倍頻信號發(fā)生器的設(shè)計

1、武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計學學 號：號： 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計題題 目目倍頻信號發(fā)生器的設(shè)計倍頻信號發(fā)生器的設(shè)計學學 院院專專 業(yè)業(yè)班班 級級姓姓 名名指導教師指導教師年月日武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名：學生姓名： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 指導教師：指導教師： 工作單位：工作單位： 自動化學院自動化學院 題題 目目: : 倍頻信號發(fā)生器的分析與設(shè)計倍頻信號發(fā)生器的分析與設(shè)計 要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求） 1. 設(shè)：有一輸入方波信號 f0（50Hz100Hz） ，時鐘信號 1MHz。要求

2、輸出信號：f1=2f0，f2=4f0（自動跟蹤） 。2. 畫出簡要的硬件原理圖，編寫程序。 3. 撰寫課程設(shè)計說明書。內(nèi)容包括：摘要、目錄、正文、參考文獻、附錄（程序清單） 。正文部分包括：設(shè)計任務(wù)及要求、方案比較及論證、軟件設(shè)計說明（軟件思想，流程，源程序設(shè)計及說明等） 、程序調(diào)試說明和結(jié)果分析、課程設(shè)計收獲及心得體會。時間安排：12 月 26 日-12 月 28 日 查閱資料及方案設(shè)計12 月 29 日- 1 月 2 日 編程1 月 3 日- 1 月 7 日 調(diào)試程序1 月 8 日- 1 月 9 日 撰寫課程設(shè)計報告指導教師簽名：指導教師簽名： 年年 月月 日日系主任（或責任教師）簽名：系

3、主任（或責任教師）簽名： 年年 月月 武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計1摘 要 .11 硬件電路的設(shè)計思路.21.1 主電路的設(shè)計.21.2 中斷輔助電路的設(shè)計.31.3 存儲器設(shè)計.51.4 總體設(shè)計電路圖.52 軟件部分的設(shè)計思路.62.1 系統(tǒng)工作原理.62.2 初始化程序的設(shè)計.62.3 主程序的設(shè)計.73 程序源碼.7課程設(shè)計小結(jié) .10參考文獻 .11本科生課程設(shè)計成績評定表武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計0摘 要匯編語言(AssemblyLanguage)是面向機器的程序設(shè)計語言。在匯編語言中，用助記符(Memoni)代替操作碼，用地址符號(Symbol)或標號(La

4、bel)代替地址碼。這樣用符號代替機器語言的二進制碼，就把機器語言變成了匯編語言。于是匯編語言亦稱為符號語言。使用匯編語言編寫的程序，機器不能直接識別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機器語言，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)軟件。匯編程序把匯編語言翻譯成機器語言的過程稱為匯編。匯編語言對機器語言進行改進的第一步是用一些助記符號代替用 0 和 1 描述的某種機器的指令系統(tǒng)，如八進制數(shù)、十六進制數(shù)以及英語單詞的縮寫等，稱為機器語言的助記符形式。匯編語言就是在此基礎(chǔ)上完善起來的。它改善了機器語言的可讀性、可記性，匯編語言指令與機器語言指令一一對應(yīng)。匯編語言是能夠利用計算

5、機所有硬件特征且能直接用來控制硬件的一種程序設(shè)計語言，是計算機能夠提供給用戶的最快的且最有效的編程語言。它要求程序設(shè)計者必須掌握計算機的硬件知識，它對那些僅對問題感興趣的用戶無疑是一個極大的障礙。Altium Designer 是原 Protel 軟件開發(fā)商 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在 Windows 操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB 繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。關(guān)鍵詞：匯編語言 匯編程序

6、 匯編 流程框圖武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計11 硬件電路的設(shè)計思路1.1 主電路的設(shè)計intel8253 是 NMOS 工藝制成的可編程計數(shù)器/定時器，有幾種芯片型號，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計數(shù)速率有所差異。8253 中各通道可有 6 種可供選擇的工作方式， 以完成定時、計數(shù)或脈沖發(fā)生器等多種功能。工作方式 3 被稱作方波發(fā)生器。任一通道工作在方式 3， 只在計數(shù)值 n 為偶數(shù)，則可輸出重復周期為 n、占空比為 1：1 的方波。進入工作方式 3，OUTi 輸出低電平， 裝入計數(shù)值后，OUTi 立即跳變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻?GATE 為高電平， 則立即開始減“1”計數(shù)，

