微机原理设计报告

1、微机原理课程设计题 目： I/O接口卡设计学 院： 仪器与电子学院 专 业： 测控技术与仪器 指导教师： 陈 鸿 成员姓名：设计日期：2015.6.15-2015.6.28目录一 设计题目及设计要求1. 设计内容2. 设计要求二 设计总体方案三 主要元件1. IBM PC/XT总线简介2. ISA总线简介3. 8255芯片简介4. 驱动器5. LED显示器四工作原理五硬件电路六程序设计及流程图1.流程图2.程序设计七设计心得八参考文献1、 设计题目及设计要求：1. 设计一块I/O卡，该卡具有3个8位I/O口（A、B、C口），利用该I/O卡控制该卡控制一个四位的LED显示器，该卡插在PC机的IM

2、B-PC扩展总线插槽上（ISA），选用8255接口芯片2. 设计要求：画出电路原理图，说明工作原理，编写利用该接口卡对键盘上键入的数字进行显示的程序（当回车键按下前，如果键入的数字的次数大于4时显示最后的4位数）二设计整体方案该接口卡的主芯片是8255芯片，将ISA总线上的地址线A0-A19经过译码作为8255的片选信号，IOR、IOW分别作为8255的读写信号。四位LED显示器采用共阴极接法，将8255的A端口的8个引脚经过驱动器与LED的a-h相连，用C端口的低四位来控制那个LED亮，B端口不使用。三主要元件1.IBM PC/XT总线简介总线在PC/XT机的底板上共有8个插头，称为IMB

3、PC/XT总线。PC/XT总线在每个插槽（扩展槽）配有62个引脚代表各种不同的信号。IBM PC/XT总线的62条引线包括20位地址线、8位数据线、21根控制线、2根状态线和11根辅助线及电源线。每一个插槽对应的引脚均有相同的意义，因此所有的接口卡可插于任何一个插槽上。引脚间隔为2.54mm。2.ISA总线简介ISA总线是IBMPCAT机(CPU是80286)所用的系统总线，这是一个16位兼8位的总线标准。如果忽略标准化细节，则可认为16位ISA总线就是PCAT总线。由于IBMPCAT与IBMPC、IBMPCXT机(CPU都是8088)所用的Pc总线兼容，所以可认为8位ISA总线(16位ISA

4、总的低8位部分)就是PC总线。ISA总线的主插槽与IBM总线的插槽兼容，如下：注意事项：（1）当设计非DMA方式的IO接口时，应把AEN为低作为该接口工作的使能条件，以确保在总线上进行DMA传送时该接口不工作，否则DMA传送时所发出的地址与该接口设计地址相同时该接口会误操作。(2)系统对ISA总线上的IO端口地址采用部分译码方法，只译码A9AO或A10A0，在选择接口地址时应避开系统已占用的地址以及它们的重叠区。(3)原则上讲，在用户自行设计接口插卡时，反未被占用的地址端口都可以使用，但要考虑到系统的现存配置情况，对端口地址的占用要留有余地，以免发生地址冲突。一般用户可使用300H-31FH的

5、地址，这些地址是留作实验卡用的。3.8255芯片简介8255是可编程并行IO口接口芯片。如下图所示：（1）8255具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口分别为A口,B口和C口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).（2）8255内部有4个寄存器：分别为寄存器A、B、C和控制寄存器。A、B、C寄存器的数据就是引脚PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0上输入或输出的数据。其中，1PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。2PB0PB7:端口B输入输出

6、线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。(3) PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。而控制寄存器的数据则表明PA、PB、PC的工作方式。通过CS、A0、A1、RD和WR对4个寄存器进行操作。CS为低电平时选通8255；A1、A0为地址选通。具体如下：当A0=0,A1=0时,PA口被选择;当A0=0,A1=1时,PB口被选择;当A0=1,A1=0时,PC口被选择;当A0=1.A

7、1=1时,控制寄存器被选择.RD和WR为读、写信号：RD为低、WR为高时为读方式，RD为高、WR为低时为写方式。（3）8255引脚功能RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输。RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低

8、电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。（4）8255有三种基本的工作方式：方式0（基本的输入输出方式），方式1（选通输入输出方式），方式2（双向传输方式）。具体如下：1方式0：这种方式不需要任何选通信号。A口、B口及C口的两个4位口中的任何一个端口都可以被设定为输入或输出。输出锁存，输入不锁存；2方式1：这种方式下，A口、B口、C口分为两组。A组包括A口和C口的高4位，A口可由编程设定为输入口或输出口，

9、C口的高四位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号；B组包括B口和C口的低4位，B口可由编程设定为输入口或输出口，C口的低四位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号。A口和B口的输入输出数据都被锁存；3方式2：这种方式下，A口为8位双向总线口，C口PC3PC7用来作为输入/输出操作的控制和同步信号；B口和C口的PC0PC2则可编程为方式0或方式1工作。4.驱动器74LS07同向能够驱动共阴极起端数码管显示，8255C端口为LED显示器的控制端口需用74LS04进行反向驱动。5.LED显示LED数码管的主要部分是七段发光管，分别称为abcdefg，通过七个发光段的不同组合，可以显示0-9和A

