微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)

微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)前言加熱器數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能的實(shí)現(xiàn)要求學(xué)生在學(xué)習(xí)完微機(jī)原理及應(yīng)用這門課的基礎(chǔ)上，在對(duì)芯片類知識(shí)以及匯編語言有一定基礎(chǔ)的前提下進(jìn)行的一個(gè)非常體現(xiàn)學(xué)生綜合能力的一個(gè)設(shè)計(jì)。要想很好的完成這個(gè)題目，必須對(duì)芯片的功能有很詳細(xì)的了解，同時(shí)也要求學(xué)生的匯編語言基礎(chǔ)要扎實(shí)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使的計(jì)算機(jī)知識(shí)和應(yīng)用技能已成為人類知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。《微型計(jì)算機(jī)原理》正是掌握計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的入門課程，它偏重于實(shí)際應(yīng)用的課程，要求學(xué)生在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)定的實(shí)踐動(dòng)手操作能力，學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，初步掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和接口設(shè)計(jì)的方法，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)是對(duì)《微型計(jì)算機(jī)原理》課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合和總結(jié)。通過該課程設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生對(duì)微機(jī)原理及應(yīng)用這門課有更深刻的了解與認(rèn)識(shí)，同時(shí)在做課程設(shè)計(jì)的過程中也鍛煉了學(xué)生將書本上的知識(shí)應(yīng)用到具體實(shí)踐上的能力。不僅回顧了上課老師所講的知識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了自身的創(chuàng)新能力，自主設(shè)計(jì)能力，糾錯(cuò)能力，加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手的能力。目錄1.前言…………22.課程設(shè)計(jì)題目………………43.設(shè)計(jì)任務(wù)分析………………54.總體設(shè)計(jì)思路………………65.硬件設(shè)計(jì)……………………76.軟件設(shè)計(jì)……………………117.小結(jié)…………138.參考文獻(xiàn)……………………149.設(shè)計(jì)圖紙……………………1510.程序清單…………………16

課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)字控制系統(tǒng)在加熱器中的應(yīng)用一、課程設(shè)計(jì)的目的意義通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，使同學(xué)們達(dá)到以下能力訓(xùn)練：（1）調(diào)查研究、分析問題的能力；（2）使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范的能力；（3）查閱中外文獻(xiàn)的能力；（4）制定設(shè)計(jì)方案的能力；（5）計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力；（6）設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖的能力；（7）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析能力；（8）語言文字表達(dá)的能力。二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)介紹當(dāng)把物品放入加熱器中，首先要啟動(dòng)加熱器和電機(jī)工作，設(shè)定加熱時(shí)間為5分鐘，為使物品均勻加熱，每隔30秒電機(jī)要反轉(zhuǎn)一次，（正轉(zhuǎn)→反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)→正轉(zhuǎn)），加熱時(shí)間到后，停止加熱器和電機(jī)工作，并發(fā)聲，告知加熱結(jié)束。

設(shè)計(jì)任務(wù)分析根據(jù)題目，要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)任務(wù)大致為：1通過可編程定時(shí)器8253實(shí)現(xiàn)5分鐘與30秒的定時(shí)2通過可編程并行接口芯片8255A實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，加熱器與電機(jī)的啟動(dòng)與停止，蜂鳴器的啟動(dòng)與停止3通過可編程中斷控制器8259A實(shí)現(xiàn)各個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的排序，以便有序的響應(yīng)不同的中斷信號(hào)，不至于時(shí)序混亂

總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)課程題目要求對(duì)加熱器不同時(shí)間間隔采用不同的控制方式，需要用到的芯片為可編程中斷控制器8259A，可編程定時(shí)器8253，可編程并行接口芯片8255A以及8086微處理器。8253定時(shí)器外接的時(shí)鐘信號(hào)頻率設(shè)置為1.1932MHz，通過設(shè)置初始值以及工作方式，可以使8253每隔一定時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，將其送給可編程中斷控制器8259A，由其判斷完中斷優(yōu)先級(jí)之后送給8086處理器一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，由8086微處理器對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)，同時(shí)通過計(jì)數(shù)判斷對(duì)該中斷請(qǐng)求信號(hào)做出相應(yīng)的不同的操作，根據(jù)判斷的結(jié)果對(duì)可編程并行接口芯片8255A的輸出信號(hào)做出控制。

