占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器

1、沈陽航空航天大學課 程 設 計 報 告課程設計名稱：微機系統(tǒng)綜合課程設計課程設計題目：占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器院（系）：計算機學院專 業(yè)：計算機科學與技術(shù)班 級：學 號：姓 名：指導教師：張維君完成日期：2012年7月15日目 錄第1章 總體設計方案11.1課程設計的內(nèi)容和要求11.2 課程設計原理11.3 方案設計11.4 方案論證21.5設計環(huán)境2第2章 詳細設計方案32.1 模塊設計32.2 程序流程圖42.3 硬件連線圖6第3章 調(diào)試及結(jié)果分析73.1 調(diào)試步驟及方法73.2 實驗結(jié)果73.3 結(jié)果分析8參考文獻9附 錄（源程序）10第1章 總體設計方案1.1課程設計的內(nèi)容和要求一、課程

2、設計內(nèi)容：具體內(nèi)容如下：1. 用8255和8253產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號；2. 用實驗箱上鍵盤中的兩個按鍵調(diào)節(jié)脈沖；3. 按脈寬增加鍵脈寬逐漸增大，按脈寬減小鍵脈寬逐漸減小；二、課程設計要求：1. 認真查閱相關(guān)資料；2. 獨立設計、調(diào)試并通過指導教師現(xiàn)場驗收；3. 撰寫課程設計報告。1.2 課程設計原理根據(jù)課設要求，要實現(xiàn)通過鍵盤按鍵調(diào)節(jié)脈寬的脈沖信號發(fā)生器。本次設計中主要使用了8259可編程中斷控制器，8255可編程并行接口芯片，8279鍵盤/顯示芯片，8253定時/計數(shù)器以及部分連線來實現(xiàn)以上功能。利用8253芯片產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號，并用8255芯片以程序查詢方式，檢測該信號上高、低電

3、平的持續(xù)時間，還要利用8259芯片的中斷信號掃描信號，通過改變高電平的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)占空比。最后，應用8279芯片將結(jié)果顯示到數(shù)碼管上。1.3 方案設計根據(jù)本次課程設計要求，用8253芯片計數(shù)器0產(chǎn)生低頻率的方波信號，然后疊加一個矩形波，使之成為一個改變分頻就可以改變占空比的矩形波。再將該矩形波作為計數(shù)器1產(chǎn)生的輸入信號，使計數(shù)器1產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號，并把該脈沖信號接到8255的一個引腳（PB0），運用程序查詢方式循環(huán)檢測這個引腳高、低電平持續(xù)時間。利用芯片8259的中斷功能循環(huán)掃描芯片8253計數(shù)器1的分頻數(shù)，通過分頻數(shù)計算占空比的值。在BX中存放分頻數(shù) NUM，在CX中存放（NUM-1

4、）。然后，將BX中的數(shù)擴大100倍，再除以CX中的值，以此來計算出被擴大100倍后的占空比；接下來就是顯示正確的占空比，將前面得到的準占空比除以10，再將AH中的結(jié)果存到CH中，將AL中的結(jié)果存到CL中，最后，由8279芯片將最終結(jié)果顯示到數(shù)碼管上。1.4 方案論證通過仔細閱讀課程設計任務書，對本次課程設計所要完成的題目和要求要充分理解，從以下兩方面進行方案論證。u 對預設使用的芯片進行論證8253可編程定時/計數(shù)器的功能：一是作為計數(shù)器，即在設置好計數(shù)初值后，便開始對外部脈沖作減1操作，當減為0時，輸出一個信號；二是作為定時器，在設置好定時參數(shù)后，便開始對外部信號作減1操作，并按定時常數(shù)不斷

5、地輸出為時鐘周期整數(shù)倍的定時間隔。8255A是可編程并行輸入輸出接口芯片，具有三個8位并行端口，40個引腳，雙列直插式封裝。有三種輸入輸出方式，用于輸出給定信號。8259A是可編程中斷控制器芯片，用于管理和控制80x86的外部中斷請求，坑人可實現(xiàn)中斷優(yōu)先級判定，提供中斷信號，屏蔽中斷輸入等功能。8279是可編程鍵盤/顯示接口芯片。它的功能主要包括鍵盤輸入和顯示控制部分，其中鍵盤部分提供掃描功能。顯示部分則是提供掃描方式的顯示接口，可與8位或16位LED數(shù)碼管連接構(gòu)成。u 對預設計的程序進行論證用小燈測試8253芯片產(chǎn)生的脈沖信號的頻率，已達到設計中所要求的低頻率信號。逐步測試數(shù)據(jù)采集模塊，計算

