占空比可调的脉冲发生器

I / 25 下载文档可编辑 沈阳航空航天大学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 课程设计名称：微机系统综合课程设计微机系统综合课程设计 课程设计题目：占空比可调的脉冲发生器占空比可调的脉冲发生器 院（系）：计算机学院 专 业：计算机科学与技术 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：张维君 完成日期：2012年7月15日 目目 录录 第第 1 1 章章 总体设计方案总体设计方案.1 1 1.1 课程设计的内容和要求.1 1.2 课程设计原理 .1 1.3 方案设计 .1 1.4 方案论证 .2 1.5 设计环境.2 第第 2 2 章章 详细设计方案详细设计方案.3 3 2.1 模块设计 .3 2.2 程序流程图 .4 II / 25 下载文档可编辑 2.3 硬件连线图 .6 第第 3 3 章章 调试及结果分析调试及结果分析.7 7 3.1 调试步骤及方法 .7 3.2 实验结果 .7 3.3 结果分析 .8 参考文献参考文献.9 9 附附 录（源程序）录（源程序）.1010 下载文档可编辑 第 1 章 总体设计方案 1.11.1 课程设计的内容和要求课程设计的内容和要求 一、课程设计内容： 具体内容如下： 1.用 8255 和 8253 产生脉宽可调的脉冲信号； 2.用实验箱上键盘中的两个按键调节脉冲； 3.按脉宽增加键脉宽逐渐增大，按脉宽减小键脉宽逐渐减小； 二、课程设计要求： 1.认真查阅相关资料； 2.独立设计、调试并通过指导教师现场验收； 3.撰写课程设计报告。 1.21.2 课程设计原理课程设计原理 根据课设要求，要实现通过键盘按键调节脉宽的脉冲信号发生 器。本次设计中主要使用了 8259 可编程中断控制器，8255 可编程 并行接口芯片，8279 键盘/显示芯片，8253 定时/计数器以及部分连 线来实现以上功能。利用 8253 芯片产生一定频率的脉冲信号，并用 8255 芯片以程序查询方式，检测该信号上高、低电平的持续时间， 还要利用 8259 芯片的中断信号扫描信号，通过改变高电平的持续时 间来调节占空比。最后，应用 8279 芯片将结果显示到数码管上。 2 / 25 下载文档可编辑 1.31.3 方案设计方案设计 根据本次课程设计要求，用 8253 芯片计数器 0 产生低频率的方 波信号，然后叠加一个矩形波，使之成为一个改变分频就可以改变 占空比的矩形波。再将该矩形波作为计数器 1 产生的输入信号，使 计数器 1 产生脉宽可调的脉冲信号，并把该脉冲信号接到 8255 的一 个引脚（PB0） ，运用程序查询方式循环检测这个引脚高、低电平持 续时间。利用芯片 8259 的中断功能循环扫描芯片 8253 计数器 1 的 分频数，通过分频数计算占空比的值。在 BX 中存放分频数 NUM，在 CX 中存放（NUM-1） 。然后，将 BX 中的数扩大 100 倍，再除以 CX 中 的值，以此来计算出被扩大 100 倍后的占空比；接下来就是显示正 确的占空比，将前面得到的准占空比除以 10，再将 AH 中的结果存 到 CH 中，将 AL 中的结果存到 CL 中，最后，由 8279 芯片将最终结 果显示到数码管上。 1.41.4 方案论证方案论证 通过仔细阅读课程设计任务书，对本次课程设计所要完成的题 目和要求要充分理解，从以下两方面进行方案论证。 对预设使用的芯片进行论证 8253 可编程定时/计数器的功能：一是作为计数器，即在设置 好计数初值后，便开始对外部脉冲作减 1 操作，当减为 0 时，输出 一个信号；二是作为定时器，在设置好定时参数后，便开始对外部 信号作减 1 操作，并按定时常数不断地输出为时钟周期整数倍的定 3 / 25 下载文档可编辑 时间隔。 8255A 是可编程并行输入输出接口芯片，具有三个 8 位并行端 口，40 个引脚，双列直插式封装。有三种输入输出方式，用于输出 给定信号。 8259A 是可编程中断控制器芯片，用于管理和控制 80 x86 的外 部中断请求，坑人可实现中断优先级判定，提供中断信号，屏蔽中 断输入等功能。 8279 是可编程键盘/显示接口芯片。它的功能主要包括键盘输入 和显示控制 部分，其中键盘部分提供扫描功能。显示部分则是提供扫描方式的 显示接口，可与 8 位或 16 位 LED 数码管连接构成。 对预设计的程序进行论证 用小灯测试 8253 芯片产生的脉冲信号的频率，已达到设计中所 要求的低频率信号。逐步测试数据采集模块，计算占空比模块，显 示模块。 经过认真仔细论证，证明所提出的方案切实可行。 