微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)之三角波發(fā)生器設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單信號(hào)發(fā)生器

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單信號(hào)發(fā)生器初始條件：1選用8088 CPU最小工作模式； 2選擇DAC0832芯片完成模擬信號(hào)輸出，確定芯片地址范圍； 3輸出三角波的電壓范圍為02.5V,能夠?qū)崿F(xiàn)頻率調(diào)節(jié)功能。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）1查閱參考資料，自學(xué)相關(guān)可編程接口芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作方式和初始化編程過(guò)程；2根據(jù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的具體功能和性能參數(shù)，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)；3微機(jī)基本系統(tǒng)及其擴(kuò)展接口電路設(shè)計(jì)，繪制微機(jī)系統(tǒng)硬件原理圖；4編制擴(kuò)展接口電路工作的匯編源程序，繪制匯編源程序流程圖，包括初始化和監(jiān)

2、控工作程序；5撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（包括參考資料目錄，字?jǐn)?shù)不少于5000字）時(shí)間安排：序號(hào)內(nèi) 容所用時(shí)間（天）1查閱資料，學(xué)習(xí)相關(guān)芯片知識(shí)2系統(tǒng)及擴(kuò)展電路硬件設(shè)計(jì)33初始化程序和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)24相關(guān)硬件電路和程序調(diào)試25編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和答辯合計(jì)10指導(dǎo)教師簽名： 2010年 12月 12日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日概述設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用8088CPU、D/A轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器電路，中斷技術(shù)：通過(guò)PC機(jī)定時(shí)，產(chǎn)生三角波模擬信號(hào)輸出，信號(hào)頻率可通過(guò)PC機(jī)鍵盤(pán)調(diào)節(jié)。輸出電壓范圍在02.5V之間。課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求畫(huà)出電路原理圖，說(shuō)明工作原理，編寫(xiě)程序及程序流程圖。設(shè)計(jì)目的通

3、過(guò)該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)微機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)全面的了解、掌握常規(guī)芯片的使用方法、掌握簡(jiǎn)單微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟硬的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步鍛煉同學(xué)們?cè)谖⑿陀?jì)算機(jī)應(yīng)用方面的實(shí)際工作能力。本設(shè)計(jì)主要能夠完成對(duì)制定波形的形成，可以通過(guò)輸入來(lái)改變頻率。此信號(hào)發(fā)生器可以很好的運(yùn)用于有需要的場(chǎng)合。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1、 設(shè)計(jì)思想及方案論證 由于要求達(dá)到模擬信號(hào)波形發(fā)生，因此要由D/A轉(zhuǎn)換芯片0832來(lái)來(lái)完成此項(xiàng)任務(wù)，由0832形成波形的主要做法是：先輸出一個(gè)下限電平，將其保持t然后輸出一個(gè)稍高的電平，再保持t，然后重復(fù)此過(guò)程，因此需要改變0832輸入數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔t來(lái)改變頻率。如圖3-1信號(hào)發(fā)生波形圖所示。0832輸入的數(shù)據(jù)的

4、延時(shí)可以通過(guò)軟件完成，也可以通過(guò)硬件完成。由于實(shí)驗(yàn)要求輸出的波的頻率可以改變，且精確，所以選用硬件延時(shí)。 +5v 0v 圖3-1 信號(hào)發(fā)生波形圖硬件延時(shí)主要由計(jì)時(shí)器8253和中斷控制器8259來(lái)實(shí)現(xiàn)。由8253輸出的方波的高低電平，來(lái)觸發(fā)8259的IR0端，8259給CPU中斷信號(hào)，CPU中斷來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的中斷子程序，中斷子程序?yàn)橄?832輸出數(shù)據(jù)的程序，通過(guò)此程序可以產(chǎn)生三角波。由于8253產(chǎn)生的方波的頻率可以控制，所以每次中斷執(zhí)行波形發(fā)生程序的時(shí)間間隔可以精確控制。以此來(lái)控制0832輸出的波形頻率。功能框圖，1頁(yè) 2、硬件系統(tǒng)總體布局（畫(huà)一簡(jiǎn)圖）1頁(yè) 3、線路圖（大圖） 4、芯片選擇 根據(jù)需

