《微机原理及应用》课程设计报告微机原理接口设计1(8255的应用)

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1、吉林建筑大学电气与电子信息工程学院微机原理及应用课程设计报告设计题目： 微机原理接口设计1（8255应用） 专业班级： 信科121 学生姓名： 学 号： 指导教师： 王 设计时间： 2014.12.102014.12.25 教师评语成绩 评阅教师 日期 目 录摘 要 2第1章 总体方案设计 31.1 系统设计要求31.2 基本原理31.3 原理框图3第2章 系统硬件兼部分软件设计 42.1 8086微处理器4 2.1.1 8086微处理器简介42.1.2 8086 CPU的引脚信号和功能42.2 地址译码电路52.2.1 译码器74LS138简介52.2.2 各芯片的译码选址设计62.3 10

2、0ms定时中断电路 62.3.1 可编程定时/计数器8253简介62.3.2 8253的初始化与连接72.3.3 可编程中断控制器8259A简介8 2.3.4 100ms定时中断电路的硬件连接 92.4 外设接口电路9 2.4.1 可编程并行接口8255简介 92.4.2 8255与外设的连接与初始化 10第3章 总结12参考文献 12附 录13摘要选用8086作为中央处理器，利用可编程并行接口8255作为开关检测和继电器控制信息的输入/输出接口；系统通过可编程定时/计数器8253的两个计数器级联，实现对2MHz时钟信号的计数定时，初始化8253中写入定时信息，使系统每100ms产生一个定时中

3、断请求信号发送给8259A，由其送入8086CPU后，CPU检测一次开关状态，若检测开关为闭合状态，则使继电器通电动作，若检测开关为断开状态，则继电器不动作；初始状态下继电器不动作。关键词: 程并行接口8255 可编程定时/计数器8253 定时中断ABSTRACTWe choose 8086 as the control of the core components,using the Programmable Parallel Interface 8255 as I/O Interface of the switch testing and relay control; The system

4、 count the 2MHz clock signal by two counters of the Programmable TimingCounter 8253 cascaded together, the Timing information is wrote when initializing the 8253 ,the system produces an interrupt request signal every 100ms and convey it to the CPU through ProgrammableInterrupt Controller 8259A,after

5、 that,8086 CPU tests the state of the switch, if the switch is closed, CPU will make the relay actuate, and in the initial state or if the switch is opened, the 8086 will make the relay stay off.Keywords: ogrammable Parallel Interface 8255 Programmable TimingCounter 8253 Timer and interrupt第1章 总体方案设

6、计1.1 系统设计要求利用8255实现开关检测和继电器控制电路当开关闭合时，使继电器通电动作；开关断开时，继电器不动作系统每隔100ms检测一次开关状态，实现相应的继电器控制初始状态下继电器不动作给定8255的地址范围为384H到387H，8253的地址范围为388H到38BH1.2 基本原理 该设计以8086CPU为主控芯片，利用可编程并行接口8255作为开关检测和继电器控制信息的输入/输出接口，使8255的PA端口和PB端口均工作于方式0；将可编程定时/计数器8253的计数器0和计数器1两个计数器级联，并使其均工作在方式3，利用OUT0的输出作为计数器1的时钟信号，使其输出频率为2KHz，

7、使OUT1输出频率为10Hz，从而实现对2MHz时钟信号分频，使系统每100ms产生一次中断，将该定时中断请求信号发送给8259A，并由其送入8086CPU的INTR端，CPU收到中断请求后检测开关状态，若检测开关为闭合状态，则使继电器通电动作，若检测开关为断开状态，则继电器不动作；初始状态下继电器不动作。8253、8255和8259A的片选地址由74LS138译码给出。1.3 原理框图8086CPU825582538259A开关继电器图1-1 原理框图第2章 系统硬件兼部分软件设计2.1 8086微处理器 2.1.1 8086微处理器简介 8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯

8、片，它与8088的内部结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。8086微处理器有以下一般性能特点： 16位的内部结构，16位双向数据信号线； 20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元； 较强的指令系统； 利用第16位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口； 中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个； 单一的5V电源，单相时钟5MHz。2.1.2 8086 CPU的引脚信号和功能如图2-1所示，是8086CPU的外部结构，即引脚信号图 图2-1 8086CPU引脚图VCC

9、、GND：电源、接地引脚AD15AD0:地址/数据复用信号输入/输出引脚,分时输出 低16位地址信号及进行数据信号的输入/输出。A19/s6A15/s3:地址/状态复用信号输出引脚。 NMI、INTR:中断请求信号输入引脚，引入中断源向CPU提出的中断请求信号，高电平有效，前者为非屏蔽中断请求，后者为可屏蔽中断请求信号。 :读控制输出信号引脚。 CLK：时钟信号输入引脚。 Reset:复位信号输入引脚。 READY:“准备好”状态信号输入引脚，。 :测试信号输入引脚。MN/MX：最小/最大模式设置信号输入引脚，该输入引脚电平的高、低决定了CPU工作在最小模式还是最大模式。/S7:高8位数据允许

10、/状态复用信号输出引脚(1)，输出。2.2 地址译码电路 2.2.1 译码器74LS138简介74LS138是一个利用CMOS门电路组成的3线8线译码器。它的作用是把给定的3位二进制代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件。74LS138的逻辑功能表如表2-1所示，管脚图如图2-2所示。表2-1图2-271LS138有三个附加的控制端S1、S2非和S3非。当S2非和S3非为低电平，S1为高电平时，译码器处于工作状态。否则