硬件設(shè)計(jì)一、各芯片的使用方法=1\*GB2⑴8259A的使用方法：8259A的命令共有7個(gè)，一類是初始化命令字，另一類是操作命令。8259A的編程就是根據(jù)應(yīng)用需要將初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分別寫入初始化命令寄存器組和操作命令寄存器組。ICW1-ICW4各命令字格式如圖1.1到1.4所示，OCW1-OCW3各命令字格式如圖1.5所示，其中OCW1用于設(shè)置中斷屏蔽操作字，OCW2用于設(shè)置優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式的8操作命令字，OCW3用于設(shè)置和撤銷特殊屏蔽方式、設(shè)置中斷查詢方式以及設(shè)置對(duì)8259內(nèi)部寄存器的讀出命令。圖1.1ICW1圖1.2ICW2圖1.3ICW3圖1.4ICW4圖1.5OCW=2\*GB2⑵8255的使用方法：8255是可編程的并行輸入輸出接口芯片，有三個(gè)8位端口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。芯片在使用前要先寫入一個(gè)工作方式的控制字以指定A,B,C三個(gè)端口的工作方式。8255A工作方式控制字和C口按置位/復(fù)位控制字格式如圖2-1所示：圖2.1255A工作方式控制字和C口按置位/復(fù)位控制字格式=3\*GB2⑶8253的使用方法：8253內(nèi)有三個(gè)相互獨(dú)立的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。通過寫入控制字確定其工作方式；通過寫入定時(shí)/計(jì)數(shù)初值，改變計(jì)數(shù)/定時(shí)器的工作周期。8253有六種不同的工作方式，每種方式輸出波形，自動(dòng)重復(fù)功能，GATE對(duì)其控制作用不同。圖3.18253控制字格式

二、硬件電路的連接微處理器8086作為各個(gè)芯片的中樞環(huán)節(jié)，對(duì)其它芯片寫入控制字以及讀取其它芯片的狀態(tài)值。8086有16位數(shù)據(jù)線，為了對(duì)地址和數(shù)據(jù)加以區(qū)分，利用8086的ALE管腳在傳送地址和數(shù)據(jù)時(shí)不同的表現(xiàn)，采用74273鎖存器通過前者控制鎖存器的時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)的分離。對(duì)于各個(gè)芯片的選擇是利用各個(gè)芯片的片選端。為防止地址的交叉對(duì)16位地址總線采用全譯碼的方式，采用或非門及與門的級(jí)聯(lián)，控制74LS138譯碼器的使能端和譯碼端產(chǎn)生不同的譯碼狀態(tài)對(duì)三個(gè)芯片進(jìn)行不同的選擇。對(duì)8253定時(shí)器，利用了其COUNT0和COUNT2兩個(gè)計(jì)數(shù)器，COUNT0用于產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。COUNT2用于控制蜂鳴器的運(yùn)行。二者接相同的外部時(shí)鐘信號(hào)（頻率1.1932MHz）。8259接受8253OUT0產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求信號(hào)，產(chǎn)生中斷控制信號(hào)送給微處理器8086INTR端，微處理器再對(duì)當(dāng)前的響應(yīng)信號(hào)做出操作。8255并行接口芯片主要是用來控制外部設(shè)備，加熱器，電機(jī)，蜂鳴器。它接受來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)輸出接口進(jìn)行賦值以此來帶動(dòng)外設(shè)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。蜂鳴器的啟動(dòng)是8255輸出與8253時(shí)鐘信號(hào)相與共同控制的。

軟件設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)題目中的加熱器控制系統(tǒng)，由8086、8259A、8253、8255四個(gè)芯片組成，使用8255的A口作為輸出，PA0、PA1、PA2、PA3分別控制加熱器的起停、電機(jī)的起停、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、發(fā)聲報(bào)告。8259A的INTR與系統(tǒng)的INTR相連用于提供中斷申請(qǐng)，8253的OUT0與8259A的IR0相連用于提供中斷信號(hào)。由8086協(xié)調(diào)控制其它三個(gè)芯片的工作。8253提供計(jì)時(shí)功能，輸入系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)關(guān)上開關(guān)，計(jì)數(shù)器開始工作。計(jì)數(shù)器0輸出周期為10ms的方波，即每隔10毫秒，8255向8259提供一個(gè)中斷脈沖，通過對(duì)CX、SI的設(shè)置循環(huán)判斷，每30秒對(duì)8255的A口的PA2進(jìn)行數(shù)據(jù)改變，即電機(jī)反轉(zhuǎn)一次，當(dāng)?shù)竭_(dá)加熱時(shí)間300s,過寫8255的A口的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)和加熱器的停止工作，調(diào)用揚(yáng)聲器子程序發(fā)聲。PA0PA1PA2PA3加熱器加熱1加熱器停止加熱0電機(jī)正傳11電機(jī)反轉(zhuǎn)10揚(yáng)聲器發(fā)聲1揚(yáng)聲器靜音0

