微機原理課設(shè) 數(shù)字頻率計的設(shè)計

1、實驗題目：數(shù)字頻率計的設(shè)計1.設(shè)計目的 通過數(shù)字頻率計的設(shè)計，使同學(xué)們進一步掌握：(1) 8086/8088匯編語言程序的設(shè)計和調(diào)試；(2) 信號頻率的數(shù)字測量方法；(3) 定時計數(shù)器8253的基本工作原理和應(yīng)用；(4) 微機基本應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法；2.設(shè)計內(nèi)容利用微機原理實驗裝置，設(shè)計并實現(xiàn)一個信號頻率測試系統(tǒng)，要求頻率測量范圍不小于5HZ50HZ，測量誤差不大于1HZ，并將測得的頻率顯示在LED數(shù)碼顯示器上。3.設(shè)計要求(1) 針對實驗裝置已有條件，設(shè)計頻率測量原理線路；(2) 編制相應(yīng)的測試軟件，實現(xiàn)頻率測量；(3) 實際上機調(diào)試，完成綜合實驗；(4) 編寫設(shè)計說明書（含原理圖，程序及說

2、明，實驗方法，過程及結(jié)果）。4.方案設(shè)計及其說明4.1硬件電路設(shè)計在硬件電路部分我們主要采用的芯片有8088，8253，8259，74LS138等。基本工作原理如下：首先由8253芯片的定時/計數(shù)器CT1的OUT1端產(chǎn)生10ms的方波再將OUT1與定時/計數(shù)器CT0的CLK0端級聯(lián)使OUT0端產(chǎn)生1s（測高頻）或10s（測低頻）方波計時，定時/計數(shù)器CT2的CLK2端接收待測信號進行計數(shù)，OUTO端口將計時信號輸出到8259芯片的IR7口使8259芯片產(chǎn)生中斷。中斷產(chǎn)生后，CPU將從CT2中讀出計數(shù)值并轉(zhuǎn)化為頻率值并在數(shù)碼管顯示該頻率值。具體測量方法如下：當(dāng)CLK2接收到的待測信號為高頻率的脈

3、沖信號時，令計時為1s，即每秒產(chǎn)生一次中斷，即OUT1生成10ms的方波，OUT0出來的便是1s的方波。利用M法可以知道，在下一個1s到來的時候可以測出1s經(jīng)過的CLK2的基本脈沖數(shù)為M，則被測頻率f=M,此時將M轉(zhuǎn)換為十進制顯示在數(shù)碼管上即可。當(dāng)CLK2接收到的待測信號為低頻率的脈沖信號時，此時設(shè)定中斷定時時間為10s，即OUT1生成的依舊是10ms的方波，OUT0生成10s方波脈沖。在下一個中斷來臨時，記下CLK2經(jīng)過的脈沖數(shù)M個，利用T法可以知道所測的頻率f=M/10，轉(zhuǎn)換為十進制顯示在數(shù)碼管上。4.1.1計時部分 8253的CT0和CT1級聯(lián)產(chǎn)生出1秒的方波?；鶞?zhǔn)時鐘信號是CT1的CL

4、K1自帶的內(nèi)部晶振1.8432MHZ。當(dāng)CT1寫入初值18432時， OUT1即可輸出10ms的方波信號再輸入給CLKO。CT0寫初值100（1000）從OUT0輸出1s（10s）的脈沖時鐘信號?？刂谱秩缦拢篊TO:00110110 定時計數(shù)器0 先低8位再高8位讀寫 工作方式3 二進制CT1:01110110 定時計數(shù)器1 先低8位再高8位讀寫 工作方式3 二進制4.1.2計數(shù)部分用8253的CT2產(chǎn)生計數(shù)。CLK2是待測信號脈沖的輸入端。OUT2懸空不接線。初值定為65535，即從65535開始，每一個脈沖周期自減一?？刂谱秩缦拢篊T2:10110000定時計數(shù)器2 先低8位再高8位讀寫