11、，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平。这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。2.2.2 各芯片的译码选址设计由系统设计要求，给定8255的地址范围为384H（0011 1000 0100）到387H（0011 1000 0111），8253的地址范围为388H0011 1000 1000）到38BH（0011 1000 1011），可将A5、A6、A10、A11接或门后送138的S2端，将A7、A8、A9接与非门后送138的S3端，A4、A3、A2接入138的CBA译码输入端，由此接法译码后输出的Y1端地址范围对应于8255，Y2端地址范围

12、对应于8253，设置Y0输出的地址作为8259A的片选信号。硬件连接如图2-3所示：图2-3 74LS138的译码选址2.3 100ms定时中断电路 2.3.1可编程定时/计数器8253简介Intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，其内部有三个计数器，分别为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执

13、行部件CE和一个输出锁存器OL。其管脚图如图2-4所示。图2-4 8253管脚图2.3.2 8253的初始化与连接8253共有6种不同的工作方式，在不同的工作方式下，计数过程的启动方式、OUT端的输出波形都不一样，自动重复功能和GATE的控制作用以及写入新的计数初值对计数计数过程产生的影响也不相同。方式0计数结束中断、方式1可重复触发的单稳态触发器、方式2频率发生器、方式3方波发生器、方式4软件触发选通和方式5硬件触发选通。本设计使用8253的两个计数器定时100ms，计数器0和计数器1均工作在方式3。初始化8253时两个计数器的计数初值应分别为计数器0:2MHz/2KHz=1000(16位)

14、，计数器1：100ms/0.5ms=200(8位)，OUT1作为中断信号。8253的初始化设置工作方式；MOV DX, 38BHMOV AL, 36H ; 36H=0011 0110OUT DX, ALMOV AL, 56H ; 56H=0101 0110OUT DX, AL置计数器初值；MOV DX, 388HMOV AX, 3E8 ; 3E8=1000OUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, ALMOV DX, 389HMOV AL, C8 ; C8=200OUT DX, AL2.3.3 可编程中断控制器8259A8259A是专门为了对8085A和8086/8088进行中断控

15、制而设计的芯片，它是可以用程序控制的中断控制器。单个的8259A能管理8级向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成64级的向量优级中断系统。8259A有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的。 在总线控制器的控制下，8259A芯片可以处于编程状态和操作状态，编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程的状态。8259A的内部结构是由中断请求寄存器IRR、中断屏蔽寄存器IMR、中断服务寄存器ISR、优先权判别器PR、数据总线缓冲器、读/写控制逻辑和级联缓冲/比较器组成的。其管脚结构如图2-5所示。图2-5 8259A管脚图

16、8259A的工作方式有如下几类：中断优先方式与中断嵌套、中断结束处理方式、屏蔽中断源的方式、中断触发方式和级联工作方式。本系统中8259A的中断源由8253的OUT1给出，送到任一中断请求输入端，而其中断请求输出端接到8086的中断请求信号输入引脚INTR。2.3.4 100ms定时中断电路的硬件连接 100ms定时中断电路在系统中的的硬件连接如图2-6所示：图2-6 100ms定时中断2.4 外设接口电路2.4.1 可编程并行接口8255简介Intel 8255是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，传输速度快，信息率高。又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以

17、直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。8255由以下几部分组成：三个数据端口A，B，C、A组和B组的控制电路、数据总线缓冲器和读/写控制逻辑电路，见图2-6。其管脚图如图2-7所示。图2-7 8255的内部结构图2-8 8255管脚图2.4.2 8255与外设的连接与初始化 8255是连接8086CPU与外设（开关、继电器）的重要接口电路，其与系统和外设的硬件连接如图2-8所示：图2-9 8255与外设的连接8255有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。即方式0基本输入/输出方式、方式1选通输入/输出方式和方式2双向输入/输出方式，初始化8255时，使其A端口和B端

18、口均工作在方式0。8255的初始化：MOV DX, 387HMOV AL, 82H ; 82H=1000 0010 OUT DX, AL XOR AL, AL ; A口输出全0 MOV DX, 384H OUT DX, AL中断后的8255控制程序；MOV DX, 385H ; PB口地址IN AL, DX ;读PB0状态NOT AL ;取反MOV DX, 384H ;；输出到继电器OUT DX, AL第3章 总结经过这两周的课程设计,做关于开关检测和继电器控制的系统设计,我认真查阅资料,学习关于这方面的知识,比如说要了解8086芯片中各个引脚的功能,怎么样去使用8255这个可编程并行接口芯片

19、，怎么样使用8253来定时及输出一定频率的脉冲，怎么样用74LS138这个译码器器来选址。在理论学习的基础上,又下了一次苦工夫,算是明白了设计一个系统的过程;也让我体会到要想成功地设计某个东西,光学好专业知识是不够的,必须要系统的知识,无论在哪方面都要有个明白的概念,只有这样才不至于在设计过程中摸不着头脑,知道去哪些是需要查的资料,还有一点,我觉得我在芯片编程方面,特别是在初始化方面是我最大的困难,或许是我的汇编语言学得不够好,我只能借助参考资料,查每一条指令的作用与功能,这样一来又巩固了我的对汇编语言的了解.如此,我体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后,你不在实践中运用你所学的知识,我想学是白学了,过一段时间后,你可能什么都记不起来了,或许在学的时候心里有一个概念,认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了,一心想依赖课本;如果我们用实践来学习知识,你会努力地去搜索你想要需要的东西,即使是过了一段时间后,你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,所以你不容易忘记。 参考文献1 冯博琴，吴宁.微型计算机原理与接口技术.北京：清华大学出版社，2011.2 余小平，奚大顺.电子系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2010.2 黎明.计算机硬件技术基础M.北京：中国铁道出版社，2006.3 张功萱.计算机组成原理M.北京：清华大学出版社，2005.附录：14