微機(jī)原理設(shè)計(jì)報(bào)告

1、微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)題 目： I/O 接口卡設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 儀器與電子學(xué)院 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 指導(dǎo)教師： 陳 鴻 成員姓名：設(shè)計(jì)日期： 目錄設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容2. 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)總體方案三 主要元件1. IBM PC/XT 總線簡(jiǎn)介2. ISA 總線簡(jiǎn)介3. 8255 芯片簡(jiǎn)介4. 驅(qū)動(dòng)器5. LED顯示器四工作原理五硬件電路 六程序設(shè)計(jì)及流程圖1. 流程圖2. 程序設(shè)計(jì)七設(shè)計(jì)心得八參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)一塊 I/O 卡，該卡具有 3個(gè)8位 I/O 口（ A、 B、C口），利用該 I/O 卡控 制該卡控制一個(gè)四位的 LED顯示器，該卡插在 PC機(jī)的 IMB-PC擴(kuò)

2、展總線插槽上 （ISA），選用 8255 接口芯片2.設(shè)計(jì)要求：畫(huà)出電路原理圖， 說(shuō)明工作原理，編寫(xiě)利用該接口卡對(duì)鍵盤(pán)上鍵入的數(shù)字進(jìn)行顯示的程序 （當(dāng)回車鍵按下前， 如果鍵入的數(shù)字的次數(shù)大于 4 時(shí)顯示 最后的 4 位數(shù)）二設(shè)計(jì)整體方案該接口卡的主芯片是 8255 芯片，將 ISA 總線上的地址線 A0-A19 經(jīng)過(guò)譯碼作為 8255的片選信號(hào)， IOR、IOW分別作為 8255的讀寫(xiě)信號(hào)。 四位 LED顯示器采用共 陰極接法，將 8255的 A端口的 8個(gè)引腳經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器與 LED的a-h 相連，用 C端 口的低四位來(lái)控制那個(gè) LED亮， B端口不使用。三主要元件1.IBM PC/XT 總線簡(jiǎn)

3、介總線在 PC/XT機(jī)的底板上共有 8 個(gè)插頭， 稱為 IMB PC/XT總線。 PC/XT 總線在每個(gè)插槽 （擴(kuò)展槽）配有 62 個(gè)引腳代表各種不同的信號(hào)。 IBM PC/XT 總線的 62 條引線包括 20 位地址線、 8 位數(shù)據(jù)線、 21 根控制線、 2 根狀態(tài) 線和 11 根輔助線及電源線。每一個(gè)插槽對(duì)應(yīng)的引腳均有相同的意義，因 此所有的接口卡可插于任何一個(gè)插槽上。引腳間隔為2.54mm。2.ISA 總線簡(jiǎn)介ISA 總線是 IBM PCAT機(jī)（CPU是 80286） 所用的系統(tǒng)總線， 這是一 個(gè) 16 位兼 8 位的總線標(biāo)準(zhǔn)。如果忽略標(biāo)準(zhǔn)化細(xì)節(jié)，則可認(rèn)為16 位 ISA 總線就是 PC

4、 AT總線。由于 IBM PCAT與 IBM PC、IBM PC XT機(jī)（CPU 都是 8088）所用的 Pc總線兼容，所以可認(rèn)為 8位 ISA總線（16 位ISA總的 低 8 位部分 ） 就是 PC 總線。 ISA 總線的主插槽與 IBM 總線的插槽兼容，如 下：注意事項(xiàng)：( 1)當(dāng)設(shè)計(jì)非 DMA方式的 I O接口時(shí)，應(yīng)把 AEN為低作為該接口工作的 使能條件，以確保在總線上進(jìn)行 DMA傳送時(shí)該接口不工作，否則 DMA傳送 時(shí)所發(fā)出的地址與該接口設(shè)計(jì)地址相同時(shí)該接口會(huì)誤操作。(2) 系統(tǒng)對(duì) ISA 總線上的 I O端口地址采用部分譯碼方法， 只譯碼 A9AO 或 A10 A0，在選擇接口地址

