1、微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計課 題 并行通訊的中斷設(shè)計 學(xué)院(部) 電子與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 建筑設(shè)施智能技術(shù) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 12 月 24 日至 1 月 6 日共 兩 周指導(dǎo)教師(簽字) 2011年 1 月 4 日摘要計算機(jī)與外部進(jìn)行信息交換的方式有兩種，一種是并行通信，另一種是串行通信。并行通訊以字節(jié)或字為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，兩個功能模塊間有多位數(shù)據(jù)同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，速度快，效率高。在系統(tǒng)與外設(shè)進(jìn)行信息交換時，并行通訊起到了重大的作用。本次課程設(shè)計主要在于設(shè)計出一個利用中斷完成并行通訊系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由8086系統(tǒng)與8255可編程并行接口。 此次課設(shè)在于培養(yǎng)我們的動手能力與

2、考察我們對書本上的知識掌握的熟練程度。如何正確的運(yùn)用8086，8255成為本次實驗的關(guān)鍵所在。關(guān)鍵字：并行通信 8255芯片 目錄一 引言二 正文（一） 設(shè)計方案的論證（二） 硬件的設(shè)計（三） 軟件的設(shè)計（四） 試驗及測試情況三 參考文獻(xiàn)四 附頁：一 源程序清單二 電路接線圖引言 隨著科技的進(jìn)步，信息化的程度在人們的生活中也越來越得到完善與提高。在計算機(jī)中數(shù)據(jù)的傳送是交流的基礎(chǔ)，因此在計算機(jī)中，通訊顯得尤其重要。本次的課程設(shè)計中，主要考察我們?nèi)绾芜\(yùn)用芯片完成通信。這是我們?yōu)槲覀兿乱徊礁由钊氲牧私馕⑿陀嬎銠C(jī)與應(yīng)用微型計算機(jī)打下堅實的基礎(chǔ)，本次課設(shè)有著重大的意義。 本次課程設(shè)計，我組主要應(yīng)用的是

3、8255芯片，8086指令系統(tǒng)與等一系列芯片元件進(jìn)行連接與實現(xiàn)功能。 設(shè)計中，我們將面對一些較為棘手的問題。比如如何正確的進(jìn)行程序編程，如何合理的進(jìn)行各元件之間的連接，如何正確的運(yùn)用中斷信號進(jìn)行中斷指令等等問題。但我們將秉著正確對待知識的態(tài)度，努力研究，抓緊時間完善課設(shè)，盡自己最大的努力達(dá)到課程設(shè)計的要求。 總而言之，這次課程設(shè)計對我們的知識要求有著一定的高度與深度。知識上的準(zhǔn)備歸結(jié)只要有如下三點：1、總結(jié)性地復(fù)習(xí)8086的中斷系統(tǒng)；2、精通掌握中斷控制器8259A的原理和編程；3、精通掌握串行通訊接口芯片8251或并行通訊接口芯片8255之一。正文一 設(shè)計方案的論證總述：在中斷技術(shù)的綜合應(yīng)用

4、設(shè)計中，為了驗證中斷在并行或串行通信中的運(yùn)用，本小組在認(rèn)真熟悉掌握課本內(nèi)容后，積極四處查找有關(guān)資料，盡量充分準(zhǔn)備，以力求在現(xiàn)有的知識水平下深刻理解，小組成員多次交流自己所掌握的知識和設(shè)計理念。靈活運(yùn)用在眾多方案中擇優(yōu)選取合適的式樣驗證方案。方案一并行接口是實現(xiàn)并行通信的接口。其數(shù)據(jù)傳送方向有兩種：單向傳送（只作為輸入口或輸出口），雙向傳送（皆可作為輸入口，也可作為輸出口）。而并行接口可以很簡單，如鎖存器或三態(tài)門；也可以很復(fù)雜，如可編程接口芯片。本次使用的8255是Intel公司生產(chǎn)的為X86系列CPU配套的可編程并行接口芯片。所謂可編程，就是通過軟件的方式來設(shè)定芯片的工作方式。8255的通用性

