1、武漢理工大學微機原理與接口技術課程設計說明書 學 號： 012課 程 設 計題 目電動門控制系統設計學 院機電學院專 業機械工程及自動化班 級機自0901姓 名指導教師吳彥春2011年12月15日30編號：0601課程設計任務書學生姓名： 專業班級： 機自0901 指導教師： 工作單位： 機電學院 題 目: 電動門控制系統設計初始條件：1. 選用8088最小模式；2. 內存芯片使用2片6116（2k8），1片2732（4k8）eprom；3. 8255、8259、74ls138、若干繼電器、三相交流電機，實現開關和暫停功能；4. 8255、8259的片選信號線分別接74ls138的y1、y2引

2、腳；5. 其他必須的配套元件。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1. 查閱參考資料，自學相關元件的內部結構、工作方式或初始化編程過程；2. 完成微機基本系統及其擴展接口電路設計，繪制微機系統硬件接線原理圖；3. 繪制匯編源程序流程圖；4. 編寫匯編源程序，包括初始化和監控工作程序；5. 撰寫設計說明書，設計說明書字數不少于5000字，具體要求見附錄。時間安排：序號內容所用時間（天）1查閱資料，學習相關芯片知識22系統及擴展電路硬件設計23初始化程序和應用程序設計24相關硬件電路和程序調試25課程設計答辯1合計9指導教師簽名： 2011年 11 月

3、 20日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日摘 要微機原理與接口技術是以微機為對象，研究其工作原理及其內部各個硬件之間的關系，和微機對信息的加工過程的一門綜合性課程。微處理器是現代生活之中不可缺少的部分，不論是在工商業，教育，交通運輸等領域，微處理器都起到不可代替的作用。本文主要研究在8086cup最小工作模式下，運用8255、8259三種可編程芯片，和6116、2732存儲器設計出電動門控制系統。用74ls138譯碼器進行地址譯碼和數據譯碼，利用8259可編程中斷控制器接收并控制管理外部產生的中斷請求信號，經8086cpu進行處理，再由8255并行接口輸出給外部電機執行動作。本文從硬件接口

4、線路、軟件編寫對系統進行研究，該系統最大優點在于可以根據不同需要，靈活運用不同原件來實現不同的響應程序，編程簡便，原理簡單。關鍵字：8086cpu最大模式，8259，8255，led顯示器目錄1.概述61.1課題及分析62.總體設計62.1設計方法與步驟62.2總體布局72.3功能框圖83. 主要芯片簡介83.1 8086cup介紹83.1.1 8086最大模式的典型配置83.1.2 8086最大模式管腳功能93.2 8255可編程并行接口芯片簡介:103.3 8259可編程中斷控制器113.4 8259可編程中斷控制器123.5 led數碼管133.6 74ls48譯碼器143.7 74ls

5、138譯碼器154.譯碼方式及地址范圍計算164.1芯片選擇164.2地址譯碼方式：164.3各芯片端口地址164.3.1 ram,rom芯片地址：164.3.2 8259、8253、8255端口地址設計：174.3.3中斷向量表185.接口電路設計185.1電路設計185.1.1 8253電路設計185.2計數電路設計195.2.1電路簡圖195.2.2 電路原理195.3總電路設計（見圖紙）195.4初始化程序206.程序設計216.1程序流程圖216.2系統程序及相關子程序（見附錄）227.小結22附錄一（主程序）23附錄二（中斷子程序）25參考文獻27致謝281.概述1.1題目分析 本

6、系統要求使用8088cpu的最小模式，以及8255，8259、74ls138、若干繼電器、三相交流電機，實現電動門的開關和暫停功能。為實現此功能，需要具備以下知識： 掌握、了解8086最小模式的工作情況與特點，理解其與最大模式的區別。 掌握、了解8255、8259的工作原理，及其工作方式的特點，并運用做學知識掌握各芯片的初始化編程。 了解中斷系統、中斷請求、中斷源、中斷判優等概念，掌握向量中斷響應和處理過程，包括實現中斷及返回，優先權排隊，中斷嵌套。 了解并掌握8255可編程并行接口的不同工作方式及端口應用。 掌握步進電機及繼電接觸器的工作原理及特點。2. 總體設計2.1設計方法與步驟 學習各

