三角波發(fā)生器設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)課程設(shè)計(jì) 學(xué)院： 自動(dòng)化工程學(xué)院 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 同組人: 2015年1月目錄一、目的二、內(nèi)容三、設(shè)計(jì)任務(wù)四、方案選擇及原理五、所用器件六、原理及結(jié)果圖七、流程圖八、程序代碼九、設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題十、收獲及體會(huì) 三角波發(fā)生器一、目的1、 了解和掌握8086、DAC0832等接口芯片和示波器的原理和功能；2、 能用這些接口芯片構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)控制對(duì)象，3、 掌握接口電路的綜合設(shè)計(jì)與使用；4、 通過(guò)自己動(dòng)手，進(jìn)一步了解計(jì)算機(jī)工作原理，接口技術(shù)，提高計(jì)算機(jī)硬件，軟件綜合應(yīng)用能力，即對(duì)微機(jī)原理，接口技術(shù)，匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合訓(xùn)練。2、 內(nèi)容 利用D/A設(shè)計(jì)一個(gè)三角波發(fā)生器，可利用按鍵改變其輸出波形的幅值。例如，可利用5個(gè)按鍵改變其輸出波形的幅值，當(dāng)按下按鍵時(shí)使D/A輸出幅值從1V增加到5V。三、設(shè)計(jì)任務(wù)1、選用8086和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口芯片完成相應(yīng)的功能。2、畫(huà)出詳細(xì)的硬件連接圖。3、畫(huà)出軟件流程圖。4、給出所有程序清單并加上必要注釋。5、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（列出參考文獻(xiàn)，所用器件型號(hào)）。四、方案選擇及原理D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生各種波形的原理：利用D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量與輸入數(shù)字量成正比關(guān)系這一特點(diǎn)，將D/A轉(zhuǎn)換器作為微機(jī)輸出接口，CPU通過(guò)程序向D/A轉(zhuǎn)換器輸出隨時(shí)間呈現(xiàn)不同變化規(guī)律的數(shù)字量，則D/A轉(zhuǎn)換器就可輸出各種各樣的模擬量，如方波、三角波、鋸齒波、正弦波等。五、所用器件CPU8086、地址鎖存器74LS373、譯碼器74154、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832主要器件簡(jiǎn)介8086功能簡(jiǎn)介1. 概述Intel 8086是一個(gè)由Intel于1978年所設(shè)計(jì)的16位微處理器芯片。8086 CPU有20條地址線，可直接尋址1MB的存儲(chǔ)空間，每一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放一個(gè)字節(jié)（8位）二進(jìn)制信息。為了便于對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取操作，每一個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)惟一的地址與之對(duì)應(yīng)，其地址范圍用十進(jìn)制表示為01048575，用十六進(jìn)制表示為00000HFFFFFH。Intel 8086擁有四個(gè)16位的通用寄存器，也能夠當(dāng)作八個(gè)8位寄存器來(lái)存取，以及四個(gè)16位索引寄存器(包含了堆棧指標(biāo))。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對(duì)暫存值需要復(fù)雜的寄存器配置。它提供64K 8 位元的輸出輸入(或32K 16 位單元)，以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個(gè)內(nèi)存位址，所以其中一個(gè)操作數(shù)必須是一個(gè)寄存器。運(yùn)算結(jié)果會(huì)儲(chǔ)存在操作數(shù)中的一個(gè)。 Intel 8086有四個(gè)內(nèi)存區(qū)段(segment) 寄存器，可以從索引寄存器來(lái)設(shè)定。區(qū)段寄存器可以讓 CPU 利用特殊的方式存取1 MB內(nèi)存。8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址， 8086 的尋址方式改變讓內(nèi)存擴(kuò)充較有效率。 