5、較強(qiáng)，使用靈活，是一種典型的可編程并行接口。本次試驗設(shè)計也可采用模擬打印機(jī)的工作過程來表示由8255輸出的8086發(fā)送來的數(shù)據(jù)。方案二 Intel 8250是專用于異步通信的可編程串行接口芯片，具有很強(qiáng)的串行通信能力和靈活的可編程性能，在微機(jī)中的運(yùn)用極為廣泛。運(yùn)用8086CPU與8250 及部分外設(shè)驗證其可進(jìn)行串行通信，如示波器，LED燈等來表示由8250輸出的8086發(fā)送來的數(shù)據(jù)。已達(dá)到串行通信的目的。方案三由于proteus 在仿真8086中對8259A的支持不完善，因此可以考慮繞開8259而使用不可屏蔽中斷來完成數(shù)據(jù)傳送。故在這種設(shè)計中使用不可屏蔽中斷來完成并行通訊的中斷設(shè)計，而且在80

6、86的NMI端接入由一個開關(guān)控制的高電平，每按下一次產(chǎn)生一個中斷，其中8086作為CPU而8255作為并行通信的接口其中外設(shè)使用黃色LED燈且在其輸出線上并接一個七段數(shù)碼管，以顯示每次中斷后8255 所輸出的數(shù)值。最終方案選擇通過比較以上三個方案的各種難易程度，及小組成員知識水平的掌握程度，以及對查閱的方案的權(quán)衡比較。方案一中只有8255與8086的鏈接使用但是過于簡單不足一完整的表現(xiàn)并行通行，方案二中使用8250，而小組成員對此芯片的掌握不如對8255的掌握使用，且為串行通信使用過程較為復(fù)雜，程序設(shè)計不易進(jìn)行故放棄8250串行通信的設(shè)計，方案三 明顯方案三較為成熟明顯，程序設(shè)計思路清晰，且并

7、行通信的掌握較為成熟，故選用方案三，來實現(xiàn)并行通訊的中斷設(shè)計的方案。二 硬件的設(shè)計1.主要應(yīng)用器件參數(shù)與功能介紹（1）8086CPU的外部引腳及功能 A16-A19/S3-S6：地址，狀態(tài)復(fù)用的引腳，三態(tài)輸出。在8086執(zhí)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A16-A19；而在另外時刻，這4個引腳送出狀態(tài)信號S3-S6。這些狀態(tài)信號里，S6恒等于0，S5指示中斷允許標(biāo)志位IF的狀態(tài)，S4,S3的組合指示CPU當(dāng)前正在使用的段寄存器，其編碼如下。S4S3當(dāng)前正在使用的段寄存器S4S3當(dāng)前正在使用的段寄存器0001ESSS1101CS或未使用任何段寄存器DS A8-A15:中8

8、位地址信號，三態(tài)輸出。CPU尋址內(nèi)存或者接口時，從這些引腳送出地址A8-A15。 AD0-AD7：地址，數(shù)據(jù)分時復(fù)用的雙向信號線，三態(tài)。當(dāng)ALE=1時，這些引腳上傳輸?shù)氖堑刂沸盘枺籇EN=0時，這些因腳上的輸出信號是數(shù)據(jù)信號。 ALE：地址鎖存信號，三態(tài)輸出，低電平有效。 READY：外部同步控制輸入信號，高電平有效。它是由被訪問的內(nèi)存貨I/O設(shè)備所發(fā)出的信號響應(yīng)，當(dāng)其有效時，表示I/O設(shè)備或者儲存器已經(jīng)準(zhǔn)備好了，CPU可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 弱存儲器或I/O設(shè)備沒有準(zhǔn)備好，則使READY信號為低電平。CPU在T3周期采樣READY信號，若其為低，CPU自動插入等待周期TW（一個或者多個），直到R