（2）系統(tǒng)流程圖：開始開始關(guān)中斷入口關(guān)中斷入口已到5分鐘否30秒整數(shù)倍電機(jī)反轉(zhuǎn)是是結(jié)束中斷否關(guān)加熱器，電機(jī)。啟動(dòng)揚(yáng)聲器置入中斷向量置入中斷向量表，打開屏蔽位（寫0）初始8259A，初始8259A，初始化8255，初始化8253開中斷開中斷否開關(guān)閉合？否開關(guān)閉合？關(guān)中斷是關(guān)中斷是恢復(fù)中斷向量和關(guān)閉屏蔽位恢復(fù)中斷向量和關(guān)閉屏蔽位（寫1）開中斷開中斷結(jié)束結(jié)束小結(jié)本次設(shè)計(jì)需要熟練掌握匯編語言，熟悉中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A、可編程并行接口接口芯片8255A、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳和功能。主要分為軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)方面。在硬件設(shè)計(jì)方面主要是要合理的連接各個(gè)芯片，同時(shí)要方式地址重疊，如全譯碼電路的設(shè)計(jì)，譯碼器的使用，各個(gè)芯片片選信號(hào)的控制，中斷優(yōu)先級(jí)的管理，各個(gè)芯片端口的選取等等。有了合理的硬件電路設(shè)計(jì)才能寫出漂亮的匯編語言程序。在軟件設(shè)計(jì)方面主要是匯編語言的編寫，需要注意的是各個(gè)芯片的初始化程序的編寫，對(duì)不同的芯片不同的寄存器應(yīng)該怎樣賦值，賦值的時(shí)序應(yīng)該怎樣，程序整體框架的設(shè)計(jì)等等?？傮w來說，這次課程設(shè)計(jì)鍛煉我的硬件設(shè)計(jì)能力和語言編寫能力，在設(shè)計(jì)的過程中也暴露了我對(duì)于芯片的功能不是很熟悉，對(duì)相應(yīng)的初始化思路不是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)热秉c(diǎn)，缺乏對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作原理的整體認(rèn)識(shí)，讓我認(rèn)識(shí)到了微機(jī)原理是一門博大精深的課程，還需要我繼續(xù)認(rèn)真細(xì)心的去研究。

參考文獻(xiàn)[1]、王忠民·《微型計(jì)算機(jī)原理（第二版）》[M]·陜西：西安電子科大出版社[2]、徐建民·《匯編語言程序設(shè)計(jì)》[M]·北京：電子工業(yè)出版社[3]、洪永強(qiáng).微機(jī)原理與接口技術(shù).北京：科學(xué)出版社.2004年

