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1、武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计学 号：课程设计题 目倍频信号发生器的设计学 院专 业班 级姓 名指导教师课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师： 工作单位：自动化学院题 目：倍频信号发生器的分析与设计要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1 .设：有一输入方波信号 f0 （50Hz100Hz）,时钟信号 1MHz。要求输出信号：f1=2f0, f2=4f0 （自动跟踪）。2 .画出简要的硬件原理图，编写程序。3 .撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件
2、设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。时间安排:12 月 26 日-12 月 28 12月29日-1月2日 1月3日-1月7日 1月 8日-1月9日日查阅资料及方案设计编程调试程序撰写课程设计报告指导教师签名:系主任（或责任教师）签名:武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计摘要 11硬件电路的设计思路 21.1 主电路的设计 21.2 中断辅助电路的设计 31.3 存储器设计 51.4 总体设计电路图 52软件部分的设计思路 62.1 系统工作原理 62.2 初始化程序的设计 62.3 主程序的设计 73程序源码 7课程设计小结 10参
3、考文献 11本科生课程设计成绩评定表1汇编语言(AssemblyLanguage)ll面向机器的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符 (Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机 器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。于是汇编语言亦称为符号语言。使用 汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这 种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。汇编程序把 汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。汇编语言对机器语言进行改进的第一步是用一些助记符号代替用0和1描述的某种机器的指令系
4、统，如八进制数、十六进制数以及英语单词的缩写等，称为机器语言的助记符 形式。汇编语言就是在此基础上完善起来的。它改善了机器语言的可读性、可记性，汇编 语言指令与机器语言指令一一对应。汇编语言是能够利用计算机所有硬件特征且能直接用 来控制硬件的一种程序设计语言，是计算机能够提供给用户的最快的且最有效的编程语 言。它要求程序设计者必须掌握计算机的硬件知识，它对那些仅对问题感兴趣的用户无疑 是一个极大的障碍。Altium Designer是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系 统,主要运行在 Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、
5、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了 全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的 质量和效率大大提高。关键词：汇编语言 汇编程序汇编流程框图武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计1硬件电路的设计思路1.1 主电路的设计intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及 功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异。8253中各通道可有6种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。工作方式3被称作方波发生器。任一通道工作在方式 3,只在计数值n为偶数， 则可输出重复周
6、期为n、占空比为1: 1的方波。进入工作方式3, OUTi输出低电平， 装入计数值后，OUTi立即跳变为高电平。如果 当GATE为高电平，则立即开始减“1”计数，OUTi保持为高电平，若n为偶数，则当 计数值减到n/2时，OUTi跳变为低电平，一直保持到计数值为“ 0”，系统才自动重新置入 计数值n,实现循环计数。这时 OUTi端输出的周期为nXCLKi周期，占空比为1:1的方 波序列；若n为奇数，则OUTi端输出周期为nXCLKi周期，占空比为(n+1)/2)/(n-1)/2) 的近似方波序列。如果在操作过程中，GATE变为无效，则暂停减“1”计数过程，直到GATE再次有效，重新从初值n开始
7、减“l”计数。如果要求改变输出方波的速率，则CPU可在任何时候重新装入新的计数初值 n,并从下一个计数操作周期开始改变输出方波的速率。用8086作为系统的CPU,与8253连接作为主电路部分，8253工作在方式3,作为方 波发生器，将输入信号f0输入到通道0的GATE端，GATE1和GATE0分别作为二倍频 和四倍频方波信号的输出端。A1A0:端口选择信号，由CPU输入。8253内部有3个独立 的通道，加上控制字寄存器，构成 8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读/写操 作3对控制字寄存器进行写操作。这4个端口地址由最低2位地址码A1和A0来选择。CS#-一片选彳S号，由CPU输入，