5、工作方式0 二進制4.1.3片選尋址部分實驗中用了8253和8259兩片芯片。故需要進行地址的片選。8259的地址是FFE0H FFE3H。對應(yīng)的各地址線如下：A19A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址11111100000FFE0H11111100001FFE1H11111100010FFE2H11111100011FFE3H對應(yīng)的片選接74LS138的Y0口8253的地址是FFF8H FFFBH。對應(yīng)的各地址線如下：A19A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址11111111000FFF8H11111111001FFF9H11111111010FFFAH11111111011

6、FFFBH對應(yīng)的片選接74LS138的Y6口4.1.4中斷部分將8253的OUT0的計時信號給8259的IR7口產(chǎn)生中斷。寫入控制字令接收到上升沿產(chǎn)生中斷。通過實驗箱的內(nèi)部已接好的輸出電路給數(shù)碼管顯示。4.1.5硬件線路圖（1）電路原理圖D0-D7 A1A0 A2A3A4 D0-D7 GATE1 CLK1 OUT1A1 A0 CLK0 GATE0 OUT0 CLK2CS OUT2 GATE2AB Y6C Y0CS IR7數(shù)碼管顯示待測信號+5V+5V+5V80888253825974LS138（2）完整電路圖（見附頁）TT1=18432TT2=100T1T2=1000T1每10s上升沿產(chǎn)生中斷

7、每1s上升沿產(chǎn)生中斷每次中斷之內(nèi)經(jīng)過的脈沖個數(shù)M，則被測頻率F=M4.1.6操作時序圖 CLK1:(時基信號)OUT1:（10ms方波 ）OUT0:(1S方波)OUT0:(10S方波)INTR1:(1S中斷)INTR2:(10S中斷)CLK2:(被測信號)4.2軟件電路設(shè)計軟件部分共劃分為如下幾個模塊：1. 8253芯片定時模塊2. 8253芯片計數(shù)模塊3. 8259芯片中斷模塊4. 顯示模塊4.2.1軟件流程圖主程序： 開始數(shù)碼管初始化8259初始化8253初始化關(guān)中斷定時計數(shù)初值開中斷等待中斷顯示結(jié)束開始寫初始命令I(lǐng)CW1寫初始命令I(lǐng)CW2寫OCW1RET 8259初始化子程序開始8253

8、初始化子程序?qū)慍T0控制字置CT0初值寫CT1控制字置CT1初值RET8259中斷子程序開始關(guān)中斷讀取CT2鎖存值并得到對應(yīng)頻率值高頻顯示模式 N YAX2000AX2000N Y N Y高頻模式轉(zhuǎn)為低頻模式低頻模式轉(zhuǎn)為 高頻模式高頻模式顯示低頻模式顯示關(guān)中斷循環(huán)顯示斷點恢復(fù)開中斷結(jié)束二進制-十進制轉(zhuǎn)化子是否除盡？RET初始化清零SI SI-1SI SI+5程序（高頻）開始AX/10 余數(shù)存入SI N Y二進制十進制轉(zhuǎn)化子程序（低頻）開始初始化清零SI SI+5AX/10 余數(shù)存入SISI SI-1AX/10 余數(shù)帶小數(shù)點存入SISI SI-1AX/10 余數(shù)存入SI是否除盡？RET N Y4

9、.2.2源程序代碼（見附頁）5試驗中出現(xiàn)問題及解決方法 在實驗硬件接線成功將完整程序裝載后進行測試時候發(fā)現(xiàn)測試不出來數(shù)據(jù)，經(jīng)過小組成員討論認為可能是高低頻計算轉(zhuǎn)換算法有問題，于是我們決定不論高低頻都用M法測量定時一秒發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果是正確的，但誤差過大，于是將定時時間設(shè)為十秒，采用有小數(shù)點顯示算法測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果都是亂碼，經(jīng)過小組成員討論認為是實驗箱有問題于是換了一臺試驗箱測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)送給CT2的待測信號是由74LS393的T6、T7給出的時，測量結(jié)果是正確的，但當(dāng)由函數(shù)發(fā)生器給出待測信號時測量結(jié)果是亂碼，經(jīng)過老師知道我們知道了函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號是由負值的需要調(diào)整才可產(chǎn)生正確的信號，