7、個芯片功能和作用，結合任務要求設定8255及8259的工作方式。 通過要求的通過74ls138譯碼實現各存儲器及8255,8259芯片的地址譯碼，選擇8255的a口為外部輸出端口，b口為外部輸出端口。 根據設想畫出接口電路圖，并設計各芯片的端口地址。 設計中斷源：（1）ir0：由一個開關提供中斷信號，當打開電動門時，該信號有效，輸入一個高電平信號。(2) ir1：由一個開關提供中斷信號，當關閉電動門時，該信號有效，輸入一個高電平信號。 這個系統的開始運行由設置在8086reset上的開關控制。 根據端口地址，各芯片實現的功能，工作方式，編寫初始化程序和中斷子程序。 在電腦上進行程序調試。2.2

8、總體布局74ls1388088cpu82558259開門按鈕開門關門按鈕關門圖1系統總體功能實現圖2.3功能框圖8088cpu地址譯碼器存儲器（ram，eprom）可編程芯片（8255、8259）電磁繼電器數據譯碼器電動機圖2電動機開關門功能實現圖3. 主要芯片簡介3.1 8086cup介紹3.1.1 8086最大模式的典型配置 8086管腳圖3.1.2 8086最小模式管腳功能（1）ad15ad0：分時復用的地址/數據引腳，具有雙向、三態功能。在總線周期的第一個時鐘周期t1用來輸出要訪問的存儲單元或i/o端口的低16位地址a15a0。（2）a19a16/s6s3：地址，狀態服用的引腳，三態輸

9、出。在8088執行指令的過程中，某一時刻從這4個引腳上送出地址的最高4位（a19a16）。而在另外的時刻，這4個引腳送出狀態信號s6s3。這些信息狀態里，在其它時鐘周期，則用來輸出狀態信息。（3）bhe/s7：高8位數據總線允許/狀態復用引腳，三態輸出，低電平有效.bhe0表示數據總線高8位ad15ad8有效，即8086使用了16根數據線。用作選體信號，與最低位地址線a0配合，表示當前總線使用情況。s7用來輸出狀態信息，在8086芯片設計中未被賦予實際意義。（4）rd：讀信號，三態、輸出。低電平有效時，表示當前cpu正在對存儲器或io端口進行讀操作。（5）ready：準備就緒信號，輸入，高電平

10、有效。ready1時，表示cpu訪問的存儲器或i/o端口已準備好傳送數據，馬上可以進行讀寫操作。（6）test：測試信號，輸入，低電平有效。引腳用于多處理器系統中，實現8086與協處理器間的同步。（7）intr：可屏蔽中斷請求信號，輸入，電平觸發，高電平有效。（8）nmi：不可屏蔽中斷請求信號，輸入，上升沿觸發。（9）reset：復位信號，輸入，高電平有效。cpu復位后，從ffff0h單元開始讀取指令。（10）clk：主時鐘信號，輸入。（11）mn/mx：工作方式選擇信號，輸入。mn/mx1，cpu工作在最小模式下；mn/mx0，cpu工作在最大模式下。（12）電源線vcc和地線gnd：808

11、6只需單一的+5v10%電源，由vcc端輸入，gnd是接地端。（13）2、1、0：總線周期狀態信號，三態輸出。在最大模式系統中，它用來作為總線控制器8288的輸入，經譯碼后產生7個控制信號。s0,s1,s2狀態編碼表（14）rq/gr0和rq/gr1：總線保持請求信號輸入/總線請求允許信號輸出，雙向、低電平有效。其含義與最小模式下hold和hlda兩個信號類同。（15）lock：總線封鎖信號，三態輸出，低電平有效。有效時，表示cpu不允許其它總線控制器占用總線。（16）qs1、qs0：指令隊列狀態，輸出。qs1,qs0編碼集其功能8255管腳圖3.2 8255可編程并行接口芯片簡介:8255可

12、編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即a口、b口和c口，對應于引腳pa7pa0、pb7pb0和pc7pc0。其內部還有一個控制寄存器，即控制口。通常a口、b口作為輸入輸出的數據端口。c口作為控制或狀態信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個端口包含一個4位鎖存器。它們分別與端口ab配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態信號輸入。8255可編程并行接口芯片工作方式說明:方式0：基本輸入輸出方式。適用于三個端口中的任何一個。每一個端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。方式1：選通輸入輸出方式。這時a口或b口的8位外設線用作輸入或輸出，c口的4條線中三條用作數據傳輸

