串轉并轉換器1(共15頁)

1、一、題意(t y)分析及解決方案1、課程設計名稱(mngchng)及內容應用STAR ES598PCI單板開發(fā)機系列接口芯片設計一個串轉并轉換器，熟悉串轉并轉換原理，掌握使用串并轉換芯片擴展I/O口的實現(xiàn)方法。設計編寫程序，循環(huán)點亮8個指示燈瞬間只有一個燈亮。觀察實驗(shyn)結果，驗證串并轉換數(shù)據(jù)的正確性。2、題意需求分析根據(jù)題目給定的內容與要求可得：本實驗需要用到的主要是控制數(shù)據(jù)輸入的芯片、實現(xiàn)串并轉換的芯片和用于顯示的發(fā)光管。本實驗的核心部分是8位移位寄存器74HC164，它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入和并行輸出，達到數(shù)據(jù)從串行轉換為并行的目的。為了方便控制74HC164的輸入，考慮運用可編

2、程接口芯片8255連接CPU和74HC164，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入和CP脈沖的變化。同時，為了方便觀察實驗結果，使用74HC164移位寄存器輸出接口連接8位發(fā)光二極管，顯示并行輸出結果。3、解決問題的思路與方法（1）硬件部分程序用到的硬件芯片有8255、74HC164、發(fā)光二極管：使用8255作為CPU和移位寄存器之間的接口電路來控制8位串行數(shù)據(jù)的輸入，其本身的接口就可以支持輸出的操作。而且8255的可編程并行接口，具有傳輸速度快效率高等優(yōu)點，不需要附加外部電路便可和大多數(shù)并行傳輸數(shù)據(jù)的外部設備相連，數(shù)據(jù)的各位同時傳送，使用十分方便。74HC164是8位移位寄存器，當其中一個（或二個）選通串行輸

3、入端的低電平禁止進入新數(shù)據(jù)，并把第一個觸發(fā)器在下一個時鐘脈沖來后復位到低電平時，門控串行輸入端（A 和B） 可完全控制輸入數(shù)據(jù)。一個高電平輸入后就使另一個輸入端賦能，這個輸入就決定了第一個觸發(fā)器的狀態(tài)。雖然不管時鐘處于高電平或低電平時，串行輸入端的數(shù)據(jù)都可以被改變，但只有滿足建立條件的信息才能被輸入。時鐘控制發(fā)生在時鐘輸入由低電平到高電平的躍變上。為了減小傳輸線效應，所有輸入端均采用二極管鉗位。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其

4、它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。此外，選擇發(fā)光二極管指示燈作為輸出設備(sh ch sh bi)，發(fā)光二極管亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。在電工儀器及控制設備中廣泛用作信號、狀態(tài)指示、數(shù)碼顯示以及各種圖形顯示等。（2）軟件(run jin)部分首先要對8255進行(jnxng)初始化。將8255的工作方式設定為方式0，使PC口能夠進行輸入輸出操作。由于移位寄存器需要一個時鐘信號控制數(shù)據(jù)移位，可以用PC口的的一個端口在高、低電平之間轉化來編程實現(xiàn)，對某位由低電平跳躍至高電平一次表示一個上升沿時鐘信號（

5、電位由低到高的躍變）的輸入。二、硬件設計1、選擇芯片8255（1）芯片8255在本次實驗中的作用8255主要用作數(shù)據(jù)的輸入和輸出接口，將所要執(zhí)行串并轉換的數(shù)據(jù)接收進來并輸出到移位寄存器，通過PC口輸出數(shù)據(jù)和CP時鐘信號。（2）8255的引腳及功能分析8255是可編程并行接口，內部有3個相互獨立的8位數(shù)據(jù)端口，即A口、B口和C口。三個端口都可以作為輸入端口或輸出端口。A口有三種工作方式：即方式0、方式1和方式2，而B口只能工作在方式0或方式1下，而C口通常作為聯(lián)絡信號使用。8255的工作只有當片選CS有效時才能進行。而控制邏輯端口實現(xiàn)對其他端口的控制。8255采用40腳雙列直插式封裝單一+5V電

6、源，全部輸入/輸出均與TTL電平兼容，為可編程通用并行接口芯片。它有24條可編程的I/O引腳，與Intel系列微處理器完全兼容，直接的位清0或置1功能，簡化了接口控制。本實驗中將8255設置為方式0，PC口作為輸入口，與移位寄存器相連，提供需要串并轉換的數(shù)值和CP脈沖信號。在方式0下，CPU可以采用無條件讀/寫方式與8255交換數(shù)據(jù)。 圖1（3）8255的技術參數(shù)8255A的方式(fngsh)控制字如圖所示： 圖2 8255的方式(fngsh)控制字 方式0的工作(gngzu)特點這種方式通常不用聯(lián)絡信號，不使用中斷，三個通道中的每一個都有可以由程序選定作為輸入或輸出。其功能為：兩個8位通道：