10、經(jīng)調(diào)整函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生正確方波信號后測得正確的結(jié)果。6. 實驗結(jié)果及分析 用函數(shù)發(fā)生器給頻率計輸入方波信號，可較精確的測得信號頻率。測量范圍為0.1Hz 65534Hz，經(jīng)與函數(shù)發(fā)生器比較，測量誤差為高頻1Hz，低頻0.1Hz。 部分測量結(jié)果如下表：高頻待測（Hz）4450531165259222036實測（Hz）4450631166259232035低頻待測（Hz）7.832.8121.91034.9實測（Hz）7.732.7121.81035.07. 課程設(shè)計心得體會 為期兩周的微機原理課程設(shè)計結(jié)束了，在這兩周的時間里使我學(xué)到了許多東西，首先通過此次課設(shè)，加強了我們的動手、思索和解決問題的能

11、力，也加深了對在課本上所學(xué)理論知識的理解，特別是更加熟悉了對常用芯片比如8253,8259,74LS138等的應(yīng)用，同時在這次課設(shè)中也加深了我對匯編語言的理解更掌握了8086 的調(diào)試環(huán)境，使我能更好地將在課本上學(xué)到的的理論知識與實踐相結(jié)合，同時在課設(shè)過程中查閱了許多資料從而更加拓寬了我的知識面，在這次課設(shè)中也使我更加熟練地掌握了示波器的運用，同時也學(xué)會了函數(shù)發(fā)生器的使用。 在這次課設(shè)中也使我更加明白了團隊合作的重要性，在課設(shè)過程中我們遇到了許多問題但經(jīng)過與組員們探討都一一解決了，課設(shè)的成功離不開組員們的配合與指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，在此感謝各位組員的配合與老師的悉心指導(dǎo)。附頁：源程序代碼CODE

12、SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE ORG 3400HH8: JMP P8259ZXK EQU 0FFDCHZWK EQU 0FFDDHLED DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;09 DB 040H,079H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H,0FFH ;0.9.BUF1 DB ? ;定義緩沖區(qū)用于存放高低頻的選擇值BUF DB ?,?,?,?,?,? ;定義緩沖區(qū)存放數(shù)碼管要顯示的頻率值Port0 EQU 0FFE0H ;8259首地址Port1 EQU 0

13、FFE1H ;8253首地址P8259: CLI ;關(guān)中斷 CALL WP ;數(shù)碼管初始狀態(tài)為0 MOV AX,OFFSET INT8259;獲得中斷服務(wù)程序入口地址 MOV BX,003CH MOV BX,AX MOV BX,003EH MOV AX,0000H MOV BX,AX ;以上是寫中斷向量表 CALL FOR8259 ;對8259初始化設(shè)置 CALL FOR8253 ;對8253初始化設(shè)置 CALL FOR8253X ;對頻率范圍進行設(shè)置 MOV SI,OFFSET BUF1 MOV AL,01H MOV SI,AL ;默認為高頻 STI PPP: CALL DIS JMP PP

14、P ;循環(huán)顯示等待中斷;8259初始化;-FOR8259:MOV AL,13H ;上升沿產(chǎn)生中斷(ICW1) MOV DX,Port0 OUT DX,AL MOV AL,08H ;ICW2的設(shè)置 MOV DX,Port1 OUT DX,AL MOV AL,09H ;ICW4的設(shè)置 OUT DX,AL MOV AL,07FH ;設(shè)置IR7為中斷源，并且屏蔽其它的中斷源 OUT DX,ALRET;-;8253初始化（一秒信號）;-FOR8253: MOV DX,0FFFBH MOV AL,36H ;0011 0110 CT0，方式3 OUT DX,AL MOV AL,76H ;0111 0110

15、CT1，方式3 , OUT DX,AL MOV DX,0FFF9H MOV AX,18432 ;CT1置初值 產(chǎn)生10ms方波 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,0FFF8H MOV AX,100 ;CT0置初值100產(chǎn)生1s定時信號 OUT DX,Al MOV AL,AH OUT DX,ALRET;-;8253初始化（十秒信號）;-FOR8253b:MOV DX,0FFFBH MOV AL,36H ;CT0，方式3 OUT DX,AL MOV AL,76H ;CT1，方式3 OUT DX,AL MOV DX,0FFF9H MOV AX,18432 ;