13、的聯絡信號和中斷請求信號。方式2 ：雙向總線方式。只有a口具備雙向總線方式，8位外設線用作輸入或輸出，此時c口的5條線用作通訊聯絡信號和中斷請求信號。3.4 8259可編程中斷控制器一片8259可以管理8級中斷，通過多片級聯可擴展至64級；每一級都可單獨被屏蔽或允許。8259在中斷響應周期，可提供相應的中斷向量號；8259設計有多種工作方式，可以通過編程來選擇，以適應不同的應用場合。它的主要功能有：1.具有8級優先權控制，通過級連可擴展至64級優選權控制。2.每一級中斷都可以屏蔽或允許。3.在中斷響應周期，8259可提供相應的中斷向量，從而能迅速地轉至中斷服務程序。8259是可編程的中斷控制器

14、。當有一條或若干條中斷請求輸入線（irq1irq7）變高，如果沒有中斷程序在運行， 則執行此中優先級最高的中斷，如果有中斷程序在運行，那么則將正在運行的程序的中斷優先級與中斷申請信號的優先級比較，如申請信號的優先級低，則掛起正在運行的程序，轉而執行優先級高的中斷程序；反之則不做響應。3.5 led數碼管數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管；按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數碼管。共陽數

15、碼管在應用時應將公共極com接到+5v，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極com接到地線gnd上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。3.6 74ls48譯碼器74ls48芯片是一種常用的七段數碼管譯碼器驅動器，在與8255，led相接，它只需4根線輸入譯碼實現led的1f的顯示，簡化接線線路和編程難度。十進數或功能輸入bi/rbo輸出ltrbid c b a abc

16、defg0hh0 0 0 0h11111101hx0 0 0 1h01100002hx0 0 1 0h11011013hx0 0 1 1h11110014hx0 1 0 0h01100115hx0 1 0 1h10110116hx0 1 1 0h00111117hx0 1 1 1h11100008hx1 0 0 0h11111119hx1 0 0 1h111001110hx1 0 1 0h000110111hx1 0 1 1h001100112hx1 1 0 0h010001113hx1 1 0 1h100101114hx1 1 1 0h000111115hx1 1 1 1h00000003.

17、7 74ls138譯碼器74ls138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74s138和 54/74ls138 兩種線路結構型式，其工作原理如下：當一個選通端（g1）為高電平，另兩個選通端（ g2a和g2b）為低電平時，可將地址端（a、b、c）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。 利用 g1、g2a和g2b可級聯擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯擴展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個作為數據輸入端時，74ls138還可作數據分配器，其輸出端低電平有效。其真值表如下：輸 入輸 出s1+a2a1a0100000111111110001101111111001011011

18、111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111104.譯碼方式及地址范圍計算4.1芯片選擇內存芯片：2片6132（4k8），1片2732（4k8）eprom；8255、8259、8253各1片，3片74ls138、2片74ls484.2地址譯碼方式：采用全地址譯碼方式，采用該種方式可以避免地址沖突，確保系統中各芯片地址的唯一性，保證系統運行的流暢，同時也便于后面程序的設計。本次設計選用三片74ls138譯碼器分別對ram，rom，8259a、8253、8255a進行地址譯碼。4.3各芯片端口地址4.3.1 r

19、am,rom芯片地址：本次任務采用2片6132ram，1片2732eprom。2片ram每片有12根地址線，分別作為奇偶片，每片其尋址范圍為32k，主要用作存放中斷地址向量、程序等，則其地址應在00000h01fffh。1片2732eprom有12根地址線，尋址范圍為32k，主要用于存放初始程序、及相關參數，則其地址應在ff000hfffffh。a19-a16a15-a12a11-a8a7-a4a3-a06132ram偶片最小00000000000000000000最大00000001111111111110奇片最小00000000000000000001最大00000001111111111

20、1112732eprom最小11111111000000000000最大111111111111111111112732eprom地址：ff000h-fffffh 偶片：00000h-01ffeh6132ram地址 00000h-01fffh 奇片：00001h-01fffh4.3.2 8259、8253、8255端口地址設計：8259、8253、8255的端口地址只需8位地址線，則可在00hffh中選擇。8259有兩個端口，8253、8255有四個端口，其地址見下表： 8259a端口地址表8259aa7a6a5a4a3a2a1a0端口地址a0=00000000000ha0=100000001

