微机原理与接口技术课程设计2.docx
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微机原理与接口技术课程设计2
课程设计说明书
课程设计名称:
微机原理与接口技术课程设计
课程设计题目:
加密卡
学院名称:
信息工程学院
专业:
计算机科学与技术班级:
080613
学号:
姓名:
评分:
教师:
叶水生、蔡虹
2011年7月6日
一、课设选题及功能说明
1.1课程设计题目:
加密卡
1.2课程设计任务
(1)通过微机ASI总线,对设计的“机密卡”进行软件加密信号比较,实现对软件使用权的保护。
二、原理图设计
2.1原理设计
首先在2732中,主要有8根数据线和12根片内地址线,这些线要接到ISA插槽中的相应的数据线和地址线上。
对于2732的控制线,OE#和CE#接到74LS138的Y0#,用来实现芯片选择。
低电平有效。
芯片译码部分。
根据要求,这里地址范围选择的是E8000H-EFFFFH,根据所选的2732芯片为4K*8位的,因此需要12根地址线作为片内地址,即A0-A11。
而根据地址范围,A12、A13、A14、A16为高电平,A15为低电平,故使A12、A13、A14、A16四根地址线通过3片与门和一片非门连接到译码器的E1使能端上。
因为A15为低电平,则把它通过一片非门接到译码器的E2使能端。
因为把B0为低电平,A11为高电平,则通过一片非门和一片与门接到译码器的E3使能端。
对于剩下的A17、A18、A19三根地址线连接到74LS138译码器的A、B、C端,通过这三根地址线的变化来选中相应的芯片。
2.2原理图如下:
本设计要求通过ISA总线设计加密卡,电路原理图如图1所示:
1.绘制电路原理图前要先加载各个元件库:
在上面选择相关的元件库后,就可以在绘制界面上进行原件放置了。
2.在画好电路图之后,就要对相关的原件进行PCB板原件设置。
以74LS138为例,因为74LS138有16个引脚,所以在PCB中选择DIP16,如图所示:
同理,相关的2732也是用同样的DIP24.在图中。
由于有多个与非门,为了在PCB板中原件更加简洁,则在原理图绘制时用的是74LS08代替AND,四个与门分别设置为part1、2、3、4,名字设为一样的,则四个与门在绘制PCB板的时候就会在一起,而不是分成四个独立的原件:
原件设置完成后则进行电气化检查,检查无误后(如下所示)则可以创建网络表了:
创建网络表后则可以开始绘制PCB板子了。
三、印刷电路图设计
3.1印刷电路图设计
根据电路原理图设计印刷电路板图,设计中涉及:
ISA总线,译码器74LS138,EPROM芯片2732。
在确定了电路和元件之后,就可以开始设计印刷电路图了。
设计的基本方法和步骤如下:
(1)确定印刷电路板尺寸大小。
根据ISA总线的尺寸、元器件的数量和预计布线的复杂度等初步确定印刷电路板尺寸。
(2)确定印刷电路层次。
由于ISA设计插卡,ISA插座信号分为A、B两面,所以采用双面板。
(3)印刷电路板和外部信号连接。
一是严格按照ISA总线连接,二是从2732中的数据流出。
(4)元器件布局。
各组件排列,分布要均匀和合理。
不仅要从美观,整齐和结构严谨的工艺要求,而且要从抗干扰的角度仔细考虑磁场兼容性、走线短、交叉少和取耦等方面处理。
(5)信号连接。
由于本次实验元器件很少,故采用的是手动布线方法设计。
布线中应该注意以下原则:
同一层面信号线不能短路。
如果会出现交叉的情况,可用穿孔的办法解决。
两个层面布线纵横相交。
在顶层用竖线,底层就尽力选择横线,这样便于检查。
线条宽窄和线条间距要适中。
孔与线。
。
线与线要有一定的距离。
3.2印刷电路图步骤如下:
相关的PCB板子的设置和布线等工作由相关的组员进行操作。
最终的结果图如下图所示:
布线结束后,相关的仿真程序则由本人进行编写,大致的代码如下所示:
加密卡验证程序
DATASEGMENT;定义菜单选项
MENVDB"1.欢迎光临2.谢谢再次光临"
DB“3.您好,老朋友,0再见!
”
DB "请选择:
$"
ERRMSGDB"选择有误,请重新选择!
$";定义出错时候的显示信息
SELDB100dup(?
)
SEL0DB100dup(?
);保存从2732中E8000H读出对应数据
SEL1DB100dup(?
);保存从E8008H读出的对应数据
SEL2DB100dup(?
);保存从E8011H读出的对应数据
SEL3DB100dup(?
