硬件报告-定时中断采样与开关控制.docx

计算机硬件技术实践报告题目 定时中断采样与开关控制姓名 专业 自动化（核电运行方向） 班级 学号 上海电力学院自动化工程学院一、 设计题目定时中断采样与开关控制二、 开发目的通过本项课程设计，对计算机硬件课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解计算机硬件课程中讲述的基本原理和概念。本实验要完成的目标是通过电位器W1产生的0-5V电压，8259每2秒中断一次，中断后对0809采样一次，比较0809的采样值，0809的输入值在0-2.5V，4个开关量输出控制的灯全灭，输入值在大于2.5V小于或等于3V时，有一个灯亮，输入值在大于3V小于等于3.5V时2个灯亮，输入值在大于3.5V 小于等于4V时3个灯亮，输入值在大于4V时4个灯亮。三、 小组成员分工及成果廖丽霞 20111537李慧 20111517四、 设计方案以及论证通过电位器W1产生的0-5V电压，8259每2秒中断一次，中断后对0809采样一次，比较0809的采样值，0809的输入值在0-2.5V，4个开关量输出控制的灯全灭，输入值在大于2.5V小于或等于3V时，有一个灯亮，输入值在大于3V小于等于3.5V时2个灯亮，输入值在大于3.5V 小于等于4V时3个灯亮，输入值在大于4V时4个灯亮。五、 硬件原理图（包括芯片的选型介绍）芯片的选型介绍：l 8086主要功能：8086 CPU包括两大部分：EU和BIU BIU不断地从存储器取指令送入IPQ，EU不断地从IPQ取出指令执 行；EU和BIU构成了一个简单的2工位流水线；指令预取队列IPQ 是实现流水线操作的关键（类似于工厂流水线的传送带）。 主要引脚：数据信号线(DB)与地址信号线(AB)： AD7AD0：三态，地址/数据复用线。ALE有效时为地址的低8位。 地址信号有效时为输出，传送数据信号时为双向； A19A16：三态，输出。高4位地址信号，与状态信号 S6-S3分时 复用； A15A8：三态，输出。输出8位地址信号； WR：三态，输出。写命令信号； RD：三态，输出。读命令信号； IO/M：三态，输出。指出当前访问的是存储器还是I/O接口。 高：I/O接口，低：内存； DEN：三态，输出。低电平时，表示DB上的数据有效； RESET：输入，为高时，CPU执行复位； ALE：三态，输出。高：AB地址有效； DT/R：三态，输出。数据传送方向，高：CPU输出，低：CPU输入图1.8086芯片l 8255A主要功能：含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和 锁存/缓冲能力。 可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向（入/出/双向）。主要引脚：连接外设端的引脚：PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7（分别对应A、B、 C三个8位输入/输出端口） 三个端口可通过编程分别指定为输入或输出口。其中，C口即可用作 独立的输入/输出口，也可用作A、B口的握手联络信号(控制信号输 出或状态信号输入)。 图4. 8255芯片l 8259A主要功能：一片8259A可以接受并管理8级可屏蔽中断请求，通过9片8259A 级联可扩展至64级可屏蔽中断优先控制。 对每一级中断都可以通过程序来屏蔽或允许。 在中断响应周期，8259A可为CPU提供相应的中断类型码。 具有多种工作方式，并可通过编程来加以选择。主要引脚：D7D0：双向、三态数据线，与CPU系统总线连接。RD：读信号，输入，低电平有效。当有效时CPU对8259A进行读操作。WR：写信号，输入，低电平有效。当有效时CPU对8259A进行写操作。A0：端口地址选择信号，输入，由8259A片内译码，选择内部寄存器。CS：片选信号，输入，低电平有效。当有效时8259A被选中。 SP/EN：双向信号线，用于从片选择或总线驱动器的控制信号。当8259A工作于非缓冲方式时，SP/EN作为输入信号线，用于从片选择。级联中的从片接低电平，主片接高电平。当8259A工作于缓冲方式时，SP/EN作为输出信号线，用做8259A与系统总线驱动器的控制信号。 INT：中断请求信号，与CPU的中断请求信号相连。INTA：中断响应信号，与CPU的中断应答信号相连。CAS2CAS0：级联信号线，作为主片与从片的连接线，主片为输出，从片为输入，主片通过CAS2CAS0的编码选择和管理从片。IR7IR0：中断请求输入信号，由外设输入。 图5. 8259芯片l 8253A概貌介绍：3个16位的定时/计数器（通道）； 4引脚双列直插式；最高计数频率2MHz； TTL电平兼容；单电源+5V供电。主要构成：计数器(3个)包括：16位初值寄存器(只写)、16位计数寄存器（减1 计数器）、16位锁存寄存器(只读)； 控制寄存器(1个)：存放控制命令字(8位)（只写）； 占用4个地址：3个计数器，1个控制寄存器。