5、要，選擇了8088CPU，時(shí)鐘發(fā)生器8284*1，總線控制器8286*1，總線地址鎖存器8282*3，RAM6264*1，ROM2764*1，計(jì)時(shí)器8253*1，中斷控制器8259*1，D/A轉(zhuǎn)換器0832*1，地址譯碼器74L138*2 a8259a是8086/8088系列的可編程中斷控制器，8259a為28個(gè)引腳的雙列直插芯片。它的主要功能是：（1）據(jù)8級(jí)優(yōu)先級(jí)控制，通過(guò)聯(lián)級(jí)可以擴(kuò)展到64級(jí)優(yōu)先控制。（2）每一級(jí)中斷可由程序單獨(dú)屏蔽或允許。（3）可提供中斷類型號(hào)傳送給CPU。（4）可以通過(guò)編程選擇多種不同工作方式。 引腳功能：D7-D0：雙向數(shù)據(jù)線，三態(tài)，與數(shù)據(jù)總線相連。IR7-IR0：外

6、設(shè)的中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端，輸入，中斷請(qǐng)求:可以是電平觸發(fā)，或者邊緣觸發(fā)。RD：讀命令信號(hào)，輸入，低電平有效，用來(lái)控制數(shù)據(jù)由8259A讀WR：寫(xiě)命令信號(hào)，輸入，地點(diǎn)平有效，用來(lái)控制寫(xiě)到8259CS：片選信號(hào)，輸入，通過(guò)譯碼器與地址總線相連INT：向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸出，與CPU的INTR相連INTA：CPU給8259的中斷響應(yīng)信號(hào)，輸入。4.1.2DAC0832：NSC公司生產(chǎn)的DAC0832，是一種內(nèi)部帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器的8位D/A轉(zhuǎn)化器，采用CMOS工藝制成，芯片內(nèi)部R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)參考電壓產(chǎn)生的電壓進(jìn)行分流，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果以一組差動(dòng)電流 IOUT1IOUT2 輸出

7、。 0832具有8位分辨率，如果輸出電壓范圍在05V間的話，當(dāng)輸入數(shù)字量為0時(shí)，輸出電壓為0V；輸入數(shù)字量為255（0FFH）時(shí)，輸出電壓為5V。各引腳的功能分述如下：VREF : 參考電壓輸入端。根據(jù)需要一定大小的電壓，由于它是轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)，要求數(shù)值正確，穩(wěn)定性好。VCC：工作電壓輸入端。AGAN為模擬地，DGAN為數(shù)字地。在模擬電路中，所有的模擬地要連在一起然后將模擬地，數(shù)字地連接到一個(gè)公共接地點(diǎn)。DI7-DI0：數(shù)據(jù)輸入?？芍苯舆B接到數(shù)據(jù)總線。IOUT1IOUT2:互補(bǔ)的電流輸出端。為了輸出模擬電壓，需加轉(zhuǎn)換電路。4.1.3 8253inter8253是一種能夠完成定時(shí)和計(jì)數(shù)的芯片，825

8、3內(nèi)部有3個(gè)16位計(jì)數(shù)器通道，通過(guò)對(duì)他們編程，每個(gè)計(jì)數(shù)器可以按照6種工作方式工作，并且都可以按2或10進(jìn)制格式進(jìn)行計(jì)數(shù)。，最高頻率為2MHZ。8253還可以用于許多其他場(chǎng)合，比如可作編程方波發(fā)生器，分頻器等。引腳： 1數(shù)據(jù)緩沖總線數(shù)據(jù)總線緩沖器是8253與系統(tǒng)總線相連時(shí)使用的接口電路，它由8位雙相三態(tài)緩沖器構(gòu)成，CPU用輸入輸出指令對(duì)8253進(jìn)行讀寫(xiě)操作的信息都由8位數(shù)據(jù)總線傳輸：（1）CPU在對(duì)8253進(jìn)行初始化編程時(shí)，向他寫(xiě)入控制字。（2）CPU向某一計(jì)時(shí)器寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值。（3）從計(jì)數(shù)器讀出計(jì)數(shù)值。2讀寫(xiě)控制邏輯讀寫(xiě)控制邏輯接受系統(tǒng)控制總線送來(lái)的輸入信號(hào)，經(jīng)由組合后形成控制信號(hào)，對(duì)各部分操作