7、OUTi 保持為高電平，若 n 為偶數(shù)，則當計數(shù)值減到 n/2 時，OUTi 跳變?yōu)榈碗娖?，一直保持到計?shù)值為“0” ，系統(tǒng)才自動重新置入計數(shù)值 n，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)。這時 OUTi 端輸出的周期為 nCLKi 周期，占空比為 1:1的方波序列； 若 n 為奇數(shù)， 則 OUTi 端輸出周期為 nCLKi 周期，占空比為(n+1)/2)/(n-1)/2)的近似方波序列。如果在操作過程中， GATE 變?yōu)闊o效，則暫停減“1”計數(shù)過程，直到 GATE 再次有效，重新從初值 n 開始減“l(fā)”計數(shù)。如果要求改變輸出方波的速率， 則 CPU 可在任何時候重新裝入新的計數(shù)初值 n，并從下一個計數(shù)操作周期開始改變

8、輸出方波的速率。用 8086 作為系統(tǒng)的 CPU，與 8253 連接作為主電路部分，8253 工作在方式 3，作為方波發(fā)生器，將輸入信號 f0 輸入到通道 0 的 GATE 端，GATE1 和 GATE0 分別作為二倍頻和四倍頻方波信號的輸出端。A1A0：端口選擇信號，由 CPU 輸入。8253 內(nèi)部有 3 個獨立的通道，加上控制字寄存器，構(gòu)成 8253 芯片的 4 個端口，CPU 可對 3 個通道進行讀/寫操作 3 對控制字寄存器進行寫操作。 這 4 個端口地址由最低 2 位地址碼 A1 和 A0 來選擇。CS#片選信號，由 CPU 輸入，低電平有效，通常由端口地址的高位地址譯碼形成，RD#

9、、WR#讀/寫控制命令，由 CPU 輸入， 低電平有效。RD#效時，CPU 讀取由 A1A0 所選定的通道內(nèi)計數(shù)器的內(nèi)容。WR#有效時，CPU 將計數(shù)值寫入各個通道的計數(shù)器中， 或者是將方式控制字寫入控制字寄存器中。CPU 對 8253 的讀/寫操作。數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8 位雙向，與 CPU 交換信息的通道，讀/寫控制分別連接系統(tǒng)武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計2的 IOR#和 IOW#， 由 CPU 控制著訪問 8253 的內(nèi)部通道。接收 CPU 送入的讀/寫控制信號， 并完成對芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能。8253 的控制字的格式如表 1.1 所示，8253 的引腳圖如圖

10、 1-1 所示。表 1.1 8053 控制字的格式CS# RD#WR#A1A0操作01000寫計數(shù)器 001001寫計數(shù)器 101010寫計數(shù)器 201011寫控制計算器00 100讀計數(shù)器 000101讀計數(shù)器 100110讀計數(shù)器 200111無操作1XXXX非選中011XX無操作圖 1-1 8253 引腳圖1.2 中斷輔助電路的設(shè)計 武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計38259A 是專門為了對 8085A 和 8086/8088 進行中斷控制而設(shè)計的芯片，它是可以用程序控制的中斷控制器，其主要功能如下：一片 8259A 可以接受并管理 8 級可屏蔽中斷請求，通過 9 片 8259A