主要引线：CLKn：时钟脉冲输入，计数器的计时基准； GATEn：门控信号输入，控制计数器的启停； OUTn：计数器输出信号，不同工作方式下产生不同波形。（n = 02）。 图6.8253内部结构图 图7.8253芯片l ADC0808如下特点：8通道（8路）输入； 8位字长； 逐位逼近型；转换时间100s； 内置三态输出缓冲器（可直接接到数据总线上）。引脚功能：D7D0：输出数据线（三态） IN0IN7：8通道（路）模拟输入 ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道选择） ALE：通道地址锁存 START：启动转换 EOC：转换结束，可用于查询或作为中断申请 OE：输出允许（打开输出三态门） CLK：时钟输入（10KHz1.2MHz） VREF(+)、VREF(-)：基准参考电压 图8.ADC0808芯片l 74HC245主要功能：245是方向可控的八路缓冲器，主要用于实现数据总线的双向异步通信。为了保护脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的并行接口与外部受控设备的并行接口间添加缓冲器。当主控芯片与受控设备之间需要实现双向异步通信时，自然就得选用双向的八路缓冲器了，245就是面向这种需求的。常见于同并口液晶屏、并口打印机、并口传感器或通讯模块等设备的接口上。主要引脚：DIR：为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端 输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端 输出。 第29脚“A”信号输入输出端，A0=B0，A7=B7，A0与B0是一组， 如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，其它类同。如果DIR= “0”OE=“0”则B1输入A1输出，其它类同。 OE：使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时 A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。 图9.74HC245芯片l 74HC138 主要功能：74HC138 作用原理于高性能的存贮译码或要求传输延迟时间短的数据传输系统,在 高性能存贮器系统中,用这种译码器可以提高译码系统的效率。将快速赋能电路用于高速存贮器时,译码器的延迟时间和存贮器的赋能时间通常小于存贮器的典型存取时间,这就是说由肖特基钳位的系统译码器所引起的有效系统延迟可以忽略不计。HC138 按照三位二进制输入码和赋能输入条件,从8 个输出端中译出一个 低电平输出。两个低电平有效的赋能输入端和一个高电平有效的赋能输入端减少了扩展所需要的外接门或倒相器,扩展成24 线译码器不需外接门;扩展成32 线译码器,只需要接一个外接倒相器。在解调器应用中,赋能输入端可用作数据输入端。74HC138集成译码器功能表： 图9.74HC138芯片l 74273（待完善）主要功能：公共时钟复位八D触发器。主要引脚：1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。 图10.74273芯片六、 程序流程图（包括各个子系统和子过程的程序流程）七、 程序清单，要有适当的注释DATA SEGMENT NUM DB 0DATA ENDS STACK SEGMENT STACK DB 200 DUP(0) STACK ENDS DATA SEGMENTCNT DB 1DATA ENDScode SEGMENT codeassumeCS:code,DS:datastart: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,01030H MOV AL,74H OUT DX,AL MOV DX,01010H MOV AX,2000 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,01030H MOV AL,36H OUT DX,AL MOV DX,01000H MOV AX,1000 ;输入为1M频率，且OUT0接CLK1，1M*1000000=1S OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,0220CH MOV AL,8AH OUT DX,AL CLI ;修改中断向量前关中断 MOV AX,0 MOV ES,AX ;es段=0 MOV SI,60H*4 ;设置中断向量96号中断 MOV AX,OFFSET int0 ;中断入口地址;stosw MOV ES:SI,AX ;si=60h*4，存放入口地址 -IP 8086 MOV AX,CS ;seg int0 -CS 8086;stosw; MOV ES:SI+2,AX ;初始化8259 MOV AL,00010011b