8、低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成，RD#、WR#读/写控制命令，由CPU输入，低电平有效。RD#效时，CPU读取由 A1A0所选定的通道内计数器的内容。 WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器 中，或者是将方式控制字写入控制字寄存器中。CPU对8253的读/写操作。数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道，读/写控制分别连接系统的IOR# 和IOW#,由CPU控制着访问8253的内部通道。接收CPU送入的读/写控制信号， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功能。8253的控制字的格式如表1.1所示，8253的弓I脚图 如图1-1所示。D7D6D5D4D
9、3D2D1DOCLkDOUTDGATBOGND17 24223322421520825319181716101112151413O-R -K2VCWRDISA1ADCLOUT2 GATE2 CLK1OUT1 OATE1表1.1 8053控制字的格式CS#RD#WR#A1A0操作01000写计数器001001写计数器101010写计数器201011写控制计算器00100读计数器000101读计数器100110读计数器200111无操作1XXXX非选中011XX无操作图1-1 8253引脚图1.2 中断辅助电路的设计8259A是专门为了对8085A和8086/8088进行中断控制而设计的芯片，它是
10、可以用程序控制的中断控制器，其主要功能如下：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。单个8259A能管理8级向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联 成64级的向量优级中断系统。8259A有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的 设定是在初始化时通过软件进行的。在总线控制器的控制下，8259A芯片可以处于编程和操作状态，编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯
11、片进行初始化编程的状态。8259A有4个初始化命令字ICW1ICW4,它们按照一定的顺序送入，用于设置8259A 的初始状态。无论何时，当微处理器向8259A发送一条A0=0和D4=1的命令时，这条命令就译码为ICW1 o A0=0和D4=1是ICW1的标识位！利用A0=0,D4=1对ICW1寻址。 在对8259A用初始化命令字进行初始化后，就进入工作状态，准备好接收IR输入的中断请求信号。在8259A工作期间，可通过操作命令字来使它按不同的方式进行操作。操作 命令字是在应用程序内部设置的。操作命令字共有三个，可以独立使用。中断辅助电路主要用可编程中断控制器 8259A与8086CPU配合实现
12、，8259采用最简 单的连接方式，当输入信号到下跳沿时通过8259A向CPU发出中断请求，中断服务程序读出CTC2的计数值。8259A的弓|脚图如图1-2所示。A259A3 INTA 1ft；Z) IR6J IR4 3tA3 1R? R1 口用。3SP/EN3 CAS 2图1-2 8259A引脚图1.3 存储器设计HM6116是一种 2K*8位的高速静态CMOS随机存取存储器ROM存储器用27256(32K*8),其引脚图如图1-3所示。RAM存储器用6116(2K*8),引脚图如图1-4所示。VPPC 1A12C 2A7CA6 CA5 LA4匚A3CA2匚A1匚A0匚DOOCDOI CD02
13、CVSS匚272625232221201019II131418171615:VDD ：A14 2 A13 2 A8 3A9 J AllJoe 3A10 2CS 2DO7 3DO6 JDO5JDO4 3DO311图1-3 27256引脚图JD- - O 8 7 6 5 4 VDA8A9丽OE里CEg Muoebos1/04 1 口 1 1 1 1 一J 1 rm 口 1 -J 0 9876543 2 1- 1111 1 i-9:90 12 1 2345 6789111 crLCLCrLLCL rL Q 7 6543210 123s AAIAAAAAAPQ24232221图1-4 6116引脚图1
14、.4 总体设计电路图将主电路、中断辅助电路、储存器电路等部分连接起来，运用 Altium Designer软件画 出，构成系统原理图，其中，8086CPU工作在最小工作模式下，8253的通道2输入时钟信1-5所示。1. -:Mu 芸 黑皿 土 H，出11工y 口却TtMM不 它仃农由?图1-5倍频系统原理图.一:;:工：1JL1JM ititn- rj siUZIZNHHHBl!* hXJU川Jd同JdMIJdjdJJi期由小小 a a号，系统实现倍频信号发生的功能。倍频信号发生系统原理图如图2软件部分的设计思路2.1 系统工作原理由于8253计数器工作在方式2或者方式3时均只能作为分频器，所
15、以要想 8253能够 实现倍频信号发生的功能，不能将 8253按常规方式使用，联想到计数通道门级(GATE) 的作用，可以将8253计数器设置为工作方式3,然后将输入信号f0输入通道2的门级， 时钟信号正常输入三个计数通道的 CLK端。于是，在f0上升沿的时候通道2正常计数， 下降沿的时候，输入信号通过 8259向8086CPU发出中断请求，中断服务程序读出CTC2的计数值，设为a,该值等于f0的T/2,由于时钟频率为1MHz,故每个计数脉冲代表1us。 于是可以算出f0的周期为2* (FFFFH-a),于是f1的周期为1/2To, f2的周期为1/4To,将 T1 , T2分别设置到CTC1