21、01h 8259a端口地址：00h-01h 8253端口地址表8253a7a6a5a4a3a2a1a0端口地址通道00001010014h通道10001010115h通道20001011016h控制口0001011117h 8253端口地址：14h-17h 8255a端口地址表8255aa7a6a5a4a3a2a1a0端口地址a口0000100008hb口0000100109hc口000010100ah控制口000010110bh 8255a端口地址：08h-0bh 4.3.3中斷向量表中斷序號ir0ir1ir2功能調用90h91h92h矢量地址0240h-0243h0244h-0247h02

22、48h-024bh 5.接口電路設計5.1電路設計5.1.1 8253電路設計 5.1.1.1計數值的確定8086系統的主頻為5mhz，由于時鐘周期過短會使led顯示計數值刷新頻率過高，導致看不出led顯示的變化，因此必須使用8253降低時鐘頻率，此頻率定位2hz，固可算出8253計數值為：n=5mhz2hz=2500000由于8253一個計數器最大計數65535，所以要將兩個計數器串聯才可達到要求的時鐘頻率。因此將計數器0的out0接到計數器1的clk1上，并且設置計數器1的計數值為2500，計數器2的計數值為1000。任務要求醉倒計數值為20，設置計數器2的計數值為20。5.1.1.2 工

23、作方式確定為使led顯示觀察方便，應將led的刷新頻率固定與一個值，首選工作方式三，其產生的方波可以滿足要求，使out1定時向8259發送中斷請求信號，所以對計數器0和計數器1均選用工作方式三。計數器二只需在計數完成時發送中斷請求信號，可以將其設置為工作方式二。 8253相關參數表計數值間隔時間通道025000.5s通道11000通道22010s5.2計數電路設計5.2.1電路簡圖pa0pa1pa2pa3 8255pa4pa5pa6pa774ls4874ls485.2.2 電路原理任務要求顯示最大為20的計數值，需要2個led顯示器，分別顯示個位和十位，數據的傳輸通過8255的a口輸出，pa1

24、-pa3傳個位數據，pa4-pa7傳十位數據，兩組數據口分別接在兩個74ls48譯碼器上，通過譯碼將數據在共陰極led數碼管上顯示出來。5.3總電路設計（見圖紙）5.4初始化程序-8255初始化程序-mov al,10000000 b ；8255初始化，a口，工作方式0，輸出out 0bh,al -8259初始化程序-mov al,00010011 b ；8259初始化，icw1：上升沿有效，單片out 00h,almov al,10010000 b ；icw2：設置中斷類型號為90hout 01h,almov al,00000001 b ；icw4out 01h,almov al,11111

25、000 b ；ocw1：只對ir0，ir1，ir2響應out 01h,al-8253初始化程序-mov al,00110111b ；8253初始化out 17h,al設置計數器0，工作方式3，bcd計數，計數值為2500mov al,00hout 14h,almov al,25hout 14h,almov al,01110111bout 17h,al設置計數器1，工作方式3，bcd計數，計數值為1000mov al,00hout 15h,almov al,10hout 15h,almov al,10010001 b設置計數器2，工作方式2，bcd計數，計數值為20out 17h,almov a

26、l,20hout 16h,al6.程序設計6.1程序流程圖關中斷地址填寫中斷ir0,ir1,ir2入口地址8253，8259，8255初始化將cl中數值傳至al，通過al寫入8255，并通過a口輸入led顯示計數值開中斷中斷源提供中斷延時期間led不刷新計數值鎖存8253計數器2的clk2當前計數值病傳至cx響應中斷，獲取中斷向量 ir2中斷 ir1中斷 ir0中斷結束6.2系統程序及相關子程序（見附錄）7.小結通過8253對系統時鐘周期的轉換，由計數器out2輸出的方波影起的中斷使系統運行中斷程序對8255的a口數據刷新，從而可以清晰的看到led顯示數值的變化過程。當計數完結時，再由計數器o