6、占空比模塊，顯示模塊。經(jīng)過認真仔細論證，證明所提出的方案切實可行。1.5設計環(huán)境軟件環(huán)境：LCT88EA應有軟件、Win2000、PC機硬件環(huán)境：AEDK實驗箱第2章 詳細設計方案2.1 模塊設計1. 主模塊：在主程序中，主要實現(xiàn)各個芯片的初始化，將8253芯片的計數(shù)器0設置為工作方式3，低8位讀寫,二進制計數(shù)方式，使其輸出方波在與一個矩形波疊加產(chǎn)生新的矩形波。，再將該矩形波作為計時器1的輸入信號，并將計數(shù)器1設置為工作方式2，低8位讀寫，十進制計數(shù)方式，使計數(shù)器1產(chǎn)生低頻率符合要求的脈沖信號；2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分：用BX寄存器存儲當前的分頻數(shù)，用CX寄存器存儲當前分頻數(shù)減一數(shù)。在內(nèi)存中開辟了一

7、個字節(jié)空間DISBUF，用來存放每種模式所要顯示的結(jié)果在TAB表中的編碼，在中斷服務程序中通過按照這個空間中的8個編碼查表顯示數(shù)碼管上所要顯示的結(jié)果。3. 數(shù)據(jù)采集模塊：采用程序查詢方式，循環(huán)檢測8253芯片計數(shù)器1的分頻狀態(tài)。記錄當前分頻數(shù)NUM，并保存到BX寄存器。4. 計算占空比模塊：將BX中的數(shù)減一得到的數(shù)存入CX中，然后，將BX中的數(shù)乘以100，再除以CX中的值，以此來計算出被擴大100倍后的占空比；接下來就是顯示正確的占空比，將前面的到的準占空比除以10，再將AH中的結(jié)果存到CH中，將AL中的結(jié)果存到CL中。5. 顯示模塊：根據(jù)CH、CL中的值，由8279芯片查表后將對應的數(shù)據(jù)顯示

8、到數(shù)碼管上，以得到最后的正確結(jié)果。2.2 程序流程圖本次設計的主流程圖如圖所示；采集數(shù)據(jù)模塊流程圖如圖2.2.2所示；計算占空比模塊流程圖如圖所示；顯示占空比模塊流程圖如圖2.2.4所示。 圖 占空比測量的主流程圖 圖 數(shù)據(jù)采集模塊流程圖 圖2.2.3 計算占空比模塊流程圖圖 顯示模塊流程圖2.3 硬件連線圖本次設計用到四個芯片，分別是8259可編程中斷控制器，8255可編程并行接口芯片，8279鍵盤/顯示芯片，8253定時/計數(shù)器。其中8255芯片的A、B、C端口及控制端口的地址為分別為200H，201H,202H,203H；鍵盤/顯示芯片8279的數(shù)據(jù)端口地址為210H，控制端口地址為21

9、2H；定時/計數(shù)器芯片8253的端口地址為228-22BH。芯片8259的端口地址為220H具體連接情況如圖2.2所示。圖2.2 硬件連線圖 第3章 調(diào)試及結(jié)果分析3.1 調(diào)試步驟及方法在開始的時候，每次都沒有結(jié)果顯示。于是通過單步調(diào)試，通過查看各個寄存器中的值，來驗證各模塊是否正常跳轉(zhuǎn)以及模塊的正確性。結(jié)果，在數(shù)據(jù)中斷中沒有中斷產(chǎn)生。經(jīng)過調(diào)試，可以正常顯示預定的占空比的值，但是無法對占空比進行調(diào)節(jié)。經(jīng)過思考發(fā)現(xiàn)，問題出在數(shù)據(jù)顯示模塊，每次顯示完第一次預定的值以后沒有對數(shù)碼管進行清空，所以顯示出現(xiàn)問題。之后，修改程序，在每次顯示之前對數(shù)碼管進行清空操作。問題得到解決。進一步修改，在計算模塊中，

10、將BX寄存器中的值乘以100后得到的結(jié)果存到AX寄存器中，用DX:AX做被除數(shù)，防止因BX中數(shù)值過大而使AL寄存器產(chǎn)生溢出而得到的不正確的結(jié)果。修改后，再次測試，則可以得到穩(wěn)定而且正確的結(jié)果，誤差很小。3.2 實驗結(jié)果本設計已經(jīng)基本滿足任務書的要求。現(xiàn)將結(jié)果簡單介紹如下：1. 當將計數(shù)器1的初值賦為5，即產(chǎn)生五分頻的脈沖信號時，數(shù)碼管顯示結(jié)果為0.80；2. 當按下實驗箱上的”+”時，顯示的占空比值增加，向1逼近。3. 當按下實驗箱上的”-”時，顯示的占空比值減小。向0.5逼近。3.3 結(jié)果分析由實驗結(jié)果可知，由8253產(chǎn)生的方波最小的占空比的值為0.5。方波和矩形波疊加之后應該可以產(chǎn)生占空比