9、進(jìn)行控制?？山邮艿男盘?hào)有：CS片選，低電平有效，由數(shù)據(jù)總線經(jīng)由IO端口譯碼電路產(chǎn)生。只有CS低電平時(shí)，CPU才能對(duì)8253進(jìn)行讀寫(xiě)操作。RD讀信號(hào)，低電平有效，當(dāng)RD位地電平時(shí)，表示CPU正在讀取所選定的計(jì)數(shù)器的通道的內(nèi)容。WR寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。當(dāng)WR為低電平時(shí)，表示CPU正在將計(jì)數(shù)器初值寫(xiě)入所選中的通道口中，或者將控制字寫(xiě)入內(nèi)部寄存器中。A1A2 端口選擇信號(hào)，改變它的值，來(lái)選擇8253內(nèi)三個(gè)計(jì)數(shù)器通道。如果8253和與8位數(shù)據(jù)總線的微機(jī)相連，只要將A1A0分別與地址總相聯(lián)。如果系統(tǒng)采用的是8086CPU，則數(shù)據(jù)總線為16位，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，總是將低8位數(shù)據(jù)送往偶地址，將高8位送往奇地址。3計(jì)

10、數(shù)器8253內(nèi)部包含三個(gè)完全相同俄計(jì)數(shù)器定時(shí)器通道，對(duì)3個(gè)通道的操作，完全獨(dú)立的。每個(gè)通道都包含1個(gè)8位的控制字寄存器，1個(gè)16位的減寄存器，和一個(gè)鎖存器，執(zhí)行部件是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器。每個(gè)通道工作時(shí)，對(duì)輸入到CLK引腳上的脈沖按2進(jìn)制或10 進(jìn)制格式進(jìn)行計(jì)數(shù)。每當(dāng)輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值減為0時(shí)從，從OUT引腳輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。GATE引腳上的門(mén)控制信號(hào)，決定他是否允許計(jì)數(shù)。4.1.4 8284 時(shí)鐘發(fā)生器8284的引出線如圖68所示。其引線功能敘述如下： READY：接CPU的READY引腳 RESET：接CPU的RESET引腳，為CPU提供復(fù)位信號(hào) VCC：工作電壓

11、輸入端。 有一些引線在使用中沒(méi)有用到，如OSC，EFI等可空著不接。外設(shè)或其他電路板上的速度慢的器件在工作過(guò)程中需要CPU等待時(shí)，是通過(guò)向8284的RDY1端提供控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 4.1.5 82824.1.6 82864.1.6 62644.1.7 2764 5、譯碼方式及地址范圍計(jì)算包括存儲(chǔ)器地址（RAM和ROM的地址）和端口地址。端口地址有8259（兩個(gè)地址），8253（四個(gè)地址），0832（一個(gè)地址？）均需譯碼器譯碼分配CS。接口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 接口電路的設(shè)計(jì)、原理和工作方式使用8253產(chǎn)生定時(shí)中斷，故8253使用方式3以產(chǎn)生方波信號(hào)，以方波信號(hào)的上升沿觸發(fā)中斷達(dá)到定時(shí)目的。8253的

12、計(jì)數(shù)初值根據(jù)所需輸出地三角波頻率計(jì)算得到。8253的輸入時(shí)鐘頻率來(lái)自8284芯片的PCLK引腳，頻率為2.38MHz。8259芯片在此次應(yīng)用中只負(fù)責(zé)產(chǎn)生定時(shí)中，沒(méi)有設(shè)置從片及，所以使用一般嵌套，根據(jù)8253的輸入波形，選擇上升沿觸發(fā)方式。 列寫(xiě)端口地址表 8259的工作方式及初始化程序 MOV DX,8259AD0 ;初始化8259，設(shè)置為單片，上升沿觸發(fā)，完全 MOV AL,00010011B ;非自動(dòng)EOI方式,03H OUT DX,AL MOV DX,8259AD1 MOV AL,10000000B.ICW2,10H,中斷向量碼IR010H OUT DX,AL MOV AL,000000

13、01B.ICW4,01H， OUT DX,AL 8253的工作方式及初始化程序 OUT DX,AL MOV DX,316H初始化8253，計(jì)數(shù)器地址，寫(xiě)計(jì)數(shù)器1 MOV AL,01110110B ;通道1方式字，方式3，二進(jìn)制記數(shù) OUT DX,AL 方波發(fā)生器，用以產(chǎn)生中斷 MOV DX,312H寫(xiě)計(jì)數(shù)值 POP CX.計(jì)數(shù)值彈到CX MOV AL,CL .寫(xiě)低八位 OUT DX,AL MOV AL,CH寫(xiě)高八位 OUT DX,AL 0832的工作方式及初始化程序 工作方式單緩沖模式，沒(méi)有初始化程序系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 1 流程圖主要進(jìn)行系統(tǒng)初始化和外圍接口芯片初始化，及開(kāi)中斷，等待中斷產(chǎn)生，其流程

