微机原理接口设计18255的应用.docx
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微机原理接口设计18255的应用
吉林建筑大学
电气与电子信息工程学院
《微机原理及应用》课程设计报告
设计题目:
微机原理接口设计1(8255应用)
专业班级:
信科121
学生姓名:
学号:
指导教师:
王
设计时间:
2014.12.10-2014.12.25
教师评语
成绩评阅教师日期
摘要………………………………………………………………………………2
第1章总体方案设计………………………………………………………………3
1.1系统设计要求……………………………………………………………………3
1.2基本原理…………………………………………………………………………3
1.3原理框图…………………………………………………………………………3
第2章系统硬件兼部分软件设计…………………………………………………4
2.18086微处理器……………………………………………………………………4
2.1.18086微处理器简介…………………………………………………………4
2.1.28086CPU的引脚信号和功能………………………………………………4
2.2地址译码电路……………………………………………………………………5
2.2.1译码器74LS138简介………………………………………………………5
2.2.2各芯片的译码选址设计……………………………………………………6
2.3100ms定时中断电路……………………………………………………………6
2.3.1可编程定时/计数器8253简介……………………………………………6
2.3.28253的初始化与连接………………………………………………………7
2.3.3可编程中断控制器8259A简介……………………………………………8
2.3.4100ms定时中断电路的硬件连接…………………………………………9
2.4外设接口电路……………………………………………………………………9
2.4.1可编程并行接口8255简介………………………………………………9
2.4.28255与外设的连接与初始化……………………………………………10
第3章总结…………………………………………………………………………12
参考文献……………………………………………………………………………12
附录………………………………………………………………………………13
摘要
选用8086作为中央处理器,利用可编程并行接口8255作为开关检测和继电器控制信息的输入/输出接口;系统通过可编程定时/计数器8253的两个计数器级联,实现对2MHz时钟信号的计数定时,初始化8253中写入定时信息,使系统每100ms产生一个定时中断请求信号发送给8259A,由其送入8086CPU后,CPU检测一次开关状态,若检测开关为闭合状态,则使继电器通电动作,若检测开关为断开状态,则继电器不动作;初始状态下继电器不动作。
关键词:
程并行接口8255可编程定时/计数器8253定时中断
ABSTRACT
Wechoose8086asthecontrolofthecorecomponents,usingtheProgrammableParallelInterface8255asI/OInterfaceoftheswitchtestingandrelaycontrol;Thesystemcountthe2MHzclocksignalbytwocountersoftheProgrammableTiming Counter8253cascadedtogether,theTiminginformationiswrotewheninitializingthe8253,thesystemproducesaninterruptrequestsignalevery100msandconveyittotheCPUthroughProgrammable InterruptController8259A,afterthat,8086CPUteststhestateoftheswitch,iftheswitchisclosed,CPUwillmaketherelayactuate,andintheinitialstateoriftheswitchisopened,the8086willmaketherelaystayoff.
Keywords:
ogrammableParallelInterface8255ProgrammableTiming Counter8253Timerandinterrupt
第1章总体方案设计
1.1系统设计要求
①利用8255实现开关检测和继电器控制电路
②当开关闭合时,使继电器通电动作;开关断开时,继电器不动作
③系统每隔100ms检测一次开关状态,实现相应的继电器控制
④初始状态下继电器不动作
⑤给定8255的地址范围为384H到387H,8253的地址范围为388H到38BH
1.2基本原理
该设计以8086CPU为主控芯片,利用可编程并行接口8255作为开关检测和继电器控制信息的输入/输出接口,使8255的PA端口和PB端口均工作于方式0;将可编程定时/计数器8253的计数器0和计数器1两个计数器级联,并使其均工作在方式3,利用OUT0的输出作为计数器1的时钟信号,使其输出频率为2KHz,使OUT1输出频率为10Hz,从而实现对2MHz时钟信号分频,使系统每100ms产生一次中断,将该定时中断请求信号发送给8259A,并由其送入8086CPU的INTR端,CPU收到中断请求后检测开关状态,若检测开关为闭合状态,则使继电器通电动作,若检测开关为断开状态,则继电器不动作;初始状态下继电器不动作。
8253、8255和8259A的片选地址由74LS138译码给出。
1.3原理框图
