計算機硬件技術(shù)課程設(shè)計 學院： 自動化工程學院 班級： 姓名： 學號： 同組人: 2015年1月目錄一、目的二、內(nèi)容三、設(shè)計任務(wù)四、方案選擇及原理五、所用器件六、原理及結(jié)果圖七、流程圖八、程序代碼九、設(shè)計中遇到的問題十、收獲及體會 三角波發(fā)生器一、目的1、 了解和掌握8086、DAC0832等接口芯片和示波器的原理和功能；2、 能用這些接口芯片構(gòu)建一個簡單的系統(tǒng)控制對象，3、 掌握接口電路的綜合設(shè)計與使用；4、 通過自己動手，進一步了解計算機工作原理，接口技術(shù)，提高計算機硬件，軟件綜合應(yīng)用能力，即對微機原理，接口技術(shù)，匯編語言程序設(shè)計進行綜合訓練。2、 內(nèi)容 利用D/A設(shè)計一個三角波發(fā)生器，可利用按鍵改變其輸出波形的幅值。例如，可利用5個按鍵改變其輸出波形的幅值，當按下按鍵時使D/A輸出幅值從1V增加到5V。三、設(shè)計任務(wù)1、選用8086和適當?shù)拇鎯ζ骷敖涌谛酒瓿上鄳?yīng)的功能。2、畫出詳細的硬件連接圖。3、畫出軟件流程圖。4、給出所有程序清單并加上必要注釋。5、完成設(shè)計說明書（列出參考文獻，所用器件型號）。四、方案選擇及原理D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生各種波形的原理：利用D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量與輸入數(shù)字量成正比關(guān)系這一特點，將D/A轉(zhuǎn)換器作為微機輸出接口，CPU通過程序向D/A轉(zhuǎn)換器輸出隨時間呈現(xiàn)不同變化規(guī)律的數(shù)字量，則D/A轉(zhuǎn)換器就可輸出各種各樣的模擬量，如方波、三角波、鋸齒波、正弦波等。五、所用器件CPU8086、地址鎖存器74LS373、譯碼器74154、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832主要器件簡介8086功能簡介1. 概述Intel 8086是一個由Intel于1978年所設(shè)計的16位微處理器芯片。8086 CPU有20條地址線，可直接尋址1MB的存儲空間，每一個存儲單元可以存放一個字節(jié)（8位）二進制信息。為了便于對存儲器進行存取操作，每一個存儲單元都有一個惟一的地址與之對應(yīng)，其地址范圍用十進制表示為01048575，用十六進制表示為00000HFFFFFH。Intel 8086擁有四個16位的通用寄存器，也能夠當作八個8位寄存器來存取，以及四個16位索引寄存器(包含了堆棧指標)。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對暫存值需要復雜的寄存器配置。它提供64K 8 位元的輸出輸入(或32K 16 位單元)，以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個內(nèi)存位址，所以其中一個操作數(shù)必須是一個寄存器。運算結(jié)果會儲存在操作數(shù)中的一個。 Intel 8086有四個內(nèi)存區(qū)段(segment) 寄存器，可以從索引寄存器來設(shè)定。區(qū)段寄存器可以讓 CPU 利用特殊的方式存取1 MB內(nèi)存。8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址， 8086 的尋址方式改變讓內(nèi)存擴充較有效率。 2. CPU工作于最小模式中部分引腳信號定義(1) AD15 AD0（Address Data Bus）：地址/數(shù)據(jù)總線，雙向，三態(tài)。 這是一組采用分時的方法傳送地址或數(shù)據(jù)的復用引腳。根據(jù)不同時鐘周期的要求，決定當前是傳送要訪問的存儲單元或I/O端口的低16位地址，還是傳送16位數(shù)據(jù)，或是處于高阻狀態(tài)。(2) (RD)讀選通信號，三態(tài)，輸出，低電平有效信號低電平有效時，表示CPU正在進行讀存儲器或讀I/O端口的操作(3) (WR)寫選通信號，三態(tài)，輸出，低電平有效信號有效時，表明CPU正在執(zhí)行寫總線周期，同時由信號決定是對存儲器還是對I/O端口執(zhí)行寫操作(4) (M/IO)存儲器或I/O端口控制信號，三態(tài)，輸出信號為高電平時，表示CPU正在訪問存儲器，為低電平時，表示CPU正在訪問I/O端口。(5) INTR（Interrupt Request）可屏蔽中斷請求信號，輸入，電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)，高電平有效CPU在每條指令周期的最后一個時鐘周期檢測此信號，一旦檢測到此信號有效，并且中斷允許標志位IF=1時，CPU在當前指令執(zhí)行完后，轉(zhuǎn)入中斷處理程序。用STI指令，可使中斷允許信號標志位IF置“1”，用CLI指令可使IF置“0”，從而可實現(xiàn)中斷屏蔽。3. 8086指令系統(tǒng)按功能分類，8086的指令共有六大類，它們是：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運算指令、邏輯運算和移位指令、字符串處理指令、控制轉(zhuǎn)移指令以及處理器控制指令。常用指令簡介：(1) MOV 傳送指令（Move）指令格式： MOV目的，源指令功能：將源操作數(shù)（一個字或一個字節(jié)）傳送到目的操作數(shù)(2) IN輸入指令（Input）指令格式： IN AL,端口地址或 IN AX,端口地址 IN AL,DX ;端口地址存放在DX寄存器中或 IN AL,DX指令功能：輸入指令用來從指定的外設(shè)寄存器取信息送入累加器。(3) OUT輸出指令（Output）指令格式： OUT AL,端口地址或 OUT AX,端口地址 OUT AL,DX ;端口地址存放在DX寄存器中或 OUT AL,DX指令功能：輸出指令用來把累加器的內(nèi)容送往指定的外設(shè)存儲器當端口地址大于FFH時，必須使用第二種尋址方式，即先將端口號送入DX寄存器，再執(zhí)行操作。