

2CH

30H

34H

38H

3CH

23H

27H

2BH

2FH

33H

37H

3BH

3FH

（b）中使用3号中断源IR3，“□”插孔和IR3相连，中断方式边沿触发方式，没按两次AN按钮产生一次中断，满五次中断，显示“8259good”。

如果中断信号不符合规定要求，则自动转到7号中断，显示“Err”。

3中断过程

1、按图连好线路图

2、运行程序

在系统处于命令提示符“P.”状态下

输入F000后按F1键

输入91A0，按EXEC键，系统显示8259—1

3、按AN按钮，按满5显示good

（1）中断服务程序：

（2）IR3中断服务程序：

（3）IR7中断服务程序：

3小结

单级中断控制器8259A接口芯片，使我们掌握了8259A的运用，了解了8259A芯片的更多知识，还使我们对书上的知识理解更深刻，锻炼我们的动手能力，增加我们的学习兴趣。

第四章总结

当知道要做课程设计的时候心里面感觉有些害怕和担心，担心自己不会或者做不好。

但是当真的要做的时候也只好进自己作大的努力去做，做到自己最好的。

我们在这个过程中有很多自己的感受，我想很多同学都会和我有一样的感受，那就是感觉汇编语言真的是很神奇，很有意思。

我们从开始的担心和害怕渐渐变成了享受，享受着汇编带给我们的快乐。

看着自己做出来的东西，心里面的感觉真的很好。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

微机原理与接口技术是一门很有趣的课程，任何一个计算机系统都是一个复杂的整体，学习计算机原理是要涉及到整体的每一部分。

讨论某一部分原理时又要涉及到其它部分的工作原理。

这样一来，不仅不能在短时间内较深入理解计算机的工作原理，而且也很难孤立地理解某一部分的工作原理。

所以，在循序渐进的课堂教学过程中，我总是处于“学会了一些新知识，弄清了一些原来保留的问题，又出现了一些新问题”的循环中，直到课程结束时，才把保留的问题基本搞清楚。

第五章参考文献

[1]乔桂红.光纤通信[M]，第二版,北京：

人民邮电出版社，2009年8月

[2]黄一平.光纤通信[M]，第一版,北京：

北京理工大学出版社，2008年1月