27、ut3輸出中斷信號從而結束程序，推出計數。這里在8259上附加一個觸發開關從而可以實現延時程序。整個系統總開管設置在8086的reset線上。整個設計中遇到很多困難，在老師和同學的幫助下，查閱資料，將這些問題一一解決，當然還存在很多問題，這也是需要不斷思考和改進的事情。附錄一（主程序）data segmentdata endsstack segment stacksta dw 50 dup(?)top equ length stastack endscode segmentassume cs：code,ds：data,es：data,ss：stackstart： mov ax,data mov

28、 ds,ax cli ；關中斷 cld mov ax,0 ；填寫中斷向量表 mov es,ax mov di,90h*4 mov ax,offset int0填寫90h中斷地址 stosw mov ax,seg int0 stosw mov di,91h*4 mov ax,offset int1填寫91h中斷地址 stosw mov ax,seg int1 stosw mov di,92h*4 mov ax,offset int2填寫92h中斷地址 stosw mov ax,seg int2 stosw mov al,00110111b ；8253初始化 out 17h,al設置計數器0，工作

29、方式3，bcd計數，計數值為2500 mov al,00h out 14h,al mov al,25h out 14h,al mov al,01110111b out 17h,al設置計數器1，工作方式3，bcd計數，計數值為1000 mov al,00h out 15h,al mov al,10h out 15h,al mov al,10010001 b設置計數器2，工作方式2，bcd計數，計數值為20 out 17h,al mov al,20h out 16h,al mov al,10000000 b ；8255初始化，a口，工作方式0，輸出 out 0bh,al mov al,00010

30、011 b ；8259初始化，icw1：上升沿有效，單片 out 00h,al mov al,10010000 b ；icw2：設置中斷類型號為90h out 01h,al mov al,00000001 b ；icw4 out 01h,al mov al,11111000 b ；ocw1：只對ir0，ir1，ir2響應 out 01h,alsti ；開中斷a1： jump a1 ；循環等待done： mov ax,4c00hint 21hcode endsend start附錄二（中斷子程序）（1）iro中斷程序：退出程序int0 proc farjmp done（2）ir1中斷程序：延時作

31、用，led不刷新數據int1 proc farpush ax ；保護現場push cxpushfmov al,11111100 b ；禁止響應ir2out 01h,almov cx,500h ；延時程序a1:loop a1and al,11111000 b ；可響應ir2out 01h,alpopf ；還原現場pop axpop cxiret ；返回（3）ir2中斷程序：顯示當前計數器2的clk2的計數值int2 proc farpush ax ；保護現場pushfmov al,10000000 b ；鎖存計數器2的計數值out 17h,alin al,16h ；讀取計數值低8位mov cl,

32、alin al,16hmov ch,al ；讀取計數值高8位mov al,cl ；將計數值低8位送至8255的a口，顯示數值out 08h,alpopf ；還原現場pop axiret ；返回參考文獻1周佩玲.微機原理與接口技術.電子工業出版社2李驪.微型計算機硬件技術試驗教程.機械工業出版社3鄭學堅等.微型計算機原理及應用指導.清華大學出版社4周明德.微型機原理與接口技術.清華大學出版社5劉樂善等.微型計算機接口技術與應用.華中理工大學出版社6李大友.微機原理與接口技術.清華大學出版社7錢曉捷16/32位微機原理 、匯編語言及接口技術機械工業出版社8鄒逢興. 計算機硬件技術基礎.國防科技大學

33、出版社9馬維華從8086到pentium iii微型計算機原理及接口技術科學出 版社致謝在兩個星期的課程設計中，充分的感受到查閱資料的艱辛，和完成任務之后的成就感，這個過程是對自己的一個考驗，同時也學會了團隊合作的重要性。在此要感謝徐漢斌老師，因為他的講授，讓我體會到微機原理與接口技術這門課的樂趣，從而打下較好的基礎。也要感謝幫助過我的同學，在他們的幫助之下，才能較好的解決一個個難題。更要感謝負責我們課程設計的吳彥春老師，在兩個星期的時間中，不斷的幫我解決問題，指明設計方向，掃除了設計過程中的許多障礙。本科生課程設計成績評定表姓 名性 別專業、班級課程設計題目：課程設計答辯或質疑記錄：成績評定

34、依據： 最終評定成績（以優、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字： 年 月 日ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypcze

35、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