11、級聯(lián)可擴展至64 級可屏蔽中斷優(yōu)先控制。對每一級中斷都可以通過程序來屏蔽或允許。在中斷響應(yīng)周期，8259A 可為 CPU 提供相應(yīng)的中斷類型碼。具有多種工作方式，并可通過編程來加以選擇。單個 8259A 能管理 8 級向量優(yōu)先級中斷。在不增加其他電路的情況下，最多可以級聯(lián)成 64 級的向量優(yōu)級中斷系統(tǒng)。8259A 有多種工作方式，能用于各種系統(tǒng)。各種工作方式的設(shè)定是在初始化時通過軟件進行的。 在總線控制器的控制下，8259A 芯片可以處于編程和操作狀態(tài)，編程狀態(tài)是 CPU 使用 IN 或 OUT 指令對 8259A 芯片進行初始化編程的狀態(tài)。8259A 有 4 個初始化命令字 ICW1ICW4

12、， 它們按照一定的順序送入，用于設(shè)置8259A 的初始狀態(tài)。無論何時，當微處理器向 8259A 發(fā)送一條 A0=0 和 D4=1 的命令時，這條命令就譯碼為 ICW1。 A0=0 和 D4=1 是 ICW1 的標識位! 利用 A0=0,D4=1 對 ICW1尋址。在對 8259A 用初始化命令字進行初始化后，就進入工作狀態(tài)，準備好接收 IR 輸入的中斷請求信號。在 8259A 工作期間， 可通過操作命令字來使它按不同的方式進行操作。操作命令字是在應(yīng)用程序內(nèi)部設(shè)置的。操作命令字共有三個，可以獨立使用。中斷輔助電路主要用可編程中斷控制器 8259A 與 8086CPU 配合實現(xiàn)，8259 采用最簡

13、單的連接方式，當輸入信號到下跳沿時通過 8259A 向 CPU 發(fā)出中斷請求，中斷服務(wù)程序讀出 CTC2 的計數(shù)值。8259A 的引腳圖如圖 1-2 所示。武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計4圖 1-2 8259A 引腳圖1.3 存儲器設(shè)計HM6116 是一種 2K*8 位的高速靜態(tài) CMOS 隨機存取存儲器 ROM 存儲器用27256(32K*8)，其引腳圖如圖 1-3 所示。RAM 存儲器用 6116(2K*8)，引腳圖如圖 1-4 所示。圖 1-3 27256 引腳圖武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計5圖 1-4 6116 引腳圖1.4 總體設(shè)計電路圖將主電路、中斷輔助電路、儲存

14、器電路等部分連接起來，運用 Altium Designer 軟件畫出，構(gòu)成系統(tǒng)原理圖，其中，8086CPU 工作在最小工作模式下，8253 的通道 2 輸入時鐘信號，系統(tǒng)實現(xiàn)倍頻信號發(fā)生的功能。倍頻信號發(fā)生系統(tǒng)原理圖如圖 1-5 所示。圖 1-5 倍頻系統(tǒng)原理圖武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計62 軟件部分的設(shè)計思路2.1 系統(tǒng)工作原理由于 8253 計數(shù)器工作在方式 2 或者方式 3 時均只能作為分頻器，所以要想 8253 能夠?qū)崿F(xiàn)倍頻信號發(fā)生的功能，不能將 8253 按常規(guī)方式使用，聯(lián)想到計數(shù)通道門級（GATE）的作用，可以將 8253 計數(shù)器設(shè)置為工作方式 3，然后將輸入信號 f0

15、 輸入通道2 的門級，時鐘信號正常輸入三個計數(shù)通道的 CLK 端。于是，在 f0 上升沿的時候通道 2正常計數(shù)，下降沿的時候，輸入信號通過 8259 向 8086CPU 發(fā)出中斷請求，中斷服務(wù)程序讀出 CTC2 的計數(shù)值，設(shè)為 a，該值等于 f0 的 T/2，由于時鐘頻率為 1MHz,故每個計數(shù)脈沖代表 1us。于是可以算出 f0 的周期為 2*（FFFFH-a） ，于是 f1 的周期為 1/2To，f2 的周期為 1/4To，將 T1，T2 分別設(shè)置到 CTC1 和 CTC0 中，再配合其他的一些器件，即可使得通道 1 和通道 0 分別輸出兩倍頻和四倍頻信號的設(shè)計要求。2.2 初始化程序的設(shè)