9、EADY變?yōu)楦唠娖胶驝PU才脫離等待狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)傳送過程。 INTR：可屏蔽中斷請求信號，高電平有效。CPU在每條指令的最后一個周期采樣該信號，以決定是否進(jìn)入中斷響應(yīng)周期。這個引腳上的中斷請求信號可用軟件屏蔽。 NMI：非屏蔽終端請求輸入信號，上升沿觸發(fā)。這個引腳上的中斷請求信號不能用軟件屏蔽，CPU在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束進(jìn)入中斷過程。 REST:系統(tǒng)復(fù)位輸出信號，高電平有效。為使CPU內(nèi)部復(fù)位過程，該信號至少要在4個周期內(nèi)保持有效。復(fù)位后CPU內(nèi)部存儲器的狀態(tài)如下表所示。當(dāng)REST返回低電平時，CPU將重新啟動。內(nèi)部存儲器內(nèi)容內(nèi)部存儲器內(nèi)容CSFFFFHIP0000HDS0000HFLAGS0

10、000HSS0000H其余寄存器0000HES0000H指令隊列空 HOLD：總線保持請求信號輸入，高電平有效。當(dāng)某一總線主控設(shè)備要占用系統(tǒng)總線時，通過此引腳向CPU提出請求。 HLDA：總線保持響應(yīng)信號輸出，高電平有效。這是CPU對HOLD請求的響應(yīng)信號，當(dāng)CPU收到有效的HOLD信號后，就對其做出響應(yīng)：一方面使CPU的所有三態(tài)輸出的地址信號，數(shù)據(jù)信號和相應(yīng)的控制信號變?yōu)楦咦锠顟B(tài)（浮動狀態(tài)）；同時輸出一個有效的HLDA，表示處理器現(xiàn)在已放棄對總線的控制。當(dāng)CPU檢測到HOLD信號變低后，就立即使HLDA變低，同時恢復(fù)對總線的控制。 CLK：時鐘信號輸入引腳。 VCC：5V電源輸入引腳 GND

11、：地線（2）8255的外部引線及功能D0-D7:雙向數(shù)據(jù)線。用來傳送數(shù)據(jù) RD:讀信號線，低電平有效。RD與其他信號線一起實現(xiàn)對8255接口的讀操作，通常系統(tǒng)總線的IOR信號。 WR：寫信號，低電平有效。當(dāng)系統(tǒng)系統(tǒng)信號經(jīng)譯碼產(chǎn)生低電平是選中8255芯片，使能夠?qū)?255進(jìn)行操作。 A0,A1：口地址選擇信號。 8255的內(nèi)部包括獨(dú)立的輸入/輸出端口（A口，B口和C口）以及一個控制寄存器。A0,A1地址信號經(jīng)片內(nèi)譯碼可產(chǎn)生4個有效地址，分別對應(yīng)A,B,C這三個口和內(nèi)部控制寄存器。具規(guī)定如下表。A1A0選擇A1A0選擇01A口10C口01B口11控制寄存器 REST：復(fù)位輸入信號。通常接系統(tǒng)的復(fù)位

12、端RESET端。當(dāng)它為高電平時使8255復(fù)位。復(fù)位后，8255的A口,B口和C口均被設(shè)為預(yù)設(shè)輸入狀態(tài)。 PA0-PA7：A口的8條輸入/輸出信號線。這8條線是工作于輸入，輸出還是雙向方式可由軟件編程來決定。 PB0-PB7：B口的8條輸入/輸出信號線。利用軟件編程可指定這8條線是作輸入還是輸出。 PC0-PC7：C口的8條線，根據(jù)其工作方式可以為數(shù)據(jù)的輸入或輸出線，也可以用作控制信號的輸出或者狀態(tài)信號的輸入線。 （3）74LS373當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時，Q0Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器

13、內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號： D0D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） DnLEOEQnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態(tài)LE 鎖存允許端 Q0Q7 輸出端 真值表（右邊） （4）74LS1384、5、6腳是控制腳，只有當(dāng)6腳為高電平而4、5腳都為低電平時，74LS138才對1、2、3腳的輸入進(jìn)行譯碼，選擇和從這三個管腳輸入的三位二進(jìn)制碼相對應(yīng)的某一個輸出腳輸出低電平，否則所有

