武汉理工大学微机原理课程设计之存储器扩展分析与设计

学 号： 课 程 设 计题 目 存储器扩展分析与设计学 院 自动化学院专 业 自动化专业班 级姓 名指导教师 向馗 副教授2013 年 1 月 10 日武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 向馗 副教授 工作单位： 自动化学院 题 目: 存储器扩展分析与设计 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 画出简要的硬件原理图，编 写程序。 2.完成以下任务：(1).设计一个 EEPROM 扩 展电路，由两片 2864 扩展为 16KB 容量, 并编程信息检索程序。(2). 编程内容：在扩展的 ROM 中存入有 9 个不同的信息，编号 0 到 8，每个信息包括 40 个字字符。从键盘接收 0 到 8 之间的一个编号，然后在屏幕上显 示出相 应的编号的信息内容，按“q” 键退出。3. 撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、 软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序 调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。时间安排：2012 年 12 月 30 日- 12 月 31 日 查阅资料及方案设计2013 年 01 月 01 日- 01 月 05 日 编程2013 年 01 月 06 日- 01 月 08 日 调试程序2013 年 01 月 09 日- 01 月 10 日 撰写课程设计报告指导教师签名： 2013 年 1 月 11 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书目录摘要 .11 设计意义及任务 .21.1 设计意义 .21.2 设计任务 .22 EEPROM 扩展电路设计 .32.1 方案设计 .32.2 芯片选择 .32.3 连线说明 .42.4 硬件电路图 .53 程序设计 .63.1 设计思路 .63.2 程序框图 .63.2.1 主程序流程图 .63.2.2 输入程序流程图 .63.2.3 输出程序流程图 .63.3 设计程序一 .83.4 设计程序二 .103.5 调试过程 .123.5.1 调试过程 .123.5.2 结果记录 .123.5.3 调试过程中遇到的问题 .13结束语 .14参考文献 .15附录一 .16附录二 .19武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书1摘要存储器（Memory ）是计算机 系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。按存储介质分可分为半导体存储器和磁表面存储器。按存储器的读写功能分可分为只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)。只读存储器 ROM 是一种对其内容只能读，不能写的存储器。随着半导体技术的发展，只读存储器也根据不同需要设计出不同的种类。其中电可擦除只读存储器（EEPROM）是一种可用电气方法在线擦除和再编程的只读存储器，它既有 RAM 可读可改写的特性，又有非易失性存储器 ROM 在掉电后仍能保持所存数据的优点。因此，EEPROM 在单片机存储器扩展中可以作程序存储器，也可以用作数据存储器，基于 EEPROM 存储器的扩展设计有十分重要的意义。建立一个信息检索系统，每个序号对应一个不同的信息。通过键盘输入不同的指令序号，在电脑屏幕上会输出想要得到的信息。当超出序号范围的时候，屏幕会显示错误。程序还附加一个进一步查询的子程序。在输出信息后，可以对该信息进行查寻，当输入信息与序号相对应的信息完全相同时，会在屏幕上显示 NO 字样，然后继续进行下一次的提示输入。关键字：存储器 EEPROM 信息检索武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书21 设计意义及任务1.1 设计意义微机原理与接口技术主要培养统筹运用课本所学的理论知识，掌握程序设计模块化基本理论和基本方法。EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）是用户可更改的只读存储器（ROM ） ，其可通过高于普通 电压的作用来擦除和重编程（重写） 。EEPROM在单片机存储器扩展中可以作程序存储器，也可以用作数据存储器。建立一个信息检索系统，然后通过键盘输入不同的指令，输出想要得到的信息。信息检索是为了满足用户的查询需求，本次课程设计是针对我们平时学习的理论知识的检验，在实践中考察我们的掌握能力，更好的存储器的一些问题。