1.51.5 设计环境设计环境 软件环境：LCT88EA 应有软件、Win2000、PC 机 硬件环境：AEDK 实验箱 下载文档可编辑 第 2 章 详细设计方案 2.12.1 模块设计模块设计 1. 主模块： 在主程序中，主要实现各个芯片的初始化，将 8253 芯片的计数 器 0 设置为工作方式 3，低 8 位读写,二进制计数方式，使其输出方 波在与一个矩形波叠加产生新的矩形波。 ，再将该矩形波作为计时器 1 的输入信号，并将计数器 1 设置为工作方式 2，低 8 位读写，十进 制计数方式，使计数器 1 产生低频率符合要求的脉冲信号； 2. 数据结构部分： 用 BX 寄存器存储当前的分频数，用 CX 寄存器存储当前分频数 减一数。在内存中开辟了一个字节空间 DISBUF，用来存放每种模式 所要显示的结果在 TAB 表中的编码，在中断服务程序中通过按照这 个空间中的 8 个编码查表显示数码管上所要显示的结果。 3. 数据采集模块： 采用程序查询方式，循环检测 8253 芯片计数器 1 的分频状态。 记录当前分频数 NUM，并保存到 BX 寄存器。 4. 计算占空比模块： 将 BX 中的数减一得到的数存入 CX 中，然后，将 BX 中的数乘以 100，再除以 CX 中的值，以此来计算出被扩大 100 倍后的占空比； 接下来就是显示正确的占空比，将前面的到的准占空比除以 10，再 4 / 25 下载文档可编辑 将 AH 中的结果存到 CH 中，将 AL 中的结果存到 CL 中。 5. 显示模块： 根据 CH、CL 中的值，由 8279 芯片查表后将对应的数据显示到 数码管上，以得到最后的正确结果。 下载文档可编辑 2.22.2 程序流程图程序流程图 本次设计的主流程图如图 2.2.1 所示；采集数据模块流程图如 图 2.2.2 所示； 计算占空比模块流程图如图 2.2.3 所示；显示占空比模块流程图如 图 2.2.4 所示。 图 2.2.1 占空比测量的主流程图 下载文档可编辑 6 / 25 下载文档可编辑 图 2.2.2 数据采集模块流程图 图 2.2.3 计算占空比模块流程图 图 2.2.4 显示模块流程图 下载文档可编辑 2.32.3 硬件连线图硬件连线图 本次设计用到四个芯片，分别是 8259 可编程中断控制器，8255 可编程并行接口芯片，8279 键盘/显示芯片，8253 定时/计数器。其 中 8255 芯片的 A、B、C 端口及控制端口的地址为分别为 200H，201H,202H,203H；键盘/显示芯片 8279 的数据端口地址为 210H，控制端口地址为 212H；定时/计数器芯片 8253 的端口地址为 228-22BH。芯片 8259 的端口地址为 220H 具体连接情况如图 2.2 所 示。 图 2.2 硬件连线图 下载文档可编辑 第 3 章 调试及结果分析 3.13.1 调试步骤及方法调试步骤及方法 在开始的时候，每次都没有结果显示。于是通过单步调试，通 过查看各个寄存器中的值，来验证各模块是否正常跳转以及模块的 正确性。结果，在数据中断中没有中断产生。经过调试，可以正常 显示预定的占空比的值，但是无法对占空比进行调节。经过思考发 现，问题出在数据显示模块，每次显示完第一次预定的值以后没有 对数码管进行清空，所以显示出现问题。之后，修改程序，在每次 显示之前对数码管进行清空操作。问题得到解决。进一步修改，在 计算模块中，将 BX 寄存器中的值乘以 100 后得到的结果存到 AX 寄 存器中，用 DX:AX 做被除数，防止因 BX 中数值过大而使 AL 寄存器 产生溢出而得到的不正确的结果。修改后，再次测试，则可以得到 稳定而且正确的结果，误差很小。 3.23.2 实验结果实验结果 本设计已经基本满足任务书的要求。现将结果简单介绍如下： 1.当将计数器 1 的初值赋为 5，即产生五分频的脉冲信号时，数码 管显示结果为 0.80； 2.当按下实验箱上的”+”时，显示的占空比值增加，向 1 逼近。 3.当按下实验箱上的”-”时，显示的占空比值减小。向 0.5 逼近。 下载文档可编辑 3.33.3 结果分析结果分析 由实验结果可知，由 8253 产生的方波最小的占空比的值为 0.5。方波和矩形波叠加之后应该可以产生占空比小于 0.5 的值，但 是此程序没有实现这个功能，有待提高。 下载文档可编辑 参考文献 1 龚尚福.微机原理与接口技术M.西安：西安电子科技大学出版 社，2003 2 王忠民.微型计算机原理M. 西安：西安电子科技大学出版社， 2003 3 沈美明，温冬婵. IBM-PC 汇编语言程序设计M.