10、-F共16个字母数字，从而实现16进制的显示。LED数码管有两种结构，分为共阳极接法和共阴极接法，如为共阴极结构，各字段阴极控制端共接低电平，而各段阳极控制端凡接高电平者便发光。四工作原理首先由I/O卡的RESET将8255A芯片复位，由微机系统的扩展槽中20根地址线来决定8255A片选信号是否选通，由其工作原理图可知A端口地址300H，B端口地址301H，C端口地址302H，控制口地址303H。（为避免地址冲突，因此选用300H-303H）。经MSDOS功能调用从键盘输入一串字符，（调用OAH号功能，输入的字符串可达254个字符，其入口参数为DS：DX，在DX第一个字节必须存放输入字符的最大

11、字节量，第二个单元存放是实际输入字符的个数，字符串本身从第三个字节开始有效，由终止回车符生成的码作为穿的最后一个字符输入。），通过软件设计，不管输入多少个数，始终只显示最后输入的四个数。同时也将由键盘输入的四个ASCII码数转换成相应的BCD码，取个位数，将此BCD码转换成字形码，在将字形码送入到8255A的A端口，而将状态字送入C端口，用来控制哪一个显示器亮，并调用5ms延迟程序。依此类推，取十位，百位，千位进行相同的操作，只是送C端口的数据不同，依次为O7H，O5H，03H、O1H。由于四个显示器依次点亮的时间间隔短，利用发光管的余晖和人眼视觉的暂留作用，使人感觉好像4位LED显示器都在显

12、示（动态显示）。五硬件原理图：六程序设计及流程图1.流程图2.程序设计DATA SEGMENT STRING1 DB “please input char”STRING2 DB 100 DUP (?) STRING3 DB 100 DUP (?)DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART : MOV AX,DATA MOV DS,AX ; 数据段寄存器的初始化 MOV AL,80H ; 8255的初始化 MOV DX, 300H OUT DX, AL LEA DX, OFFSET STRING1 MOV AH,09H ; 显示字符串功能 I

13、NT 21HNEXT1: LEA DX, OFFSET STRING2MOV AH,0AH ; 从键盘读入数字INT 21H MOV CL,STRING2+1 ；实际读入的数字的个数送至CL CMP CL,0 JZ NEXT1 ; 没有读入数字则继续等待 MOV SI,DXADD CL,1MOV CH,0 ADD SI,CX MOV AL,SI ; 个位数转化为BCD码 AND AL,0FHLEA DI,OFFSET STRING3 MOV DI,AL DEC SI ; 十位数转化为BCD码 MOV AL,SI AND AL,0FH MOV DI+1,AL DEC SI ; 百位数转化为BCD

14、码 MOV AL,SI AND AL,0FH MOV DI+2,AL DEC SI ; 千位数转化为BCD码MOV AL,SI AND AL,0FH MOV DI+3,ALNEXT2: LEA BX, OFFSET LEDADD ; 将千位数字转化为对应的字型码 MOV AL,DI+3 XLAT ; 查表转换 MOV DX, 302H OUT DX,01H ; 将与之对应的数码管的位选打开 OUT 300H,AL ; 将转换后的字型码送A口 CALL DELAY ; 调用5ms的延时子程序 LEA BX, OFFSET LEDADD ； 将百位数字转化为对应的字型码 MOV AL,DI+2 X

15、LAT MOV DX,302H OUT DX,03H OUT 300H,AL CALL DELAY LEA BX, OFFSET LEDADD ; 将十位数字转化为对应的字型码 MOV AL,DI+1 XLAT MOV DX,302H OUT DX,05H OUT 300H,AL CALL DELAY LEA BX, OFFSET LEDAD; 将个位数字转化为对应的字型码 MOV AL,DI XLAT MOV DX,302H OUT DX,07H OUT 300H,AL CALL DELAY LOOP NEXT2DELAY PROC ; 延时子程序 PUSH BX PUSH CX MOV C

16、X,4167NEXT3: LOOP NEXT3 POP CX POP BX RETDELAY ENDPLEDADD: DB 40HDB 79H DB 24H DB 30H DB 19H DB 12H DB 02H DB 78H DB 00H DB 10H CODE ENDS END START七课程设计心得：通过这次课程设计，我们受益匪浅。最大的收获就是将理论与实际相结合，但同时也知道了自己的操作能力不行，希望以后加强这方面的锻炼。在做完这个设计后发现自己所学知识有限觉的惭愧，以后会加强对这方面的知识的学习。本次设计过程中，我们了解了计算机控制技术发展史，I/O接口、8255芯片、发展和使用等

17、。使我巩固了在课堂上学到的东西，加深了印象。本次课程设计，同时也使我们进一步学习与理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，还进一步了解了波形发生器的原理及汇编语言的应用，加深了自己对理论知识的理解，提高了动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。提高了在应用方面的实技践能，树立了严谨的科学作风。通过电路和程序的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。通过课程设计要实现以下两个目标：第一，让学生初步掌握计算机控制技术的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性