課程設(shè)計(jì)圖紙程序清單DATASEGMENTINTR_IVADDEQU01C8H;INTR對(duì)應(yīng)的中斷矢量地址（對(duì)應(yīng)著中斷程序入口地址）INTR_OCW1EQU0A1H;INTR對(duì)應(yīng)PC機(jī)內(nèi)部8259的OCW1地址INTR_OCW2EQU0A0H;INTR對(duì)應(yīng)PC機(jī)內(nèi)部8259的OCW2地址INTR_IMEQU0F7H;INTR對(duì)應(yīng)的中斷屏蔽字MY8259_ICW1EQU0000H+00H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW1端口地址MY8259_ICW2EQU0000H+01H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW2端口地址MY8259_ICW3EQU0000H+01H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW3端口地址MY8259_ICW4EQU0000H+01H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW4端口地址MY8259_OCW1EQU0000H+01H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1端口地址MY8259_OCW2EQU0000H+00H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW2端口地址MY8259_OCW3EQU0000H+00H;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW3端口地址MY8255_AEQU0008H+00H;8255的A口地址MY8255_MODEEQU0008H+03H;8255的控制寄存器地址MY8253_COUNT0EQU0010H+00H;8253的計(jì)數(shù)器0端口地址MY8253_COUNT2EQU0010H+02H;8253的計(jì)數(shù)器2端口地址MY8253_MODEEQU0010H+03H;8253的控制寄存器地址CS_BAKDW?;保存INTR原中斷處理程序入口段地址的變量IP_BAKDW?;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址的變量IM_BAKDB?;保存INTR原中斷屏蔽字的變量DATAENDSSTACK1SEGMENTSTACKDW256DUP(?)STACK1ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXCLIMOVAX,0000H;替換INTR的中斷矢量MOVES,AXMOVDI,INTR_IVADDMOVAX,ES:[DI]MOVIP_BAK,AX;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址MOVAX,OFFSETMYISRMOVES:[DI],AX;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口偏移地址ADDDI,2MOVAX,ES:[DI]MOVCS_BAK,AX;保存INTR原中斷處理程序入口段地址MOVAX,SEGMYISRMOVES:[DI],AX;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口段地址MOVDX,INTR_OCW1;設(shè)置中斷屏蔽寄存器，打開INTR的屏蔽位INAL,DXMOVIM_BAK,AL;保存INTR原中斷屏蔽字ANDAL,INTR_IMOUTDXMOVDX,MY8259_ICW1;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW1MOVAL,13H;邊沿觸發(fā)、單片8259、需要ICW4OUTDXMOVDX,MY8259_ICW2;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW2MOVAL,08HOUTDXMOVDX,MY8259_ICW4;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW4MOVAL,01H;非自動(dòng)結(jié)束EOIOUTDXMOVDX,MY8259_OCW1;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1MOVAL,0FEH;打開IR0的屏蔽位OUTDXMOVDX,MY8255_MODE;定義8255工作方式MOVAL,80H;工作方式0，A口為輸出OUTDXMOVDX,MY8255_A;寫A口發(fā)出的起始數(shù)據(jù)MOVAL,07HOUTDXMOVDX,MY8253_MODE;定義8253工作方式MOVAL,36H;工作方式3，計(jì)數(shù)器0OUTDXMOVDX,MY8253_COUNT0MOVAL,0CH;送計(jì)數(shù)初值,產(chǎn)生周期50ms的方波每50ms產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)OUTDXMOVAH,E9HOUTDX,AH59660*（E90CH*（1/1193200））=50msMOVCX,600600*50=30000ms即30s(設(shè)置電機(jī)變向時(shí)間)MOVSI,60006000*50=300000ms即300s（5min）（即電機(jī)和加熱器停止時(shí)間）STIWAIT1:MOVAH,1;判斷是否有按鍵按下INT16HJZWAIT1;無按鍵則跳回繼續(xù)等待，有則退出QUIT:CLIMOVDX,PCI_INTCSR;恢復(fù)PCI卡中斷控制寄存器MOVAX,0000HOUTDX,AXMOVAX,0000H;恢復(fù)INTR原中斷矢量MOVES,AXMOVDI,INTR_IVADDMOVAX,IP_BAK;恢復(fù)INTR原中斷處理程序入口偏移地址MOVES:[DI],AXADDDI,2MOVAX,CS_BAK;恢復(fù)INTR原中斷處理程序入口段地址MOVES:[DI],AXMOVDX,INTR_OCW1;恢復(fù)INTR原中斷屏蔽寄存器的屏蔽字MOVAL,IM_BAKOUTDXSTIMOVAX,4C00H;返回到DOSINT21HMYISRPROCNEAR;中斷處理程序MYISRQUERY:MOVDX,MY8259_OCW3;向8259的OCW3發(fā)送查詢命令MOVAL,0CHOUTDX,ALINAL,DX;讀出查詢字TESTAL,80H;判斷中斷是否已響應(yīng)JZQUERY;沒有響應(yīng)則繼續(xù)查詢DECCXDECSICMPSI,0JZSTOPCMPCX,0JNZEOIMOVDX,MY8255_AINAL,DXANDAL,04HCMPAL,00HJEFZ1JNEFZ2STOP:MOVDX,MY8255_AMOVAL,08HOUTDXCALLSPEAKERDELAY:LOOPDELAYDECBXJNZDELAYCALLSPEAKOFFJMPEOISPEAKERPROC;揚(yáng)聲器子程MOVAX,0533HPUSHAXMOVBX,1MOVDX,MY8253_MODEMOVAL,0B6HOUTDX,AL;寫入控制字POPAXMOVDX,MY8253