微机原理与接口技术课程设计之三角波发生器设计一简单信号发生器

1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 设计一简单信号发生器初始条件：1选用8088 CPU最小工作模式； 2选择DAC0832芯片完成模拟信号输出，确定芯片地址范围； 3输出三角波的电压范围为02.5V,能够实现频率调节功能。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查阅参考资料，自学相关可编程接口芯片的内部结构、工作方式和初始化编程过程；2根据设计系统的具体功能和性能参数，明确设计目标；3微机基本系统及其扩展接口电路设计，绘制微机系统硬件原理图；4编制扩展接口电路工作的汇编源程序，绘制汇编源程序流程图，包括初始化和监

2、控工作程序；5撰写设计说明书（包括参考资料目录，字数不少于5000字）时间安排：序号内 容所用时间（天）1查阅资料，学习相关芯片知识2系统及扩展电路硬件设计33初始化程序和应用程序设计24相关硬件电路和程序调试25编写课程设计说明书和答辩合计10指导教师签名： 2010年 12月 12日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日概述设计内容及要求本设计综合应用8088CPU、D/A转换器、定时器/计数器电路，中断技术：通过PC机定时，产生三角波模拟信号输出，信号频率可通过PC机键盘调节。输出电压范围在02.5V之间。课程设计要求设计要求画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计目的通

3、过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。本设计主要能够完成对制定波形的形成，可以通过输入来改变频率。此信号发生器可以很好的运用于有需要的场合。系统总体设计 1、 设计思想及方案论证 由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A转换芯片0832来来完成此项任务，由0832形成波形的主要做法是：先输出一个下限电平，将其保持t然后输出一个稍高的电平，再保持t，然后重复此过程，因此需要改变0832输入数据的时间间隔t来改变频率。如图3-1信号发生波形图所示。0832输入的数据的

4、延时可以通过软件完成，也可以通过硬件完成。由于实验要求输出的波的频率可以改变，且精确，所以选用硬件延时。 +5v 0v 图3-1 信号发生波形图硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。由8253输出的方波的高低电平，来触发8259的IR0端，8259给CPU中断信号，CPU中断来执行相应的中断子程序，中断子程序为向0832输出数据的程序，通过此程序可以产生三角波。由于8253产生的方波的频率可以控制，所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。以此来控制0832输出的波形频率。功能框图，1页 2、硬件系统总体布局（画一简图）1页 3、线路图（大图） 4、芯片选择 根据需

5、要，选择了8088CPU，时钟发生器8284*1，总线控制器8286*1，总线地址锁存器8282*3，RAM6264*1，ROM2764*1，计时器8253*1，中断控制器8259*1，D/A转换器0832*1，地址译码器74L138*2 a8259a是8086/8088系列的可编程中断控制器，8259a为28个引脚的双列直插芯片。它的主要功能是：（1）据8级优先级控制，通过联级可以扩展到64级优先控制。（2）每一级中断可由程序单独屏蔽或允许。（3）可提供中断类型号传送给CPU。（4）可以通过编程选择多种不同工作方式。 引脚功能：D7-D0：双向数据线，三态，与数据总线相连。IR7-IR0：外

6、设的中断请求信号输入端，输入，中断请求:可以是电平触发，或者边缘触发。RD：读命令信号，输入，低电平有效，用来控制数据由8259A读WR：写命令信号，输入，地点平有效，用来控制写到8259CS：片选信号，输入，通过译码器与地址总线相连INT：向CPU发出中断请求信号，输出，与CPU的INTR相连INTA：CPU给8259的中断响应信号，输入。4.1.2DAC0832：NSC公司生产的DAC0832，是一种内部带有数据输入寄存器的8位D/A转化器，采用CMOS工艺制成，芯片内部R-2R梯形电阻网络，用于对参考电压产生的电压进行分流，完成模数转换，转换结果以一组差动电流 IOUT1IOUT2 输出