MOV DX,400H ;ICW1=0001 0011 B /0100 0001 0000 A0=0,D4=1,CS=0 400H OUT DX,AL MOV AL,060h ;060b MOV DX,402h ;ICW2=0110 0000 B /0100 0000 0010 A0=1,CS=0 402H OUT DX,AL MOV AL,1bh ;ICW4=0001 1011 B /1bh OUT DX,AL MOV DX,402h MOV AL,00h ;OCW1,八个中断全部开放00h OUT DX,AL MOV AL,20H ; EOI OUT 20H,AL;MOV DX,400h ;/0100 0000 0000 A0=0,CS=0 ;MOV AL,60H ;OCW2,非特殊EOI结束中断 ;OUT DX,AL ;OCW2可以不赋值 ;完成8259初始化 MOV AL,cnt ;初始cnt=1 MOV DX,0200H ;led的地址 /0010 0000 0000 ,led=0 OUT DX,AL ;开始第一个灯亮 STI ;开中断li: ;8086模型有问题，它取得的中断号是最后发到总线上的数据，并不是由8259发出的中断号;所以造成了要在这里执行EOI的假相，这三句与下面的指令效果是一样的 MOV DX,400H ;CS=0 400H MOV AL,60h ;如果改为其它值，将出错，因为只有60H有中断向量 OUT DX,AL JMP li ;中断服务程序-int0: CLI ;关中断, MOV DX,02208H MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AL,01H OUT DX,AL MOV AL,02H OUT DX,AL MOV CX,10000LOP1: NOP LOOP LOP1WAIT1: IN AL,DX AND AL,10HJZ WAIT1 MOV DX,02204HIN AL,DX CMP AL,0CCH ;大于4VJA MAX CMP AL,0B3H ;大于3.5V且小于等于4VJA MA2 CMP AL,99H ;大于3V且小于等于4VJA MA3 CMP AL,80H ;大于2.5V且小于等于3VJA MIN MOV AL,00H JMP DISPLAYMIN: MOV AL,08H JMP DISPLAYMA3: MOV AL,0CH JMP DISPLAYMA2: MOV AL,0EH JMP DISPLAYMAX: MOV AL,0FHDISPLAY: MOV DX,02200H OUT DX,AL MOV DX,2008H MOV AL,00H OUT DX,AL STI ;开中断 IRET ;返回主程序;-code ENDS END start八、程序运行结果分析与预测 连接好硬件电路图，载入程序后，点击运行键，程序的运行与预期的结果很相近，能很好地完成中断定时采样和开关控制功能。当输入值在0-2.5V，4个开关量输出控制的灯全灭，输入值在大于2.5V小于或等于3V时，有一个灯亮，输入值在大于3V小于等于3.5V时2个灯亮，输入值在大于3.5V 小于等于4V时3个灯亮，输入值在大于4V时4个灯亮。九、结果评述或总结（对实验结果进行分析，对实验过程进行总结，系统改进升 级建议或者提出新的方案等。 通过本次课程设计使大家更加熟练的掌握了微机系统与接口扩展电路的设 计方法，能够熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件 调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。 在课程设计过程中，我们组相互协助，一起讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，通过不断的修改完善，基本完成了相关的课题。实验中，我们对微机相关方面的知识有了更进一步的认识和掌握。学会了运用理论知识来解决实际问题，锻炼了我们在学完本门课后综合应用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力。通过这次的微机原理课程设计实验，使我们更好的掌握8086微机系统中各种芯片的连接方式，以及在8259、 0809等一些应用部件在系统中的应用。不仅如此，在编程的同时也让我们对微机原理课程的理论知识也有了更深刻的巩固和理解，实验技能也有了进一步的提高，作为利用所学理论来解决实际问题方面，我们掌握了分析相对复杂的电路，以及进行对应的程序编程。 总之，通过这次实验，我们认识到了每一个细节都是很重要的，我们要做到认真仔细，真正做到理论联系实际，提高自身分析问题、解决问题的能力 开始 8253计时器1初始化 8253计时器0初始化 8255初始化 8259初始化 中断？ N Y 0808数据采集 采集x4 Y 四个灯亮 N 3.5x4 Y 三个灯亮 N 3x3.5 Y 两个灯亮 N 2.5x3 Y 一个灯亮 N 全灭 N 结束