北京：清华大 学出版，2001 下载文档可编辑 附 录（源程序） TIM_CTLEQU 22bH TIMER0EQU 228H TIMER1EQU 229H TIMER2EQU 22AH PC8255EQU 203H PC8255CEQU 202H PC8255B EQU 201H Z8279 EQU 212H D8279 EQU 210H LEDMODEQU 00H ;左边输入,八位显示外部译码八位显示 CODE SEGMENT ASSUMECS:CODE START: JMP S NUM DB 5 S: cli MOV DX,Z8279 ;置空 FIFO 寄存器 MOV AL,0c2H OUT DX,AL CALL INIT8253 11 / 25 下载文档可编辑 CALL INIT8259 MOV DX,TIM_CTL MOV AL,00010110B ;计数器 0，低 8 位读写,工作方式 3，二进制 OUT DX,AL MOV AL,00000101B MOV DX,TIMER0 OUT DX,AL MOV DX,TIM_CTL MOV AL,01010101B ;计数器 1，低 8 位读写，工作方式 2，十进制 OUT DX,AL MOV AL,NUM MOV DX,TIMER1 OUT DX,AL MOV DX,PC8255 MOV AL,10000010B ;A 方式 0，输出 B 方式 0，输入 C 输出 OUT DX,AL MOV DX,PC8255B MOV BX,0 MOV CX,0 12 / 25 下载文档可编辑 CALL DISPLAY mov dx,223h out dx,al mov al,30h out dx,al STI JMP $ A1: NOP JMP A1 INIT8259: MOV AL,13H MOV DX,220H OUT DX,AL MOV DX,221H MOV AL,30H OUT DX,AL MOV AL,03 OUT DX,AL MOV AL,0FEH ;ocw1 OUT DX,AL IN AL,DX MOVAX,0 13 / 25 下载文档可编辑 MOVDS,AX MOVSI,30H*4 MOVAX,OFFSET INTR1 MOVSI,AX MOVAX,CS MOVSI+2,AX ret INIT8253: push AX MOV DX,TIM_CTL MOV AL,00010110B ;计数器 0，低 8 位读写,工作方式 2，二进制 OUT DX,AL MOV AL,00000101B MOV DX,TIMER0 OUT DX,AL MOV AL,10110101B MOV DX,TIM_CTL OUT DX,AL MOV AX,6144 MOV DX,TIMER2 OUT DX,AL 14 / 25 下载文档可编辑 MOV AL,AH OUT DX,AL POP AX RET intr1: call readkey CMP AL,12H ;是减小 JE down CMP AL,13H JE up iret DOWN: JMP A UP: INC NUM INC NUM JMP A RET A: MOV DX,Z8279 ;置空 FIFO 寄存器 MOV AL,0c2H OUT DX,AL 15 / 25 下载文档可编辑 CALL DISPLAY IRET readkey: MOV DX,Z8279 ;置空 FIFO 寄存器 MOV AL,0C2H OUT DX,AL WAIIT: NOP MOV AX,0 IN AL,DX MOV BL,AL AND AL,80H CMP AL,80H JE WAIIT ;FIFO 正在清除期间则跳转等 待 MOV AL,BL AND AL,0FH CMP AL,00H JE WAIIT ;无键按下则等待 MOV DX,Z8279 MOV AL,82H ;置 读 FIFO RAM 命令字 OUT DX,AL 16 / 25 下载文档可编辑 MOV DX,D8279 ;读入 FIFO RAM 内容 IN AL,DX ret DISPLAY: MOV CX,00H MOV BX,00H MOV DX,0 MOV CL,NUM DEC NUM MOV BL,NUM MOVAX,100 MUL BX DIV CX MOV CL,10 DIV CL MOV CH,AH ;个位 MOV CL,AL ;十位 PUSH CS POP DS MOV DX,Z8279 ;置空 FIFO 寄存器 MOV AL,0C2H OUT DX,AL 17 / 25 下载文档可编辑 MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,90H OUT DX,AL MOVAL,CH LEABX,LED XLAT MOV DX,D8279 OUT DX,AL ;显示个位 MOV AL,CL LEA BX,LED XLAT MOV DX,D8279 OUT DX,AL ;显示十位 MOV AL,10111111b MOV DX,D8279