7、。 0832具有8位分辨率，如果输出电压范围在05V间的话，当输入数字量为0时，输出电压为0V；输入数字量为255（0FFH）时，输出电压为5V。各引脚的功能分述如下：VREF : 参考电压输入端。根据需要一定大小的电压，由于它是转换的基准，要求数值正确，稳定性好。VCC：工作电压输入端。AGAN为模拟地，DGAN为数字地。在模拟电路中，所有的模拟地要连在一起然后将模拟地，数字地连接到一个公共接地点。DI7-DI0：数据输入。可直接连接到数据总线。IOUT1IOUT2:互补的电流输出端。为了输出模拟电压，需加转换电路。4.1.3 8253inter8253是一种能够完成定时和计数的芯片，825

8、3内部有3个16位计数器通道，通过对他们编程，每个计数器可以按照6种工作方式工作，并且都可以按2或10进制格式进行计数。，最高频率为2MHZ。8253还可以用于许多其他场合，比如可作编程方波发生器，分频器等。引脚： 1数据缓冲总线数据总线缓冲器是8253与系统总线相连时使用的接口电路，它由8位双相三态缓冲器构成，CPU用输入输出指令对8253进行读写操作的信息都由8位数据总线传输：（1）CPU在对8253进行初始化编程时，向他写入控制字。（2）CPU向某一计时器写入计数初值。（3）从计数器读出计数值。2读写控制逻辑读写控制逻辑接受系统控制总线送来的输入信号，经由组合后形成控制信号，对各部分操作

9、进行控制。可接受的信号有：CS片选，低电平有效，由数据总线经由IO端口译码电路产生。只有CS低电平时，CPU才能对8253进行读写操作。RD读信号，低电平有效，当RD位地电平时，表示CPU正在读取所选定的计数器的通道的内容。WR写信号，低电平有效。当WR为低电平时，表示CPU正在将计数器初值写入所选中的通道口中，或者将控制字写入内部寄存器中。A1A2 端口选择信号，改变它的值，来选择8253内三个计数器通道。如果8253和与8位数据总线的微机相连，只要将A1A0分别与地址总相联。如果系统采用的是8086CPU，则数据总线为16位，传输数据时，总是将低8位数据送往偶地址，将高8位送往奇地址。3计

10、数器8253内部包含三个完全相同俄计数器定时器通道，对3个通道的操作，完全独立的。每个通道都包含1个8位的控制字寄存器，1个16位的减寄存器，和一个锁存器，执行部件是一个16位的减法计数器。每个通道工作时，对输入到CLK引脚上的脉冲按2进制或10 进制格式进行计数。每当输入一个时钟脉冲，计数器减1，当计数器的值减为0时从，从OUT引脚输出一个脉冲信号。GATE引脚上的门控制信号，决定他是否允许计数。4.1.4 8284 时钟发生器8284的引出线如图68所示。其引线功能叙述如下： READY：接CPU的READY引脚 RESET：接CPU的RESET引脚，为CPU提供复位信号 VCC：工作电压

11、输入端。 有一些引线在使用中没有用到，如OSC，EFI等可空着不接。外设或其他电路板上的速度慢的器件在工作过程中需要CPU等待时，是通过向8284的RDY1端提供控制信号来实现的。 4.1.5 82824.1.6 82864.1.6 62644.1.7 2764 5、译码方式及地址范围计算包括存储器地址（RAM和ROM的地址）和端口地址。端口地址有8259（两个地址），8253（四个地址），0832（一个地址？）均需译码器译码分配CS。接口扩展电路设计 接口电路的设计、原理和工作方式使用8253产生定时中断，故8253使用方式3以产生方波信号，以方波信号的上升沿触发中断达到定时目的。8253的

12、计数初值根据所需输出地三角波频率计算得到。8253的输入时钟频率来自8284芯片的PCLK引脚，频率为2.38MHz。8259芯片在此次应用中只负责产生定时中，没有设置从片及，所以使用一般嵌套，根据8253的输入波形，选择上升沿触发方式。 列写端口地址表 8259的工作方式及初始化程序 MOV DX,8259AD0 ;初始化8259，设置为单片，上升沿触发，完全 MOV AL,00010011B ;非自动EOI方式,03H OUT DX,AL MOV DX,8259AD1 MOV AL,10000000B.ICW2,10H,中断向量码IR010H OUT DX,AL MOV AL,000000