5、時(shí)應(yīng)避開(kāi)系統(tǒng)已占用的地址以及它們的重疊 區(qū)。(3) 原則上講，在用戶自行設(shè)計(jì)接口插卡時(shí)，反未被占用的地址端口都可 以使用，但要考慮到系統(tǒng)的現(xiàn)存配置情況， 對(duì)端口地址的占用要留有余地， 以免發(fā)生地址沖突。一般用戶可使用 300H-31FH的地址，這些地址是留作 實(shí)驗(yàn)卡用的。3.8255 芯片簡(jiǎn)介8255是可編程并行 I O口接口芯片。如下圖所示：（1）8255具有 24個(gè)可編程設(shè)置的 I/O 口,即 3組 8位的 I/O 口分別為 A 口,B 口和 C口. 它們又可分為兩組 12位的 I/O 口,A 組包括 A口及 C口（ 高 4位,PC4PC7）,B組包括 B口及 C口（低 4位,PC0PC3

6、）.（2）8255內(nèi)部有 4 個(gè)寄存器：分別為寄存器 A、 B、C和控制寄存器。 A、 B、C寄存器的數(shù)據(jù)就是引腳 PA7 PA0、PB7PB0、PC7 PC0上輸入或輸 出的數(shù)據(jù)。其中， 1PA0 PA7:端口 A輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出 鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 2PB0PB7:端口 B輸 入輸出線，一個(gè) 8 位的 I/O 鎖存器， 一個(gè) 8 位的輸入輸出緩沖器。（3）PC0PC7:端口 C輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口 C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成 2個(gè) 4 位的端口， 每個(gè) 4位的端口包含一個(gè)

7、 4 位的鎖存器，分別與端口 A和端 口 B 配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。而控制寄存器 的數(shù)據(jù)則表明 PA、PB、PC的工作方式。通過(guò) CS、A0、A1、RD和WR對(duì) 4 個(gè)寄存器進(jìn)行操作。 CS為低電平時(shí)選通 8255；A1、A0 為地址選通。具體 如下：當(dāng) A0=0,A1=0 時(shí) ,PA 口被選擇 ;當(dāng) A0=0,A1=1 時(shí) ,PB 口被選擇 ;當(dāng) A0=1,A1=0 時(shí) ,PC 口被選擇 ;當(dāng) A0=1.A1=1 時(shí) , 控制寄存器被選擇RD和 WR為讀、寫(xiě)信號(hào)： RD為低、 WR為高時(shí)為讀方式， RD為高、 WR為低 時(shí)為寫(xiě)方式。（3）8255 引腳功能RESET

8、復(fù): 位輸入線，當(dāng)該輸入端外于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控 制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號(hào)線， 當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) , 即/CS=0時(shí), 表示芯片被 選中，允許 8255與 CPU進(jìn)行通訊 ;/CS=1 時(shí),8255 無(wú)法與 CPU做數(shù)據(jù)傳 輸。RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即/RD=0且/CS=0時(shí),允許 8255 通過(guò)數(shù)據(jù)總線向 CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU從 8255 讀取信息或數(shù) 據(jù)。WR寫(xiě): 入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即/WR=0且/CS=0時(shí),允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入 8255。D0D7:三

9、態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255與 CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸 入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 / 寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也 通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。（4）8255 有三種基本的工作方式：方式 0（基本的輸入輸出方式），方 式 1（選通輸入輸出方式），方式 2（雙向傳輸方式）。具體如下： 1 方 式 0：這種方式不需要任何選通信號(hào)。 A口、B口及 C口的兩個(gè) 4 位口中的 任何一個(gè)端口都可以被設(shè)定為輸入或輸出。輸出鎖存，輸入不鎖存； 2 方式 1：這種方式下， A口、 B口、 C口分為兩組。 A組包括 A口和 C口的 高 4 位， A 口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口， C口的高四