16、和CTC0中，再配合其他的一些器件，即可使得通道 1和通道0 分别输出两倍频和四倍频信号的设计要求。2.2 初始化程序的设计开机及复位入口的地址设置为 7FF0H,编程时可用ORG伪指令定位。中断向量表设 置在0000:0000H0000:03FFH区间内，可用其中的任何一个类型号，在初始化程序段中对 其进行设置（CS:IP）。8253的初始化编程内容：一是首先向控制寄存器写入控制字，以选定计数通道（三个 中之一），规定该计数的工作方式和计数方式以及计数初值的长度和装入顺序（初值写入 方式）；二是向已选定的计数器按控制字的要求写入计数初值，8253在初始化程序段忠全部设置成工作方式3。其中CT
17、C2的计数初值为：FFFFH。中断服务程序需要先锁存CTC2 的计数值，再读取CTC2的计数值。2.3 主程序的设计主要包含以下四点获得f0的二分之一周期 T0/2=FFFFH- CTC2的计数值（2）获得fl的周期 T1 = 1/2（FFFFH- CTC2的计数值）（3）获得f2的周期 T2= 1/4（FFFFH- CTC2的计数值）（4）将T1,T2分别设置到CTC1和CTC0中。3程序源码DATA SEGMENTINTA00 DW 6000INTA01 DW 6001DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS: CODE, DS: DATAORG 7FF0HSTART:
18、MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AL,13HMOV DX,INTA00 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,INTA01 OUT DX,AL MOV AL,01H MOV DX,INTA01OUT DX,AL MOV AL,0B6H MOV DX,4003H OUT DX,AL MOV AX,0FFFFH MOV DX,4002H OUT DX,AL MOV AL,AH MOV DX,4002H OUT DX,AL MOV AL,76H MOV DX,4003H OUT DX,AL MOV AL,36H MOV DX,4003H OUT DX,AL MAIN
19、: MOV AX,0FFFFHMOV BX,CX SUB AX,BX SHR AX,1 MOV BX,AX MOV DX,4001H OUT DX,AL MOV AL,AH MOV DX,4001H OUT DX,AL MOV AX,BX SHR AX,1 MOV DX,4000H OUT DX,AL MOV AL,AH MOV DX,4000H OUT DX,AL STI JMP MAIN INTV: MOV AL,86HMOV DX,4003H OUT DX,AL MOV AL,0B6HMOV DX,4003HOUT DX,ALMOV DX,4002HIN AL,DXMOV CL,AL M
20、OV DX,4002H IN AL,DX MOV CH,AL IRETMOV AH,4CHINT 21HCODE ENDS END START课程设计小结通过这次课程设计，我对自己所学的微机原理与接口技术有了更为深刻的认识， 主要有以下几点：(1)在本次课程设计中，从给出题目到想到主要的试验原理，到收集各式各样的资料， 我都花了比较大的心血，时间过的很快，通过本次课程设计，我对课本理论知识的认识进 一步的加深了，同时也提高了我对于 8253计数器芯片，8259芯片等等器件的理解，同时 要注意到系统只能检查语法错误，逻辑错误要运行后检查。通过这一系列的分析，让我对微机原理与接口技术课上学的知识有
21、了更深入的了解，对今后处理实际问题打下了良 好的基础。(2)通过本次课设，我认识到了，汇编语言虽然繁琐，但是由于汇编语言与机器语指令 一一对应，对了解8086CPU及其他微处理器的结构有很大的帮助(3)通过此次课设，我的动手能力和查阅资料、信息检索的能力有了更好的加强。(4)通过此次课设，我的论文撰写的能力又有了加强。对Microsoft Word有了更深的了解，绘图排版更熟练了。(5)通过与同学的协同合作，我认为自己的合作能力也有了一定的提高。(6)当然本次课设还有些不足，比如只考虑了小写字母的识别，没有考虑到大写字母的 识别，我在课设之后的时间里，想办法将这些问题修正。参考文献1钱小捷.微
22、机原理与借口技术.机械工业出版社，20082宋彩莉.汇编语言程序设计学习指导.西安交通大学版，20073沈美明.IBM-PC汇编语言程序设计.清华大学出版社，20084求伯君.新编深入DOS编程.学苑出版社，19975刘教瑜.单片机原理及应用.武汉理工大学出版社，20116彭虎.，周佩玲.微型计算机原理与应用.电子工业出版社，2008本科生课程设计成绩评定表姓 名性 另IJ专业、班级课程设计题目：倍频信号发生器的分析与设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：评定项目评分成绩1.选题合理、目的明确（10分）2.设计方案正确、具有可行性、创新性（20分）3.设计结果（20分）4.态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）5.设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（10分）6.答辩（25分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：