7、通道A、B。兩個四位通道：通道C高4位和低四位；任何一個通道可以作輸入/輸出；輸出是鎖存的；輸入是不鎖存的；在方式0時各個通道的輸入/輸出可有16種不同的組合。置位/復位控制字如圖所示：圖3 置位/復位(f wi)控制字芯片(xn pin)8255A的技術參數(shù)如下(rxi)圖所示：圖4 8255A的技術參數(shù)標識符最小最大測試條件輸入低電平（VIL）- 0.5V0.8V 輸入高電平（VIH）2.0V5V 輸出低電平（VOL）DB 0.45VIOL=2.5mA輸出低電平（VOL）PER 0.45VIOL=1.7mA輸出高電平（VOH）DB24V IOH=-400A輸出高電平（VOH）PER24V

8、IOH=-200A驅動電流-1.0mA-4.0mAEXT=750VEXT=1.5V供應電流1 20 mA IIL(INPUT LOAD CURRENT10AVIN=0V5VI OFL(Output float leakage10AVOUT=0.455V其中PER為peripheral port的縮寫,輸入最低電壓：min -0.5V,max 0.8 V，輸入最高電壓：2.0 V。輸出最低電壓：0.45 V輸出(shch)最高電壓：2.4 V。8255的基本操作如下(rxi)表所示。 表1 8255的基本操作2、芯片(xn pin)選擇74HC164（1）芯片74HC164在本次實驗中的作用 移

9、位寄存器74HC164在本實驗中主要用來接收接口電路傳遞來的串行數(shù)據(jù)并將其并行輸出。（2）芯片74HC164的功能分析串并轉換原理：把若干個觸發(fā)器串接起來,就可以構成一個移位寄存器。數(shù)據(jù)從串行輸入端輸入，左邊觸發(fā)器的輸出作為右鄰觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入。假設移位寄存器的初始狀態(tài)為00000000，現(xiàn)將數(shù)碼D7D6D5D4D3D2D1D0(11010001)從高位(D7)至低位依次送到D0端，經過第一個時鐘脈沖后，Q0D7。由于跟隨數(shù)碼D7后面的數(shù)碼是D6，則經過第二個時鐘脈沖后,即Q1D7，Q0D6。依此類推,可得8位右向移位寄存器的狀態(tài)。輸入數(shù)碼依次地由低位觸發(fā)器移到高位觸發(fā)器,作右向移動。經過8個

10、時鐘脈沖后,8個觸發(fā)器的輸出狀態(tài)Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0與輸入數(shù)碼D7D6D5D4D3D2D1D0相對應。這樣，就可將串行輸入的數(shù)碼轉換為并行輸出的數(shù)碼。（3）芯片74HC164的技術參數(shù)1）引腳信息 符號引腳說明DSA1數(shù)據(jù)輸入DSB2數(shù)據(jù)輸入Q0Q336輸出GND7地 (0 V)CP8時鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）/MR9中央復位輸入（低電平有效）Q4Q71013輸出VCC14正電源羅 圖5 74HC164引腳圖2）功能(gngnng)圖和功能表 圖6 74HC164功能(gngnng)圖 圖7 74HC164功能表H-高電平（穩(wěn)態(tài)）L-低電平（穩(wěn)態(tài)）X-高或低-上升(shng

11、shng)沿Q0，Q1Q7-在CLK 時鐘上升(shngshng)沿到來之后，寄存器輸出的穩(wěn)態(tài)值。Q0n，Q1nQ7n-在CLK 時鐘上升沿到來之前(zhqin)，寄存器輸出的穩(wěn)態(tài)值。3、芯片選擇發(fā)光管（1）發(fā)光二極管在實驗中的作用 LED發(fā)光二極管在本實驗中的作用是顯示移位寄存器中八個觸發(fā)器的狀態(tài)，顯示串行數(shù)據(jù)移位后輸出的結果。（2）發(fā)光二極管的功能分析共陽極發(fā)光管和共陰極發(fā)光管的區(qū)別：共陽極公共端接陽極，低電平有效（燈亮）， 共陽極數(shù)碼管內部發(fā)光二極管的陽極(正極)都聯(lián)在一起,此數(shù)碼管陽極(正極)在外部只有一個引腳。共陰極公共端接陰極，高電平有效（燈亮），共陰極數(shù)碼管內部發(fā)光二極管的陰極(