10、位則用來(lái)作為 輸入/輸出操作的控制和同步信號(hào)； B組包括 B口和 C口的低 4位，B口可 由編程設(shè)定為輸入口或輸出口， C口的低四位則用來(lái)作為輸入 / 輸出操作的 控制和同步信號(hào)。 A 口和 B口的輸入輸出數(shù)據(jù)都被鎖存； 3 方式 2：這種方式下， A口為 8位雙向總線口， C口 PC3PC7用來(lái)作為輸入 /輸出操作的 控制和同步信號(hào)； B口和 C口的 PC0PC2則可編程為方式 0 或方式 1 工作。4. 驅(qū)動(dòng)器74LS07 同向能夠驅(qū)動(dòng)共陰極起端數(shù)碼管顯示， 8255C端口為 LED顯示器的 控制端口需用 74LS04 進(jìn)行反向驅(qū)動(dòng)。5.LED 顯示LED數(shù)碼管的主要部分是七段發(fā)光管，分別

11、稱為abcdefg ，通過(guò)七個(gè)發(fā)光段的不同組合， 可以顯示 0-9 和 A-F共 16個(gè)字母數(shù)字， 從而實(shí)現(xiàn) 16 進(jìn)制的顯示。 LED數(shù)碼管有兩種結(jié)構(gòu)，分為共陽(yáng)極 接法和共陰極接法，如為共陰極結(jié)構(gòu)， 各字段陰極控制端共接低 電平，而各段陽(yáng)極控制端凡接高電平者便發(fā)光。四工作原理首先由 I/O 卡的 RESET將 8255A芯片復(fù)位，由微機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展槽中 20 根 地址線來(lái)決定 8255A片選信號(hào)是否選通，由其工作原理圖可知A 端口地址300H，B 端口地址 301H，C端口地址 302H，控制口地址 303H。（為避免地 址沖突，因此選用 300H-303H）。經(jīng) MS DOS功能調(diào)用從鍵盤(pán)輸

12、入一串字 符，（調(diào)用 OAH號(hào)功能，輸入的字符串可達(dá) 254 個(gè)字符，其入口參數(shù)為 DS： DX，在 DX第一個(gè)字節(jié)必須存放輸入字符的最大字節(jié)量，第二個(gè)單元存放 是實(shí)際輸入字符的個(gè)數(shù)，字符串本身從第三個(gè)字節(jié)開(kāi)始有效，由終止回車 符生成的碼作為穿的最后一個(gè)字符輸入。），通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，不管輸入多 少個(gè)數(shù)，始終只顯示最后輸入的四個(gè)數(shù)。 同時(shí)也將由鍵盤(pán)輸入的四個(gè) ASCII 碼數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 BCD碼，取個(gè)位數(shù)，將此 BCD碼轉(zhuǎn)換成字形碼，在將字 形碼送入到 8255A的 A 端口，而將狀態(tài)字送入 C端口，用來(lái)控制哪一個(gè)顯 示器亮，并調(diào)用 5ms延遲程序。依此類推，取十位，百位，千位進(jìn)行相同 的操作，

13、只是送 C 端口的數(shù)據(jù)不同，依次為 O7H，O5H，03H、O1H。由于四 個(gè)顯示器依次點(diǎn)亮的時(shí)間間隔短，利用發(fā)光管的余暉和人眼視覺(jué)的暫留作 用，使人感覺(jué)好像 4 位 LED顯示器都在顯示（動(dòng)態(tài)顯示）。五硬件原理圖：六程序設(shè)計(jì)及流程圖1. 流程圖2. 程序設(shè)計(jì)DATADATASEGMENTSTRING1 DBSTRING2 DBSTRING3 DBENDS“please input char”100 DUP (?)100 DUP (?)CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART :MOVAX,DA TAMOVDS,AX; 數(shù)據(jù)段寄存器的初始化MOVAL,80

