帶移位運算模型機的設(shè)計與實現(xiàn)

1、廣東白云學院課程設(shè)計課程設(shè)計題目學生學號： 學生姓名： 指導教師： 設(shè)計成績： 2010年12月28日目 錄第一章 緒論-11.1 課程設(shè)計的目的-11.2 課程設(shè)計內(nèi)容-11.3 關(guān)于西安唐都系統(tǒng)-1第二章 課程設(shè)計理論依據(jù)-22.1 帶移位運算模型機的設(shè)計原理-22.2概述-3第三章 課程設(shè)計方案-153.1 確定課程設(shè)計總要求-153.2 課程設(shè)計邏輯電路圖設(shè)計-153.3 課程設(shè)計所需指令或程序設(shè)計-163.4 設(shè)計執(zhí)行流程圖-183.5設(shè)計實現(xiàn)方法-24第四章 課程設(shè)計調(diào)試與測試-314.1 調(diào)試程序步驟-324.2 程序驗證分析-32第五章 結(jié)論-33參考文獻-34第一章 緒論1.

2、1 課程設(shè)計的目的1. 掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理；2. 培養(yǎng)單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計能力；3. 熟練地應用電子線路CAD工具完成單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計任務； 4. 進一步熟悉較完整的計算機的設(shè)計，全面了解并掌握微程序控制方式計算機的設(shè)計方法。1.2 課程設(shè)計內(nèi)容1熟悉系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路，包括原理框圖與實驗箱布置2根據(jù)數(shù)據(jù)通路實現(xiàn)實驗連線3熟悉仿真軟件的使用4熟悉仿真軟件支持的程序與微程序格式5將ADD指令做適當?shù)男薷牟僮鞑⒄{(diào)試通過6對原理圖進行相應的修改，實現(xiàn)帶移位的運算的模型機。 1.3 關(guān)于西安唐都系統(tǒng)1先進豐富的課程內(nèi)容2先進設(shè)計方法和開發(fā)工具3先進的實時動態(tài)圖形調(diào)試方式4先進的計算機部件設(shè)

3、計5開放的控制器部件設(shè)計6先進的系統(tǒng)總線和總線接口設(shè)計7更為靈活、實用的時序發(fā)生電路和操作臺設(shè)計8系統(tǒng)電路的保護性設(shè)計保證了系統(tǒng)的安全性9系統(tǒng)電路檢測功能和實驗電路查錯功能第二章 課程設(shè)計理論依據(jù)2.1帶移位運算模型機的設(shè)計原理：圖1為 帶移位運算的模型機實驗原理圖移位運算實驗原理如圖所示，使用了一片74LS299 作為移位發(fā)生器，其八輸入輸出端以排針方式和總線單元連接。299-B 信號控制其使能端，T4 時序為其時鐘脈沖，實驗時將“W/R UNIT”中的T4 接至“STATE UNIT”中的KK2 單脈沖發(fā)生器，由S0 S1 M 控制信號控制其功能狀態(tài)，其列表如下： 2.2 概述本實驗為基本

4、模型機的基礎(chǔ)上搭接移位控制電路，實現(xiàn)移位控制運算，原理圖如上圖所示。實現(xiàn)移位控制運算。故實驗中新增4條移位運算指令：RL（左環(huán)移）；RLC（帶進位左環(huán)移）；RR（右環(huán)移）；RRC（帶進位右環(huán)移），其指令格式為 操作碼 RR RRC RL RLC 以上4條指令都為單字長指令（8位）。RR為將R0寄存器中的內(nèi)容循環(huán)右移一位。RRC為將R0寄存器中的內(nèi)容帶進位右移一位，它將R0寄存器中數(shù)據(jù)右邊第一位移入進位，同時將進位寄存器的數(shù)移至R0寄存器的最左位。RL為將R0寄存器中的數(shù)據(jù)循環(huán)左移一位。RLC為將R0寄存器中的數(shù)據(jù)帶進位循環(huán)左移一位。同樣，本實驗為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，設(shè)置了三個控制臺操作

5、微程序，如下表所示。 SWBSWA控制臺指令00讀內(nèi)存（KRD）01寫內(nèi)存（KWE）11啟動程序（RP） 第三章 課程設(shè)計方案3.1 課程設(shè)計總要求（1）掌握計算機部件的開發(fā)和設(shè)計流程。（2）分析所設(shè)計系統(tǒng)中各功能模塊的工作原理；（3）選用合適的器件（芯片）；（4）提出系統(tǒng)的設(shè)計方案；（5）對所設(shè)計電路進行調(diào)試，按要求編寫課程設(shè)計報告書，能正確編寫分析、設(shè)計、測試等技術(shù)文檔。3.2 課程設(shè)計邏輯電路圖設(shè)計3.3 課程設(shè)計的指令或程序設(shè)計1.帶移位運算的模型機的設(shè)計與實現(xiàn)指令(1)IN 輸入 “INPUT DEVICE”R0，(2)ADD 03H R0+03HR0 ，(3)RLC 帶進位左移(4

6、)IN “INPUT DEVICE”R0，(5)RRC 帶進位右移(6)RL 左環(huán)移(7)STA 0EH R00EH(8)OUT 0EH 0EH BUS(9)JMP 00H 00HPC機器指令程序 微指令程序$M0250C000$M0304E000$M0405B000$M0506A201$M06019A95$M070FE000$M088AED01$M098CED01$M0A0EA000$M0B$M0C0D2000$M0D098A06$M0E080A07$M0F$M1287ED01$M1399ED01$M149CED01$M151D8231$M161F8231$M$M$M191AE000$M1A