12、負極)都聯(lián)在一起,此數(shù)碼管陰極(負極)在外部只有一個引腳。本實驗中選擇共陰極發(fā)光二極管。（3）發(fā)光二極管的技術參數(shù)發(fā)光二極管的壓降一般為1.52.0 V，其工作電流一般取1020 mA為宜。4.硬件總邏輯圖及其說明三、控制(kngzh)程序設計1.控制程序設計(chn x sh j)思路說明本實驗是利用控制程序通過改變輸出的數(shù)據(jù)(shj)來控制燈的閃爍量及閃爍次序，8255A設置為方式0,因此關鍵在于通過8255A將原始的數(shù)據(jù)通過PC口傳達個74HC164，即串轉并轉換器。在實驗中8255A的PA和PB口都用做輸入，PC口用作輸出數(shù)據(jù)，74HC164芯片相連，提供數(shù)據(jù)輸入。2.程序流程圖825

13、5向74HC164中傳串行數(shù)據(jù)向8255中置數(shù)開始8255端口初始化74HC164移位,并行輸出數(shù)據(jù)到發(fā)光二極管結束 圖8 實驗(shyn)電路連接原理圖3、試驗(shyn)源程序.MODELTINYPCIBAR3EQU1CH;8位I/O空間基地址(它就是(jish)實驗儀的基地址, 也為DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址) Vendor_IDEQU 10EBH;廠商ID號Device_IDEQU8376;設備ID號.STACK100.DATAIO_Bit8_BaseAddressDW?msg0DBBIOS不支持訪問PCI $msg1DB找不到Star PCI9052板

14、卡 $msg2DB讀8位I/O空間基地址(dzh)時出錯$COM_ADDDW00F3H;控制(kngzh)口偏移量PA_ADDDW00F0H;PA口偏移量PB_ADDDW00F1H;PB口偏移量PC_ADDDW00F2H;PC口偏移量.CODESTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXNOPCALLInitPCICALLModifyAddress;根據(jù)(gnj)PCI提供的基地址,將偏移地址轉化為實地址MOV DX,COM_ADDMOV AL,80H;PA、PB、PC為基本輸出模式OUT DX,ALSTART1: MOV DX,PC_ADD MOV CX,8T: MOV AL,0FFHO

15、UT DX,ALMOV AL,00HOUT DX,ALLOOP TCALL YIDENGCALL QUANGDENGCALL YIJIANCALL ERJIANCALL SANJIANCALL SIJIANCALL WUJIANCALL LIUJIAN MOVAH,06HMOVDL,0FFHINT21HJZSTART1JMPExitYIDENG PROC NEAR MOV CX,2T5: PUSH CX MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV CX,8T1: MOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV AL,00HOUT DX,ALCA

16、LL DL500msLOOP T1POP CXLOOP T5RETYIDENG ENDPQUANGDENG PROC NEAR MOV CX,2T6:PUSH CX MOV CX,8T2: MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms LOOP T2 MOV CX,8T4: MOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV AL,00HOUT DX,ALLOOP T4POP CXLOOP T6 RET QUANGDENG ENDPYIJIAN PROC NEAR MOV CX,10T3: MOV AL,0FH OUT DX,AL

17、MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,ALCALL DL500msLOOP T3RETYIJIANENDPERJIAN PROC NEAR MOV CX,5T7:MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL CALL DL500ms MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,ALCALL DL500msLOOP T

18、7RETERJIAN ENDPSANJIAN PROC NEAR MOV CX,5T8:PUSH CX MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms MOV CX,3T9: MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL CALL DL500ms LOOP T9 POP CX LOOP T8RETSANJIANENDPSIJIANPROC NEAR MOV CX,5T10:PUSH CX MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms

19、 MOV CX,4T11: MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL CALL DL500ms LOOP T11 POP CX LOOP T10RETSIJIANENDPWUJIAN PROC NEARMOV CX,5T12:PUSH CX MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms MOV CX,5T13: MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL CALL DL500ms LOOP T13 POP CX LOOP T12RETWUJIAN ENDP

20、LIUJIANPROC NEARMOV CX,5T14:PUSH CX MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DL500ms MOV CX,6T15: MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL CALL DL500ms LOOP T15 POP CX LOOP T14RETLIUJIANENDPDL500msPROCNEARPUSHAXPUSHDXMOVDX,500;延時500msMOVAH,0FFH;星研公司(n s)提供的軟中斷INT21HPOPDXPOPAXRETDL500msENDPInitPCIPROCNEARMOVAH,00HMOVAL,03HINT10H;清屏MOVAH,0