13、01B.ICW4,01H， OUT DX,AL 8253的工作方式及初始化程序 OUT DX,AL MOV DX,316H初始化8253，计数器地址，写计数器1 MOV AL,01110110B ;通道1方式字，方式3，二进制记数 OUT DX,AL 方波发生器，用以产生中断 MOV DX,312H写计数值 POP CX.计数值弹到CX MOV AL,CL .写低八位 OUT DX,AL MOV AL,CH写高八位 OUT DX,AL 0832的工作方式及初始化程序 工作方式单缓冲模式，没有初始化程序系统程序设计 1 流程图主要进行系统初始化和外围接口芯片初始化，及开中断，等待中断产生，其流程

14、图所示。 三角波频率控制的实现 计时器初始输入频率来自8284芯片PCLK引脚，频率为2.385MHz。本程序要实现三角波控制，每周期取步进值为511次，每步进值增1或减1。前半周期为增1，后半周期减1，输出量分别由0到255和255到0。设分频后频率为F，输入频率为f，步进值为N，三角波周期为T，中断间隔t，计数初值CX有： CX*1/F=t Nt=T T=N*CX/F CX=F*T/N=F/(N*f)故 在本程序中，CX=2.385MHz/（511*f）=4667/f 由于CX取值在125536之间，所以f可取0.18HZ4667.3HZ，本程序供用户可选频率为100Hz4KHz 2、中断

15、向量表中断向量地址指针8259A引脚中断类型号优先级中断源00020H主片IR008H0定时器00024H主片IR109H1键盘 3、程序清单 DATA SEGMENT 定义数据段 MESS DB输入发生频率(100Hz4000Hz)，0DH,0AH,$ .提示信息 CUNCHU DB ? 暂存量存储位置 JISHU DW 0 PINLV DW ?DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK堆栈段定义 ST DW 20 DUP(?).堆栈空间大小为20字节 TOP LABEL WORD.定义栈顶指针为TOPSTACK ENDS堆栈段结束CODE SEGMENT.定义指令段 ASSU

16、ME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK,ES:DATA初始化段基地址MAIN PROC FAR定义远调用MAIN函数 MOV AX,DATA.初始化段基地址 MOV DS,AX MOV AX,STACK MOV SS,AXMOV AX,CODE MOV CS,AX MOV DX,8259AD0 ;初始化8259，设置为单片，上升沿触发，完全 MOV AL,00010011B ;非自动EOI方式,03H OUT DX,AL MOV DX,8259AD1 MOV AL,10000000B.ICW2,10H,中断向量码IR010H OUT DX,AL MOV AL,00000001B

17、.ICW4,01H， OUT DX,AL LEA DX,MESS ;输入频率 MOV AH,09H INT 21H LEA DX,PINLV将输入频率存到PINLV中 MOV AH,01H INT 21H XOR CX,CX.CX清零 XOR AX,AX MOV BX,10KEY: MUL BX乘法。AX=BX*AXMOV CX,AXMOV AL,DX CMP AL,0DH.输入字符等于回车？ JE ENTER相等则跳到ENTER SUB AL,30H.ACSII变成数字ADD CX,ALMOV AX,CXMOV PINLV,CX将算得的频率值存在PINLV中INC DXJMP KEYENTE

18、R: MOV AX,4667.将输入的频率计算，得出写入8253的时间数MOV CX,PINLV MOV BX,CXDIV BXMOV CX,AXPUSH CX压栈 MOV DX,316H初始化8253，计数器地址，写计数器1 MOV AL,01110110B ;通道1方式字，方式3，二进制记数 OUT DX,AL 方波发生器，用以产生中断 MOV DX,312H写计数值 POP CX.计数值弹到CX MOV AL,CL .写低八位 OUT DX,AL MOV AL,CH写高八位 OUT DX,AL MOV CUNCHU,0H ;将存储单元清零 MOV JISHU,0H MOV DX,OFFSET SANJIAOBO取偏移地址赋DX MOV AX,SEG SANJIAOBO .取段地址 MOV DS,AX.段地址赋DS MOV AL,08H.中断向量08H MOV AH,25H.DOS的功能调用，设置中断程序入口地址 INT 21HCIR: JMP CIR.无限循环程序，等待中断 RETMAIN ENDP三角波子程序SANJIAOBO PRO