11、小于0.5的值，但是此程序沒有實現(xiàn)這個功能，有待提高。參考文獻1 龔尚福.微機原理與接口技術(shù)M.西安：西安電子科技大學出版社，20032 王忠民.微型計算機原理M. 西安：西安電子科技大學出版社，20033 沈美明，溫冬嬋. IBM-PC匯編語言程序設計M.北京：清華大學出版，2001附 錄（源程序）TIM_CTLEQU 22bHTIMER0EQU 228HTIMER1EQU 229HTIMER2EQU 22AHPC8255EQU 203HPC8255CEQU 202HPC8255B EQU 201HZ8279EQU 212HD8279EQU 210HLEDMODEQU 00H ;左邊輸入,八

12、位顯示外部譯碼八位顯示CODE SEGMENTASSUMECS:CODESTART: JMP S NUM DB 5S: cli MOV DX,Z8279 ;置空FIFO寄存器 MOV AL,0c2H OUT DX,AL CALL INIT8253 CALL INIT8259 MOV DX,TIM_CTL MOV AL,00010110B ;計數(shù)器0，低8位讀寫,工作方式3，二進制 OUT DX,AL MOV AL,00000101B MOV DX,TIMER0 OUT DX,AL MOV DX,TIM_CTL MOV AL,01010101B ;計數(shù)器1，低8位讀寫，工作方式2，十進制 OUT

13、 DX,AL MOV AL,NUM MOV DX,TIMER1 OUT DX,AL MOVDX,PC8255 MOVAL,10000010B ;A方式0，輸出 B方式0，輸入 C輸出 OUTDX,AL MOVDX,PC8255B MOVBX,0 MOVCX,0 CALL DISPLAY mov dx,223h out dx,al mov al,30h out dx,al STI JMP $A1: NOP JMP A1INIT8259: MOV AL,13H MOV DX,220H OUT DX,AL MOV DX,221H MOV AL,30H OUT DX,AL MOV AL,03 OUT

14、DX,AL MOV AL,0FEH ;ocw1 OUT DX,AL IN AL,DX MOVAX,0 MOVDS,AX MOVSI,30H*4 MOVAX,OFFSET INTR1 MOVSI,AX MOVAX,CS MOVSI+2,AX retINIT8253: push AX MOV DX,TIM_CTL MOVAL,00010110B ;計數(shù)器0，低8位讀寫,工作方式2，二進制 OUTDX,AL MOVAL,00000101B MOVDX,TIMER0 OUTDX,AL MOV AL,10110101B MOV DX,TIM_CTL OUT DX,AL MOV AX,6144 MOV D

15、X,TIMER2 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL POP AX RET intr1: call readkey CMP AL,12H ;是減小 JE down CMP AL,13H JE upiretDOWN: JMP AUP: INC NUM INC NUM JMP A RETA: MOV DX,Z8279 ;置空FIFO寄存器 MOV AL,0c2H OUT DX,AL CALL DISPLAYIRETreadkey: MOV DX,Z8279 ;置空FIFO寄存器 MOV AL,0C2H OUT DX,AL WAIIT: NOP MOV AX,0 IN AL,

16、DX MOV BL,AL AND AL,80H CMP AL,80H JE WAIIT ;FIFO正在清除期間則跳轉(zhuǎn)等待 MOV AL,BL AND AL,0FH CMP AL,00H JE WAIIT ;無鍵按下則等待 MOV DX,Z8279 MOV AL,82H ;置 讀FIFO RAM命令字 OUT DX,AL MOV DX,D8279 ;讀入FIFO RAM內(nèi)容 IN AL,DX ret DISPLAY: MOV CX,00H MOV BX,00H MOV DX,0 MOV CL,NUM DEC NUM MOV BL,NUMMOVAX,100 MULBX DIVCX MOVCL,10

17、 DIVCL MOVCH,AH ;個位 MOVCL,AL ;十位 PUSH CSPOP DS MOV DX,Z8279 ;置空FIFO寄存器 MOV AL,0C2H OUT DX,AL MOV DX,Z8279MOV AL,LEDMODOUT DX,ALMOV AL,90HOUT DX,AL MOVAL,CHLEABX,LEDXLAT MOVDX,D8279 OUTDX,AL ;顯示個位 MOVAL,CL LEABX,LEDXLAT MOVDX,D8279 OUTDX,AL ;顯示十位 MOVAL,10111111b MOVDX,D8279OUT DX,AL ;顯示小數(shù)點RETLED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39HDB 5EH,79H,71H CODE ENDSEND START 課程設計總結(jié)：上個學期的微機原理課程結(jié)束以后，對所學的知識朦朦朧朧，缺乏實踐的考驗。通過本次課程設計，我對微機原理的理論知識有了更加深刻的理解，增強了動手能力。對所學的各芯片，尤其是8259，8253，8255, 8279這四個芯片的結(jié)構(gòu)、功能和使用方法有了更加清晰的認識。通過編寫和調(diào)試程序，我也進一步熟悉了