2. CPU工作于最小模式中部分引腳信號(hào)定義(1) AD15 AD0（Address Data Bus）：地址/數(shù)據(jù)總線，雙向，三態(tài)。 這是一組采用分時(shí)的方法傳送地址或數(shù)據(jù)的復(fù)用引腳。根據(jù)不同時(shí)鐘周期的要求，決定當(dāng)前是傳送要訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元或I/O端口的低16位地址，還是傳送16位數(shù)據(jù)，或是處于高阻狀態(tài)。(2) (RD)讀選通信號(hào)，三態(tài)，輸出，低電平有效信號(hào)低電平有效時(shí)，表示CPU正在進(jìn)行讀存儲(chǔ)器或讀I/O端口的操作(3) (WR)寫(xiě)選通信號(hào)，三態(tài)，輸出，低電平有效信號(hào)有效時(shí)，表明CPU正在執(zhí)行寫(xiě)總線周期，同時(shí)由信號(hào)決定是對(duì)存儲(chǔ)器還是對(duì)I/O端口執(zhí)行寫(xiě)操作(4) (M/IO)存儲(chǔ)器或I/O端口控制信號(hào)，三態(tài)，輸出信號(hào)為高電平時(shí)，表示CPU正在訪問(wèn)存儲(chǔ)器，為低電平時(shí)，表示CPU正在訪問(wèn)I/O端口。(5) INTR（Interrupt Request）可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸入，電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)，高電平有效CPU在每條指令周期的最后一個(gè)時(shí)鐘周期檢測(cè)此信號(hào)，一旦檢測(cè)到此信號(hào)有效，并且中斷允許標(biāo)志位IF=1時(shí)，CPU在當(dāng)前指令執(zhí)行完后，轉(zhuǎn)入中斷處理程序。用STI指令，可使中斷允許信號(hào)標(biāo)志位IF置“1”，用CLI指令可使IF置“0”，從而可實(shí)現(xiàn)中斷屏蔽。3. 8086指令系統(tǒng)按功能分類，8086的指令共有六大類，它們是：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算和移位指令、字符串處理指令、控制轉(zhuǎn)移指令以及處理器控制指令。常用指令簡(jiǎn)介：(1) MOV 傳送指令（Move）指令格式： MOV目的，源指令功能：將源操作數(shù)（一個(gè)字或一個(gè)字節(jié)）傳送到目的操作數(shù)(2) IN輸入指令（Input）指令格式： IN AL,端口地址或 IN AX,端口地址 IN AL,DX ;端口地址存放在DX寄存器中或 IN AL,DX指令功能：輸入指令用來(lái)從指定的外設(shè)寄存器取信息送入累加器。(3) OUT輸出指令（Output）指令格式： OUT AL,端口地址或 OUT AX,端口地址 OUT AL,DX ;端口地址存放在DX寄存器中或 OUT AL,DX指令功能：輸出指令用來(lái)把累加器的內(nèi)容送往指定的外設(shè)存儲(chǔ)器當(dāng)端口地址大于FFH時(shí)，必須使用第二種尋址方式，即先將端口號(hào)送入DX寄存器，再執(zhí)行操作。(4) CMP比較指令（Compare）指令格式：CMP目的,源指令功能：兩個(gè)操作數(shù)相減，不產(chǎn)生運(yùn)算結(jié)果，僅影響標(biāo)志，接著可用條件跳轉(zhuǎn)指令決定程序去向(5)JMP無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令指令格式：JMP目的指令功能：使程序無(wú)條件的轉(zhuǎn)移到指定的地址去執(zhí)行74LS373功能簡(jiǎn)介74LS373是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。74LS373工作原理簡(jiǎn)述：(1)1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));(2)當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。鎖存端LE由高變低時(shí)，輸出端8位信息被鎖存，直到LE端再次有效。當(dāng)三態(tài)門使能信號(hào)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許Q0Q7輸出，OE為高電平時(shí)，輸出懸空。74154功能簡(jiǎn)介74154為4線16線譯碼器，當(dāng)選通端（E1、E2）均為低電平時(shí)，可將地址端（ABCD）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。如果將E1和E2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對(duì)輸出尋址。A、B、C、D譯碼地址輸入端(低電平有效) E1、E2選通端(低電平有效)015輸出端(低電平有效)。