16、計開機及復位入口的地址設(shè)置為 7FF0H，編程時可用 ORG 偽指令定位。中斷向量表設(shè)置在 0000:0000H0000:03FFH 區(qū)間內(nèi)，可用其中的任何一個類型號，在初始化程序段中對其進行設(shè)置（CS:IP)。8253 的初始化編程內(nèi)容：一是首先向控制寄存器寫入控制字，以選定計數(shù)通道（三個中之一） ，規(guī)定該計數(shù)的工作方式和計數(shù)方式以及計數(shù)初值的長度和裝入順序（初值寫入方式） ；二是向已選定的計數(shù)器按控制字的要求寫入計數(shù)初值，8253 在初始化程序段忠全部設(shè)置成工作方式 3。其中 CTC2 的計數(shù)初值為：FFFFH。中斷服務(wù)程序需要先鎖存CTC2 的計數(shù)值，再讀取 CTC2 的計數(shù)值。2.3

17、主程序的設(shè)計主要包含以下四點(1)獲得 f0 的二分之一周期 T0/2=FFFFH- CTC2 的計數(shù)值(2)獲得 f1 的周期 T11/2(FFFFH- CTC2 的計數(shù)值)(3)獲得 f2 的周期 T21/4(FFFFH- CTC2 的計數(shù)值)(4)將 T1,T2 分別設(shè)置到 CTC1 和 CTC0 中。武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計73 程序源碼 DATA SEGMENT INTA00 DW 6000 INTA01 DW 6001DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS: CODE, DS: DATAORG 7FF0HSTART:MOV AX,DATA MOV

18、 DS,AX MOV AL,13H MOV DX,INTA00 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,INTA01 OUT DX,AL MOV AL,01H MOV DX,INTA01 OUT DX,AL MOV AL,0B6H MOV DX,4003H OUT DX,AL MOV AX,0FFFFH MOV DX,4002H OUT DX,AL MOV AL,AH MOV DX,4002H OUT DX,AL MOV AL,76H MOV DX,4003H OUT DX,AL MOV AL,36H MOV DX,4003H OUT DX,ALMAIN: MOV AX,0FF

19、FFH MOV BX,CX SUB AX,BX SHR AX,1武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計8 MOV BX,AX MOV DX,4001H OUT DX,AL MOV AL,AH MOV DX,4001H OUT DX,AL MOV AX,BX SHR AX,1 MOV DX,4000H OUT DX,AL MOV AL,AH MOV DX,4000H OUT DX,AL STI JMP MAININTV: MOV AL,86HMOV DX,4003HOUT DX,ALMOV AL,0B6HMOV DX,4003HOUT DX,ALMOV DX,4002HIN AL,DXMOV C

20、L,ALMOV DX,4002HIN AL,DXMOV CH,ALIRETMOV AH,4CHINT 21HCODE ENDSEND START武漢理工大學微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計9課程設(shè)計小結(jié)通過這次課程設(shè)計，我對自己所學的微機原理與接口技術(shù)有了更為深刻的認識，主要有以下幾點：(1)在本次課程設(shè)計中，從給出題目到想到主要的試驗原理，到收集各式各樣的資料，我都花了比較大的心血，時間過的很快，通過本次課程設(shè)計，我對課本理論知識的認識進一步的加深了，同時也提高了我對于 8253 計數(shù)器芯片，8259 芯片等等器件的理解，同時要注意到系統(tǒng)只能檢查語法錯誤，邏輯錯誤要運行后檢查。通過這一系列的分析，讓我對微機原理與接口技術(shù)課上學的知識有了更深入的了解，對今后處理實際問題打下了良好的基礎(chǔ)。(2)通過本次課設(shè)，我認識到了，匯編語言雖然繁瑣，但是由于匯編語言與機器語指令一一對應(yīng)，對了解 8086CPU 及其他微處理器的結(jié)構(gòu)有很大的幫助(3)通過此次課設(shè)，我的動手能力和查閱資料、信息檢索的能力有了更好的加強。(4)通過此次課設(shè)，我的論文撰寫的能力又有了加強。對 Microsoft Word 有了更深的了解，繪圖