14、的輸出腳都是輸出高電平。其真值表如下圖2.硬件模擬連接圖三 軟件的設(shè)計 本次設(shè)計主要運(yùn)用了8086系統(tǒng)芯片，運(yùn)用了其不可屏蔽中斷的功能。8086芯片的NMI數(shù)據(jù)口接有一個開關(guān)。每當(dāng)開關(guān)閉合一次，NMI變成高電平，此時即可產(chǎn)生一次不可屏蔽中斷。當(dāng)中斷產(chǎn)生后，8086即會停止當(dāng)前工作并且來相應(yīng)此次的中斷請求。此時8086即會向8255A輸出數(shù)據(jù)，而后8255的指定口即會將數(shù)據(jù)輸出。我們就可以通過8255A的輸出口所連接的8個LED燈的亮暗與數(shù)碼管顯示的數(shù)字來觀察本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。在傳輸中，8255A 芯片主要負(fù)責(zé)傳輸?shù)墓ぷ鳌＝?jīng)過考慮，我們運(yùn)用8255A的0型工作方式。即A口與B口作為輸出。但本次

15、實驗主要在于驗證并行數(shù)據(jù)的傳輸，所以我們只利用了A口的8位輸出連接8個LED燈與一只數(shù)碼管來觀察設(shè)計的傳輸情況。四 試驗及測試情況試驗部分：本次課程設(shè)計，我組主要運(yùn)用了8255A芯片的并行傳輸功能。通過在試驗?zāi)M軟件Proteus搭接虛擬電路，向8086中導(dǎo)入程序，利用其強(qiáng)大的仿真功能，以此來驗證試驗結(jié)果。在數(shù)據(jù)的傳送上，我們運(yùn)用了不可屏蔽中斷的傳送方法。每當(dāng)需要有新的信號進(jìn)行傳輸時測試情況：CPU的NMI接口即會接到高電平，其實表示有不可屏蔽的中斷，表示有新的數(shù)據(jù)傳來，CPU即會停止其他工作并進(jìn)入到數(shù)據(jù)傳送中，從而完成了并行傳輸。 模擬軟件Proteus搭接虛擬電路在模擬后，按鍵每按動一次七

16、段數(shù)碼管顯示其當(dāng)前的值，并且LED管顯示其對應(yīng)的BCD碼。則實驗設(shè)計達(dá)到設(shè)計的要求，試驗成功，測試結(jié)果良好。參考文獻(xiàn) 微型計算機(jī)原理與接口技術(shù) 馮博琴 吳寧微型計算機(jī)原理及應(yīng)用實驗 殷代紅 侯曉霞源程序清單：DATAS SEGMENT DW 100 DUP(?) STR1 DB 00H,01H,02H,03H;此處輸入數(shù)據(jù)段代碼 DATAS ENDSSTACKS SEGMENT DW 50 DUP(?)STACKS ENDSCODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATASSTART: PUSH DS PUSH BX 斷點保護(hù) 中斷向量初始化 MOV AX,0000H

17、 ds賦予初值 MOV DS,AX bx對應(yīng)偏移地址是ds，使ds為零，防止出錯 MOV BX,0008H nmi固定中斷類型嗎是02h MOV DX,OFFSET MYINT MOV BX,DX 寫中斷向量表 偏移地址 MOV BX,000AH 將指針向下移動兩位 MOV DX,SEG MYINT 段基址 將中斷子程序的地址寫入中斷向量表 nmi上升沿觸發(fā) MOV BX,DX POP BX MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV AX,STACKS MOV SS,AX MOV DX,0086H 控制字地址 MOV AL,0089H 控制字 OUT DX,AL MOV DX,0080H a口地址 MOV AL,00H a口置零 OUT DX,ALGOON: JMP $ SHUCHU: MOV AL,CL MOV DX,80H a口寫數(shù)據(jù) OUT DX,AL CALL DELAY 做小延遲