);保存从E8019H读出的对应数据
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMEDS:
DATA,CS:
CODE
STARTMOVAX,DATA
MOVDX,AX
AGAINLEADX,MENV;显示菜单
MOVEAH,9
INT21H
MOVAH,1
INT21H
CMPAL,'0';用户非法输入,在0-3以外的数
JBERROR
JAERROR
LEABX,BRATAB
SUBAL,30H
SHLAL.1
XORAH,AH
ADDBX,AX
JMPBX;实行菜单选项对应功能
ERROR:
MOVDX,OFFSETERRMSG;非法信息显示
MOVAH,9
INT21H
JMPAGAIN
BRATAB:
JMPSHORT,A0;转移表
JMPSHORT,A1
JMPSHORT,A2
JMPSHORT,A3
A0:
MOV[SI],E8000H;显示0BYEBYE
MOVCX,8
L0:
MOVSEL0,[SI]
ADDSI,1
LOOPL1
JMPSEL
JZERROR
MOVAH,9
INT21H
JMP
A1:
MOVSI,E8008H;显示1WELCOME
MOVCX,9
L2:
MOVSEL1,[SI]
ADDSI,1
LOOPL2
CMPSEL
JZERROR
MOVAH,9
INT21H
JMPAGAIN
A2:
MOVSI,E8011H;显示2THANKS
MOVCX,8
L2:
MOVSEL2,[SI]
ADDSI,1
LOOPL2
CMPSEL
JZERROR
MOVAH,9
INT21H
JMPAGAIN
A3:
MOVSI,E8011H;显示3HOWAREYOU
MOVCX,11
L3:
MOVSEL3,[SI]
ADDSI,1
LOOPL3
CMPSEL
JZERROR
MOVAH,9
INT21H
JMPAGAIN
DONE:
MOVAH,4CH
INT21H
CODEENDS
ENDSTART
2732内存储的数据:
E8000H"0BYEBYE$"
E8008H"1WELCOME$"
E8011H"ZTHANKS$"
E8019H"3HOWAREYOU$"
四、调试分析
4.1硬件测试
(1)问题:
在实现芯片译码时,A12、A13、A14、A16为高电平,与E1#连接,但是用了三个与门后,直接与E1#连接了,导致地址范围不是E8000H-EFFFFH。
解决:
加一个非门,这样地址范围就是实验所要求范围了。
在74LS138的E2#也是低电平有效,故与此连接的地址线也应该是低电平。
(2)问题:
在设计PCB板的时候,由于芯片的位置摆放不合理,故在布局之后的布线不是很整齐和结构也不是很严谨。
解决:
重新按照印刷电路图设计要求,合理布局。
4.2软件测试
(1)问题:
在ADDSI,2指令中,由于2732是只有8位数据线,一次读出的是一个字节,而不是一个字(16位)。
解决:
修改为ADDSI,1。
每一次从2732读出数据均为8位。
(2)问题:
设计2732中存储的数据时候,从E8000H开始的空间存储的是"0BYEBYE$",但在MOVCX,7.少计算了$.
解决:
用将其改为MOVCX,8.循环的次数为8次。
这样用9号功能的时候才正确能显示出从2732中读出的数据。
五、用户使用说明
该加密卡设定其目的是为保护软件版权。
用户在购买软件时,会附带对应的加密卡。
在运行该软件的时候,只需将其加密卡插入电脑主板的空余ISA插槽,软件即可正常运行。
六、小结
在过本次课程设计中,通过一个实际的ISA总线插卡设计和调试,对课本知识进行了实际的运用。
例如2732,74LS138,,ISA总线等。
在最初拿到题目的时候,因为从来没有做过软件和硬件结合的课设,感到有点无从下手。
最后在老师的知道下,通过查阅资料,独立完成了电路原理图,PCB图,验证程序的设计。
本次课设的主要收获有:
1、通过自学,熟悉和掌握了Protel99se的是用;
2、对ISA总线有了更深入的理解;
3、理解了汇编语言编程和硬件结合的基本方法;
虽然是一次简单的加密卡电路设计,也没有遇见很多复杂的问题,但是通过小组合作,独立完成了一次较为完整的软件和硬件的设计,很有成就感。
参考文献
1.戴梅萼、史嘉权编著,《微型计算机技术及应用》第三版,清华大学出版社,2003年版;
2.肖玲妮、袁增贵编著,《Protel99SE印刷电路板设计教程》,清华大学出版社,2003年版;
3.郑初华、赵文龙等:
《汇编语言、微机原理及接口技术》电子工业出版社,2006年第二版;
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- 微机 原理 接口 技术 课程设计