16、CT1置初值產(chǎn)生10ms方波 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,0FFF8H MOV AX,1000 ; CT0置初值1000產(chǎn)生10S定時信號 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL RET;-;控制CT2計數(shù),設(shè)置頻率范圍;-FOR8253X: MOV DX,0FFFBH ;控制口地址 MOV AL,0B0H ;CT2，方式0 OUT DX,AL MOV DX,0FFFAH ;CT2地址 MOV AX,65535 ;T2計數(shù)的最大值 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV CX,10 ;延時GOOD:

17、LOOP GOODRET;-;二 十進制轉(zhuǎn)化（高頻無小數(shù)點，利用了M法測量）;-BTRO: MOV CL,6 XOR CH,CH XOR DX,DX MOV BX,10 MOV SI,OFFSET BUF ADD SI,5 ;從低位到高位存儲NEXT: DIV BX MOV SI,DL ;除以10的余數(shù)存放低位 DEC SI AND AX,AX JZ STOP ;判斷是否除盡 MOV DL,0 ;將存放余數(shù)的清零 LOOP NEXTSTOP: RET;- ;二 十進制轉(zhuǎn)化（低頻有小數(shù)點，利用了T法測量）;-BTROb:MOV CL,3 XOR CH,CH XOR DX,DX MOV BX,10

18、 MOV SI,OFFSET BUF ADD SI,5 ;使其從數(shù)碼管的低位開始顯示 DIV BX MOV SI,DL DEC SI MOV DL,0 ;將存放余數(shù)的清0 DIV BX ADD DL,10 ;查表將該位的小數(shù)點顯示出來 MOV SI,DL DEC SI AND AX,AX ;檢測商是否為0，若為0程序跳出，否則繼續(xù) JZ STOP1 MOV DL,0NEXT1: DIV BX MOV SI,DL DEC SI AND AX,AX JZ STOP1 MOV DL,0 LOOP NEXT1 ;由于數(shù)碼管只能顯示5位，則CL=3STOP1: RET;-;8259的中斷子程序;-INT

19、8259: PUSH AX PUSH DX PUSH BX ;斷點保護 CLI MOV DX,0FFFBH MOV AL,80H OUT DX,AL ;鎖存CT2的值，方便下面讀取CT2接口的值 MOV DX,0FFFAH IN AL,DX MOV Bl,AL IN AL,DX MOV BH,AL ;讀取CT2的值,此時值為剩余的計數(shù)值 MOV AX,BX MOV DX,65535 SUB DX,AX ;將讀取CT2的值轉(zhuǎn)化為頻率值 MOV AX,DX PUSH AX ;保護頻率值 MOV SI,OFFSET BUF1 MOV BL,SI CMP BL,1 ;判斷新頻率進來之前的顯示模式 JN

20、Z DIPIN ;低頻跳轉(zhuǎn)，高頻繼續(xù)向下執(zhí)行 CMP AX,2000 JB OTHER ;若小于2000，測的頻率為低頻，跳轉(zhuǎn)，否則繼續(xù)向下GOM: CALL FOR8253X CALL WP POP AX CALL BTRO ;將頻率值轉(zhuǎn)化為十進制，無小數(shù) JMP X59DIPIN: CMP AX,20000 ;低頻時，判斷是否為高頻 JNB OTHER2 ;大于20000則為高頻，跳轉(zhuǎn)GOM2: CALL FOR8253X CALL WP POP AX ;出棧 CALL BTROb ;將頻率值轉(zhuǎn)化為十進制，此時帶有小數(shù) JMP X59OTHER: CALL ANTHER ;調(diào)用高頻轉(zhuǎn)低頻程序,設(shè)定標(biāo)志位和中斷時間(10s) JMP GOMOTHER2: CALL ANTHER2 ;調(diào)用低頻轉(zhuǎn)高頻程序,設(shè)定標(biāo)志位和中斷時間(1s) JMP GOM2X59: MOV AL,20H MOV DX,Port0 OUT DX,AL ;中斷響應(yīng)后，將ISR相應(yīng)位清0 MOV CX,0050H ;置循環(huán)顯示的次數(shù)XX59: PUSH CX CALL DIS ;調(diào)用顯示程序，將頻率值顯示在數(shù)碼管上