7、1BA000$M1B010A07$M1C81D100$M1D1E8821$M1E$M1F$M$M$M$M$M$P0000$P0110$P0216$P0380$P0400$P0560$P0670$P0720$P080E$P0930$P0A0E$P0B40$P0C00$P1610$M$M1183ED01$M$M0182ED01按照規(guī)定格式，將機器指令及微指令二進制表編輯成十六進制的如下格式文件。 機器指令格式說明： $ P 例：$P 00 00機器指令代碼 十六進制地址0 微指令格式說明： $ M 例：$M 00 十六進制地址 微指令代碼注意：因系統(tǒng)文件格式要求，微指令代碼的第一個字節(jié)（前8位）與

8、第三字節(jié)（后8位）對換一下。2.機器程序指令地址(二進制) 內(nèi)容(二進制) 助記符 說明 IN 輸入 “INPUT DEVICE”R0，/任意輸入數(shù)據(jù) ADD16H R0+16HR0 RLC 帶進位左移 IN “INPUT DEVICE”R0， RRC 帶進位右移 RL 左環(huán)移 STA0EH R00EH 00001l10 OUT0EH 0EH BUS l JMP 00H 00HPC 自定，10H（16D）3.4 設(shè)計執(zhí)行流程圖PC-AR, PC+1RAM-BUS, BUS-LRP(1)RW-R0(DR1)+(DR2) -R0R0-DR1RAM-BUS, BUS-DRERAM-BUS, BUS-

9、ARPC-AR, PC+1RAM-BUS, BUS-LRRAM-BUS, BUS-ARPC-AR, PC+1DR1-LEDRAM-BUS, BUS-ARRAM-BUS, BUS-DR1PC-AR, PC+1RAM-BUS, BUS-PCPC-AR, PC+1IN ADD STA OUT JMP3.5 設(shè)計實現(xiàn)方法確定連線圖,根據(jù)各部件的功能，確定好電路各個芯片的連接，如下：帶移位運算的模型機的設(shè)計與實現(xiàn)接線圖微代碼表將微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進制微代碼表”。微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8A BCUA5UA0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 10 0

10、 00 0 01 0 00 1 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 0 0 0 0 0 1 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 11 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 0 0 40 0 0 0 0 0 0 0 10 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 1 0 50 0 0 0 0 0 0 1 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 0 0 60 1 1 0 0 0 0 1 10 0 11 0 10 0 00 0 0

11、 0 0 1 0 70 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 1 1 20 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 1 1 30 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 0 1 40 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 0 1 50 0 0 0

12、0 0 1 0 10 0 00 0 10 0 00 0 0 0 0 1 1 60 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 1 1 1 70 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 1 2 00 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 0 2 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 0 0 2 20 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 1 1 2 30 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0

13、00 0 00 0 0 0 0 1 2 40 0 0 0 0 0 0 0 00 1 00 0 00 0 00 1 1 0 0 0 2 5 0 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 0 0 0 0 1 2 60 0 0 0 0 0 0 0 11 0 10 0 01 1 00 0 0 0 0 1 2 70 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 0 3 00 0 0 0 0 1 1 0 10 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 1（1）從實驗電路中裝入第一個加數(shù)10H()到R0中。（2）將R0中的裝入的加數(shù)10H()裝如寄

14、存器DR1中，并且將從16H中讀取的另一個加數(shù)10H()裝入寄存器DR2中，然后通過ALU運算器進行兩個寄存器的數(shù)據(jù)相加得20H（），然后將結(jié)果送入R0中。（3）進行帶進位左移操作，得結(jié)果為40H(),并將結(jié)果送入R0中。(4)將結(jié)果40H()左移，得80H(),并且將結(jié)果送入到R0中。(5)將結(jié)果80H通過ALU輸出。 第四章 帶移位運算模型機的調(diào)試與分析4.1 調(diào)試程序步驟（1） 從實驗電路中裝入第一個加數(shù)10H()到R0中。（2）將R0中的裝入的加數(shù)10H()裝如寄存器DR1中，并且將從16H中讀取的另一個加數(shù)10H()裝入寄存器DR2中，然后通過ALU運算器進行兩個寄存器的數(shù)據(jù)相加得2

15、0H（），然后將結(jié)果送入R0中。（3）進行帶進位左移操作，得結(jié)果為40H(),并將結(jié)果送入R0中。(4)將結(jié)果40H()左移，得80H(),并且將結(jié)果送入到R0中。(5)將結(jié)果80H通過ALU輸出。4.2程序驗證分析理論分析:(1)從實驗電路中裝入第一個加數(shù)10H()，并且從內(nèi)存中讀取另一個加數(shù)10H()，10H+10H=20H()。 （2）將結(jié)果20H()進行RRC帶進位的左移操作，OF=0，得結(jié)果為40H()。 （3）將結(jié)果40H()進行RL左移，得結(jié)果為80H()。 實驗分析：從所截得的圖可得，理論值與實驗值相符合。 第五章 結(jié)論通過這次課程設(shè)計，我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是有許多困難，這畢竟第一次做組成原理課程設(shè)計，難免會遇到過各種各樣的問題，在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理