(4) CMP比較指令（Compare）指令格式：CMP目的,源指令功能：兩個操作數(shù)相減，不產(chǎn)生運算結(jié)果，僅影響標志，接著可用條件跳轉(zhuǎn)指令決定程序去向(5)JMP無條件轉(zhuǎn)移指令指令格式：JMP目的指令功能：使程序無條件的轉(zhuǎn)移到指定的地址去執(zhí)行74LS373功能簡介74LS373是常用的地址鎖存器芯片，它實質(zhì)是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。74LS373工作原理簡述：(1)1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當1腳是高電平時,不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));(2)當1腳是低電平時,只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個下降沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。鎖存端LE由高變低時，輸出端8位信息被鎖存，直到LE端再次有效。當三態(tài)門使能信號OE為低電平時，三態(tài)門導通，允許Q0Q7輸出，OE為高電平時，輸出懸空。74154功能簡介74154為4線16線譯碼器，當選通端（E1、E2）均為低電平時，可將地址端（ABCD）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。如果將E1和E2中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對輸出尋址。A、B、C、D譯碼地址輸入端(低電平有效) E1、E2選通端(低電平有效)015輸出端(低電平有效)。DAC0832功能簡介DAC0832是CMOS工藝制造的8位單片D/A轉(zhuǎn)換器，屬于R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)的8位D/A轉(zhuǎn)換器，建立時間150ms，為電流輸出型，并且片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。DAC0832與89S52接成的是單緩沖方式，由于DAC0832是電流輸出，而我們用的是模擬電壓，在這種情況下，要將輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓，轉(zhuǎn)換電路接成同相電壓輸出形式。引腳的功能定義1、DI0DI7：8位數(shù)字量輸入信號。2、CS：輸入寄存器的選擇信號，低電平有效。3、WRI、WR2：前者為輸入寄存器的“寫”選通信號，低電平有效。后者為DAC寄存器的“寫”選通信號。4、XFER：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制信號，用來控制WR2信號，低電平有效。5、IOUTI：電流輸出引角1端，此電流輸出端為是“1”的各位權(quán)電流匯集輸出端。當DAC寄存器全為“1”時，此電流最大，當DAC寄存器全為“0”時，此電流為“0”。6、IOUT2：電流輸出引角2端，此電流輸出端是邏輯電平為“0”的各位輸出電流之和。在數(shù)值上，IOUT，+IOUT2=常數(shù)。7、Rfb：反饋信號輸入端，芯片內(nèi)已連接有反饋電阻。8、VREF：基準電壓輸入端，可在-10V+10V范圍內(nèi)選擇。9、AGND、DGND：模擬地和數(shù)字地，為了防止串擾，系統(tǒng)的模擬地應(yīng)共接與一點，系統(tǒng)字地匯于一點，然后兩地再共接與一點。10、VCC：工作電源，可在+5V+15V間選擇。六、原理及結(jié)果圖原理圖運行結(jié)果七、流程圖八、程序代碼CODE SEGMENT ；代碼段開始ASSUME CS:CODE ；代碼段定義START: MOV CX,256 ；計數(shù)器設(shè)為256，計數(shù)器大小與上升高度相等 MOV AL,00H ；高度初始值為0 MOV DX,0000H；DAC0832地址為0000HLOOP1: OUT DX,AL ；輸出AL MOV BX,125 ；延遲環(huán)節(jié)的計數(shù)器使用BX，延遲125個單位時間DELAY1:DEC BX ；BX自減1 JNZ DELAY1 ；直到BX為0才延遲結(jié)束 INC AL ；AL自加1 LOOP LOOP1 ；三角波上升過程的循環(huán)，256次后結(jié)束 MOV CX,256 ；計數(shù)器重設(shè)為256，開始AL下降 MOV AL,0FFH ；AL為255 MOV DX,0000H LOOP2: OUT DX,AL ；輸出AL MOV BX,125 ；延遲DELAY2:DEC BX JNZ DELAY2 DEC AL ；AL自減1 LOOP LOOP2 ；三角波下降的循環(huán)，256次后返回上一段程序 JMP START ；AL再次上升 CODE ENDS ；代碼段結(jié)束 END START ；整個程序結(jié)束九、設(shè)計中遇到的問題 本次大作業(yè)中所用到的proteus仿真軟件可以說是很熟悉了，只要的問題的如何在軟件當中畫出他的仿真電路圖，根據(jù)在計算機硬件這門課程中學到的有關(guān)于cpu8086以及D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識原理，在繪制仿真的過程中，在如何用鍵盤輸入1-5V這個環(huán)節(jié)上可謂是下了蠻大功夫，在仿真的過程中實在不知道如何輸入這一環(huán)節(jié)，為此和同學討論了許久怎樣實現(xiàn)這個功能，最后被網(wǎng)上一篇有關(guān)微機原理的內(nèi)容點醒，于是用了5個開關(guān)分別接入1,2,3,4，5V，在仿真的過程可以接入1,2,3,4，5V，通過這樣改變幅值。而這CPU程序代碼這一塊，書上107頁有實現(xiàn)三角波輸出的具體代碼段，主要是通過EMU8086仿真運行，在一番修改過后時間得到正確的代碼，再轉(zhuǎn)化成.exe格式放入8086中，最終實現(xiàn)