图1-1原理框图
第2章系统硬件兼部分软件设计
2.18086微处理器
2.1.18086微处理器简介
8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片,它与8088的内部结构基本相同,都采用16位结构进行操作及存储器寻址,但外部性能有所差异,两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件(DIP)中。
8086微处理器有以下一般性能特点:
Ø16位的内部结构,16位双向数据信号线;
Ø20位地址信号线,可寻址1M字节存储单元;
Ø较强的指令系统;
Ø利用第16位的地址总线来进行I/O端口寻址,可寻址64K个I/O端口;
Ø中断功能强,可处理内部软件中断和外部中断,中断源可达256个;
Ø单一的+5V电源,单相时钟5MHz。
2.1.28086CPU的引脚信号和功能
如图2-1所示,是8086CPU的外部结构,即引脚信号图
图2-18086CPU引脚图
①VCC、GND:
电源、接地引脚
②AD15—AD0:
地址/数据复用信号输入/输出引脚,分时输出低16位地址信号及进行数据信号的输入/输出。
③A19/s6—A15/s3:
地址/状态复用信号输出引脚。
④NMI、INTR:
中断请求信号输入引脚,引入中断源向CPU提出的中断请求信号,高电平有效,前者为非屏蔽中断请求,后者为可屏蔽中断请求信号。
⑤:
读控制输出信号引脚。
⑥CLK:
时钟信号输入引脚。
⑦Reset:
复位信号输入引脚。
⑧READY:
“准备好”状态信号输入引脚,。
⑨:
测试信号输入引脚。
⑩MN/MX:
最小/最大模式设置信号输入引脚,该输入引脚电平的高、低决定了CPU工作在最小模式还是最大模式。
⑩/S7:
高8位数据允许/状态复用信号输出引脚
(1),输出。
2.2地址译码电路
2.2.1译码器74LS138简介
74LS138是一个利用CMOS门电路组成的3线—8线译码器。
它的作用是把给定的3位二进制代码进行“翻译”,变成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。
译码器在数字系统中有广泛的用途,不仅用于代码的转换、终端的数字显示,还用于数据分配,存贮器寻址和组合控制信号等。
译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件。
74LS138的逻辑功能表如表2-1所示,管脚图如图2-2所示。
表2-1
图2-2
71LS138有三个附加的控制端S1、S2非和S3非。
当S2非和S3非为低电平,S1为高电平时,译码器处于工作状态。
否则,译码器被禁止,所有的输出端被封锁在高电平。
这三个控制端也叫做“片选”输入端,利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。
2.2.2各芯片的译码选址设计
由系统设计要求,给定8255的地址范围为384H(001110000100)到387H(001110000111),8253的地址范围为388H001110001000)到38BH(001110001011),可将A5、A6、A10、A11接或门后送138的S2端,将A7、A8、A9接与非门后送138的S3端,A4、A3、A2接入138的CBA译码输入端,由此接法译码后输出的Y1端地址范围对应于8255,Y2端地址范围对应于8253,设置Y0输出的地址作为8259A的片选信号。
硬件连接如图2-3所示:
图2-374LS138的译码选址
2.3100ms定时中断电路
2.3.1可编程定时/计数器8253简介
Intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器,其内部有三个计数器,分别为计数器0、计数器1和计数器2,他们的机构完全相同。
每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字,互相之间工作完全独立。
每个计数器通过三个引脚和外部联系,一个为时钟输入端CLK,一个为门控信号输入端GATE,另一个为输出端OUT。
每个计数器内部有一个8位的控制寄存器,还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。
其管脚图如图2-4所示。
图2-48253管脚图
2.3.28253的初始化与连接
8253共有6种不同的工作方式,在不同的工作方式下,计数过程的启动方式、OUT端的输出波形都不一样,自动重复功能和GATE的控制作用以及写入新的计数初值对计数计数过程产生的影响也不相同。
方式0——计数结束中断、方式1——可重复触发的单稳态触发器、方式2——频率发生器、方式3——方波发生器、方式4——软件触发选通和方式5——硬件触发选通。
本设计使用8253的两个计数器定时100ms,计数器0和计数器1均工作在方式3。
初始化8253时两个计数器的计数初值应分别为计数器0:
2MHz/2KHz=1000(16位),计数器1:
100ms/0.5ms=200(8位),OUT1作为中断信号。
8253的初始化
①设置工作方式;
MOVDX,38BH
MOVAL,36H;36H=00110110
OUTDX,AL
MOVAL,56H;56H=01010110
OUTDX,AL
②置计数器初值;
MOVDX,388H
MOVAX,3E8;3E8=1000
OUTDX,AL
MOVAL,AH
OUTDX,AL
MOVDX,389H
MOVAL,C8;C8=200
OUTDX,AL
2.3.3可编程中断控制器8259A
8259
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- 关 键 词:
- 微机 原理 接口 设计 18255 应用