1.2 设计任务要求完成的主要任务： (1)画出简要的硬件原理图，编写程序。 (2)完成以下任务：1)设计一个 EEPROM 扩展电路，由两片 2864 扩展为 16KB 容量，并编程信息检索程序。2)编程内容：在扩展的 ROM 中存入有 9 个不同的信息，编号 0 到 8，每个信息包括40 个字字符。从键盘接收 0 到 8 之间的一个编号，然后在屏幕上显示出相应的编号的信息内容，按Q或q键退出。武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书32 EEPROM 扩展电路设计2.1 方案设计8086 通过控制 138 译码器来实现控制 EEPROM 扩展电路，即两片 2864 芯片。通过D0 D7 数据总线来传输数据，通过地址总线来实现读写的输入输出，同时数据可以先放:在 74LS373 锁存器中存放来保护数据。硬件原理图如图 2-1 所示。图 2-1 硬件原理图2.2 芯片选择EEPROM 芯片在写入时能自动完成擦除，而且不需要专用的编程电源，可直接使用5V 电源。在芯片引脚设计上，2KB 的 EEPROM2816 与相同容量的 EPROM2716 和静态RAM6116 兼容，8KB 的 EEPROM2864A 与相同容量的 EPROM2764A 和静态 RAM6264兼容，这些特点给硬件电路设计和调试带来了方便。常用的并行 EEPROM 芯片有 2816/2816A、2817/2817A、2864A 等， 本次设计要形成 16KB 容量，若采用 2816/2816A、2817/2817A，需用 8 块芯片，连接线麻烦，所以采用 2864 芯片扩展。2816、2817、2864 的读出数据时间均为 250ns，写入时间为 10ms。2864 引脚图如图 2-2 所示。8086CPU138 地址译码器数据总线 D7D02864CS地址总线 A0A192864CS武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书4图 2-2 2864 引脚图计算芯片数量：2864 芯片容量是 64/8=8，即 8KB。 ，所以需用两片 2864 芯片。1682Kn2.3 连线说明数据线：2864 的 8 位数据线直接与 8086 的数据线相连。地址线：根据选择的芯片进行地址分配，由于选择芯片分别是 8KB，这样片内寻址需要的地址线是 13 根，因使用 138 译码器来片选，所以 8086 上的地址线 作为片内寻址与120A:8KB 的 ROM 的 地址连接。120A:通过一片 74LS138 译码器来控制片选。将 控制低 8 位的 2864（1）的 ， 控制0YCE1Y高 8 位的 2864（2）的 ，138 译码器的输入端连接到 8086 的地址线的高位 ，CE 53A:地址分配表如表 2-1 所示。所以 2864（1）的地址范围为 0000H 至 1FFFH，2864（2）的地址范围为 2000H 至3FFFH，两片加起来一共是 16KB。为了防止 CPU 在读取数据时，数据发生变化，在硬件电路上采用了 74LS373 锁存器。武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书5控制线：取 中的两根地址线如 和 分别控制两片 2864 的读写端。196A:16A7地址分配表如表 2-1 所示。表 2-1 地址分配表15413196:C B A 218A:74:30A:0000 0 0 0 0 0000 0000 00000000 0 0 0 1 1111 1111 11110000 0 0 1 0 0000 0000 00000000 0 0 1 1 1111 1111 11112.4 硬件电路图存储器扩展硬件电路图如图 2-3 所示。武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书6图 2-3 存储器扩展硬件电路图3 程序设计3.1 设计思路在存储器的数据段里分配 10 个小数据段，每个小数据段分配 40 个字符，0-8 这 9 个信息存储信息内容，另外一个输出错误信息，Q 或 q 退出。取 MSG0 的首地址作为整个信息段的首地址，根据输入的信号的不同，用序号乘 40 再加到首地址上找到相应序号的信息内容。步骤为：（1）开始，等待信息输入；（2）输入序号，判断是否为 Q。若是转（7） ，否则转（ 3） ；（3）判断是否满足要求的序号范围。满足转（4） ，否则转（6） ；（4）根据输入的序号，计算出相关信息的物理地址；（5）输出结果，跳转到（2） ；（6）输出错误信息提示，转（2） ；（7）结束，退出程序。3.2 程序框图3.2.1 主程序流程图主程序流程图如图 3-1 所示。3.2.2 输入程序流程图输入程序流程图如图 3-2 所示。程