14、H; 8255 的初始化MOVDX, 300HOUTDX, ALLEADX, OFFSETMOVAH,09HINT21HNEXT1:LEADX, OFFSETMOVAH,0AHINT21HMOVCL,STRING2+1CMPCL,0JZNEXT1MOVSI,DXADDCL,1MOVCH,0ADDSI,CXMOVAL,SIANDAL,0FHLEADI,OFFSETMOVDI,ALDECSIMOVAL,SIANDAL,0FHSTRING3STRING1; 顯示字符串功能STRING2; 從鍵盤(pán)讀入數(shù)字；實(shí)際讀入的數(shù)字的個(gè)數(shù)送至; 沒(méi)有讀入數(shù)字則繼續(xù)等待個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)化為 BCD 碼; 十位數(shù)轉(zhuǎn)化為 BC

15、D 碼CLMOVDI+1,ALDECSIMOVAL,SIANDAL,0FHMOVDI+2,ALDECSIMOVAL,SIANDAL,0FHMOVDI+3,ALNEXT2:LEABX, OFFSETMOVAL,DI+3XLATMOVDX, 302HOUTDX,01HOUT300H,ALCALLDELAYLEABX, OFFSETMOVAL,DI+2XLATMOVDX,302HOUTDX,03HOUT300H,AL百位數(shù)轉(zhuǎn)化為 BCD 碼; 千位數(shù)轉(zhuǎn)化為 BCD 碼LEDADD ; 將千位數(shù)字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的字型碼; 查表轉(zhuǎn)換; 將與之對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管的位選打開(kāi); 將轉(zhuǎn)換后的字型碼送 A 口; 調(diào)用 5m

16、s 的延時(shí)子程序LEDADD ； 將百位數(shù)字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的字型碼CALLDELAYLEABX, OFFSETLEDADD ;將十位數(shù)字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的字型碼MOVAL,DI+1XLATMOVDX,302HOUTDX,05HOUT300H,ALCALLDELAYLEABX, OFFSETLEDAD;將個(gè)位數(shù)字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的字型碼MOVAL,DIXLATMOVDX,302HOUTDX,07HOUT300H,ALCALLDELAYLOOPNEXT2DELAYPROC; 延時(shí)子程序PUSHBXPUSHCXMOVCX,4167NEXT3:LOOPNEXT3POPCXDELAYRETENDPLEDADD:DB40

17、HDB79HDB24HDB30HDB19HDB12HDB02HDB78HDB00HDB10HCODEENDSENDSTART七課程設(shè)計(jì)心得：通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們受益匪淺。最大的收獲就是將理論與實(shí)際相結(jié)合，POPBX但同時(shí)也知道了自己的操作能力不行， 希望以后加強(qiáng)這方面的鍛煉。 在做完這個(gè) 設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)知識(shí)有限覺(jué)的慚愧， 以后會(huì)加強(qiáng)對(duì)這方面的知識(shí)的學(xué)習(xí)。本次設(shè)計(jì)過(guò)程中， 我們了解了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展史， I/O 接口、8255 芯片、 發(fā)展和使用等。 使我鞏固了在課堂上學(xué)到的東西， 加深了印象。本次課程設(shè)計(jì)，同時(shí)也 使我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)與理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原 理、接口電路與應(yīng)用程序， 還進(jìn)一步了解了波形發(fā)生器的原理及匯編語(yǔ)言的應(yīng)用， 加深了自己對(duì)理論知識(shí)的理解， 提高了動(dòng)手能力， 獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力， 協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)造性思維能力。 提高了在應(yīng)用方面的實(shí)技踐能， 樹(shù)立了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué) 作風(fēng)。通過(guò)電路和程序的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設(shè) 計(jì)方法和組織實(shí)踐的基本技能， 逐步熟悉開(kāi)展科學(xué)實(shí)踐的程序和方法。 通過(guò)課程 設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)目標(biāo)： 第一， 讓學(xué)生初步掌握計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的試驗(yàn)、 設(shè)計(jì) 方法。即學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和性能參數(shù)，查閱文獻(xiàn)資料，收集、分析類似電路的 性能，并通過(guò)組裝調(diào)試