14、圖所示。 三角波頻率控制的實(shí)現(xiàn) 計(jì)時(shí)器初始輸入頻率來(lái)自8284芯片PCLK引腳，頻率為2.385MHz。本程序要實(shí)現(xiàn)三角波控制，每周期取步進(jìn)值為511次，每步進(jìn)值增1或減1。前半周期為增1，后半周期減1，輸出量分別由0到255和255到0。設(shè)分頻后頻率為F，輸入頻率為f，步進(jìn)值為N，三角波周期為T(mén)，中斷間隔t，計(jì)數(shù)初值CX有： CX*1/F=t Nt=T T=N*CX/F CX=F*T/N=F/(N*f)故 在本程序中，CX=2.385MHz/（511*f）=4667/f 由于CX取值在125536之間，所以f可取0.18HZ4667.3HZ，本程序供用戶可選頻率為100Hz4KHz 2、中斷

15、向量表中斷向量地址指針8259A引腳中斷類型號(hào)優(yōu)先級(jí)中斷源00020H主片IR008H0定時(shí)器00024H主片IR109H1鍵盤(pán) 3、程序清單 DATA SEGMENT 定義數(shù)據(jù)段 MESS DB輸入發(fā)生頻率(100Hz4000Hz)，0DH,0AH,$ .提示信息 CUNCHU DB ? 暫存量存儲(chǔ)位置 JISHU DW 0 PINLV DW ?DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK堆棧段定義 ST DW 20 DUP(?).堆?？臻g大小為20字節(jié) TOP LABEL WORD.定義棧頂指針為T(mén)OPSTACK ENDS堆棧段結(jié)束CODE SEGMENT.定義指令段 ASSU

16、ME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK,ES:DATA初始化段基地址MAIN PROC FAR定義遠(yuǎn)調(diào)用MAIN函數(shù) MOV AX,DATA.初始化段基地址 MOV DS,AX MOV AX,STACK MOV SS,AXMOV AX,CODE MOV CS,AX MOV DX,8259AD0 ;初始化8259，設(shè)置為單片，上升沿觸發(fā)，完全 MOV AL,00010011B ;非自動(dòng)EOI方式,03H OUT DX,AL MOV DX,8259AD1 MOV AL,10000000B.ICW2,10H,中斷向量碼IR010H OUT DX,AL MOV AL,00000001B

17、.ICW4,01H， OUT DX,AL LEA DX,MESS ;輸入頻率 MOV AH,09H INT 21H LEA DX,PINLV將輸入頻率存到PINLV中 MOV AH,01H INT 21H XOR CX,CX.CX清零 XOR AX,AX MOV BX,10KEY: MUL BX乘法。AX=BX*AXMOV CX,AXMOV AL,DX CMP AL,0DH.輸入字符等于回車？ JE ENTER相等則跳到ENTER SUB AL,30H.ACSII變成數(shù)字ADD CX,ALMOV AX,CXMOV PINLV,CX將算得的頻率值存在PINLV中INC DXJMP KEYENTE

18、R: MOV AX,4667.將輸入的頻率計(jì)算，得出寫(xiě)入8253的時(shí)間數(shù)MOV CX,PINLV MOV BX,CXDIV BXMOV CX,AXPUSH CX壓棧 MOV DX,316H初始化8253，計(jì)數(shù)器地址，寫(xiě)計(jì)數(shù)器1 MOV AL,01110110B ;通道1方式字，方式3，二進(jìn)制記數(shù) OUT DX,AL 方波發(fā)生器，用以產(chǎn)生中斷 MOV DX,312H寫(xiě)計(jì)數(shù)值 POP CX.計(jì)數(shù)值彈到CX MOV AL,CL .寫(xiě)低八位 OUT DX,AL MOV AL,CH寫(xiě)高八位 OUT DX,AL MOV CUNCHU,0H ;將存儲(chǔ)單元清零 MOV JISHU,0H MOV DX,OFFSET SANJIAOBO取偏移地址賦DX MOV AX,SEG SANJIAOBO .取段地址 MOV DS,AX.段地址賦DS MOV AL,08H.中斷向量08H MOV AH,25H.DOS的功能調(diào)用，設(shè)置中斷程序入口地址 INT 21HCIR: JMP CIR.無(wú)限循環(huán)程序，等待中斷 RETMAIN ENDP三角波子程序SANJIAOBO PRO