DAC0832功能簡(jiǎn)介DAC0832是CMOS工藝制造的8位單片D/A轉(zhuǎn)換器，屬于R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)的8位D/A轉(zhuǎn)換器，建立時(shí)間150ms，為電流輸出型，并且片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。DAC0832與89S52接成的是單緩沖方式，由于DAC0832是電流輸出，而我們用的是模擬電壓，在這種情況下，要將輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓，轉(zhuǎn)換電路接成同相電壓輸出形式。引腳的功能定義1、DI0DI7：8位數(shù)字量輸入信號(hào)。2、CS：輸入寄存器的選擇信號(hào)，低電平有效。3、WRI、WR2：前者為輸入寄存器的“寫(xiě)”選通信號(hào)，低電平有效。后者為DAC寄存器的“寫(xiě)”選通信號(hào)。4、XFER：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，用來(lái)控制WR2信號(hào)，低電平有效。5、IOUTI：電流輸出引角1端，此電流輸出端為是“1”的各位權(quán)電流匯集輸出端。當(dāng)DAC寄存器全為“1”時(shí)，此電流最大，當(dāng)DAC寄存器全為“0”時(shí)，此電流為“0”。6、IOUT2：電流輸出引角2端，此電流輸出端是邏輯電平為“0”的各位輸出電流之和。在數(shù)值上，IOUT，+IOUT2=常數(shù)。7、Rfb：反饋信號(hào)輸入端，芯片內(nèi)已連接有反饋電阻。8、VREF：基準(zhǔn)電壓輸入端，可在-10V+10V范圍內(nèi)選擇。9、AGND、DGND：模擬地和數(shù)字地，為了防止串?dāng)_，系統(tǒng)的模擬地應(yīng)共接與一點(diǎn)，系統(tǒng)字地匯于一點(diǎn)，然后兩地再共接與一點(diǎn)。10、VCC：工作電源，可在+5V+15V間選擇。六、原理及結(jié)果圖原理圖運(yùn)行結(jié)果七、流程圖八、程序代碼CODE SEGMENT ；代碼段開(kāi)始ASSUME CS:CODE ；代碼段定義START: MOV CX,256 ；計(jì)數(shù)器設(shè)為256，計(jì)數(shù)器大小與上升高度相等 MOV AL,00H ；高度初始值為0 MOV DX,0000H；DAC0832地址為0000HLOOP1: OUT DX,AL ；輸出AL MOV BX,125 ；延遲環(huán)節(jié)的計(jì)數(shù)器使用BX，延遲125個(gè)單位時(shí)間DELAY1:DEC BX ；BX自減1 JNZ DELAY1 ；直到BX為0才延遲結(jié)束 INC AL ；AL自加1 LOOP LOOP1 ；三角波上升過(guò)程的循環(huán)，256次后結(jié)束 MOV CX,256 ；計(jì)數(shù)器重設(shè)為256，開(kāi)始AL下降 MOV AL,0FFH ；AL為255 MOV DX,0000H LOOP2: OUT DX,AL ；輸出AL MOV BX,125 ；延遲DELAY2:DEC BX JNZ DELAY2 DEC AL ；AL自減1 LOOP LOOP2 ；三角波下降的循環(huán)，256次后返回上一段程序 JMP START ；AL再次上升 CODE ENDS ；代碼段結(jié)束 END START ；整個(gè)程序結(jié)束九、設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題 本次大作業(yè)中所用到的proteus仿真軟件可以說(shuō)是很熟悉了，只要的問(wèn)題的如何在軟件當(dāng)中畫(huà)出他的仿真電路圖，根據(jù)在計(jì)算機(jī)硬件這門課程中學(xué)到的有關(guān)于cpu8086以及D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識(shí)原理，在繪制仿真的過(guò)程中，在如何用鍵盤輸入1-5V這個(gè)環(huán)節(jié)上可謂是下了蠻大功夫，在仿真的過(guò)程中實(shí)在不知道如何輸入這一環(huán)節(jié)，為此和同學(xué)討論了許久怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，最后被網(wǎng)上一篇有關(guān)微機(jī)原理的內(nèi)容點(diǎn)醒，于是用了5個(gè)開(kāi)關(guān)分別接入1,2,3,4，5V，在仿真的過(guò)程可以接入1,2,3,4，5V，通過(guò)這樣改變幅值。而這CPU程序代碼這一塊，書(shū)上107頁(yè)有實(shí)現(xiàn)三角波輸出的具體代碼段，主要是通過(guò)EMU8086仿真運(yùn)行，在一番修改過(guò)后時(shí)間得到正確的代碼，再轉(zhuǎn)化成.exe格式放入8086中，最終實(shí)現(xiàn)