帶移位運(yùn)算模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、廣東白云學(xué)院課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)成績(jī)： 2010年12月28日目 錄第一章 緒論-11.1 課程設(shè)計(jì)的目的-11.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容-11.3 關(guān)于西安唐都系統(tǒng)-1第二章 課程設(shè)計(jì)理論依據(jù)-22.1 帶移位運(yùn)算模型機(jī)的設(shè)計(jì)原理-22.2概述-3第三章 課程設(shè)計(jì)方案-153.1 確定課程設(shè)計(jì)總要求-153.2 課程設(shè)計(jì)邏輯電路圖設(shè)計(jì)-153.3 課程設(shè)計(jì)所需指令或程序設(shè)計(jì)-163.4 設(shè)計(jì)執(zhí)行流程圖-183.5設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法-24第四章 課程設(shè)計(jì)調(diào)試與測(cè)試-314.1 調(diào)試程序步驟-324.2 程序驗(yàn)證分析-32第五章 結(jié)論-33參考文獻(xiàn)-34第一章 緒論1.

2、1 課程設(shè)計(jì)的目的1. 掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理；2. 培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力；3. 熟練地應(yīng)用電子線路CAD工具完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)； 4. 進(jìn)一步熟悉較完整的計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)，全面了解并掌握微程序控制方式計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方法。1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1熟悉系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路，包括原理框圖與實(shí)驗(yàn)箱布置2根據(jù)數(shù)據(jù)通路實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)連線3熟悉仿真軟件的使用4熟悉仿真軟件支持的程序與微程序格式5將ADD指令做適當(dāng)?shù)男薷牟僮鞑⒄{(diào)試通過(guò)6對(duì)原理圖進(jìn)行相應(yīng)的修改，實(shí)現(xiàn)帶移位的運(yùn)算的模型機(jī)。 1.3 關(guān)于西安唐都系統(tǒng)1先進(jìn)豐富的課程內(nèi)容2先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和開(kāi)發(fā)工具3先進(jìn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形調(diào)試方式4先進(jìn)的計(jì)算機(jī)部件設(shè)

3、計(jì)5開(kāi)放的控制器部件設(shè)計(jì)6先進(jìn)的系統(tǒng)總線和總線接口設(shè)計(jì)7更為靈活、實(shí)用的時(shí)序發(fā)生電路和操作臺(tái)設(shè)計(jì)8系統(tǒng)電路的保護(hù)性設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)的安全性9系統(tǒng)電路檢測(cè)功能和實(shí)驗(yàn)電路查錯(cuò)功能第二章 課程設(shè)計(jì)理論依據(jù)2.1帶移位運(yùn)算模型機(jī)的設(shè)計(jì)原理：圖1為 帶移位運(yùn)算的模型機(jī)實(shí)驗(yàn)原理圖移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，使用了一片74LS299 作為移位發(fā)生器，其八輸入輸出端以排針?lè)绞胶涂偩€單元連接。299-B 信號(hào)控制其使能端，T4 時(shí)序?yàn)槠鋾r(shí)鐘脈沖，實(shí)驗(yàn)時(shí)將“W/R UNIT”中的T4 接至“STATE UNIT”中的KK2 單脈沖發(fā)生器，由S0 S1 M 控制信號(hào)控制其功能狀態(tài)，其列表如下： 2.2 概述本實(shí)驗(yàn)為基本

4、模型機(jī)的基礎(chǔ)上搭接移位控制電路，實(shí)現(xiàn)移位控制運(yùn)算，原理圖如上圖所示。實(shí)現(xiàn)移位控制運(yùn)算。故實(shí)驗(yàn)中新增4條移位運(yùn)算指令：RL（左環(huán)移）；RLC（帶進(jìn)位左環(huán)移）；RR（右環(huán)移）；RRC（帶進(jìn)位右環(huán)移），其指令格式為 操作碼 RR RRC RL RLC 以上4條指令都為單字長(zhǎng)指令（8位）。RR為將R0寄存器中的內(nèi)容循環(huán)右移一位。RRC為將R0寄存器中的內(nèi)容帶進(jìn)位右移一位，它將R0寄存器中數(shù)據(jù)右邊第一位移入進(jìn)位，同時(shí)將進(jìn)位寄存器的數(shù)移至R0寄存器的最左位。RL為將R0寄存器中的數(shù)據(jù)循環(huán)左移一位。RLC為將R0寄存器中的數(shù)據(jù)帶進(jìn)位循環(huán)左移一位。同樣，本實(shí)驗(yàn)為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，設(shè)置了三個(gè)控制臺(tái)操作

5、微程序，如下表所示。 SWBSWA控制臺(tái)指令00讀內(nèi)存（KRD）01寫內(nèi)存（KWE）11啟動(dòng)程序（RP） 第三章 課程設(shè)計(jì)方案3.1 課程設(shè)計(jì)總要求（1）掌握計(jì)算機(jī)部件的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)流程。（2）分析所設(shè)計(jì)系統(tǒng)中各功能模塊的工作原理；（3）選用合適的器件（芯片）；（4）提出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；（5）對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行調(diào)試，按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，能正確編寫分析、設(shè)計(jì)、測(cè)試等技術(shù)文檔。3.2 課程設(shè)計(jì)邏輯電路圖設(shè)計(jì)3.3 課程設(shè)計(jì)的指令或程序設(shè)計(jì)1.帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)指令(1)IN 輸入 “INPUT DEVICE”R0，(2)ADD 03H R0+03HR0 ，(3)RLC 帶進(jìn)位左移(4

6、)IN “INPUT DEVICE”R0，(5)RRC 帶進(jìn)位右移(6)RL 左環(huán)移(7)STA 0EH R00EH(8)OUT 0EH 0EH BUS(9)JMP 00H 00HPC機(jī)器指令程序 微指令程序$M0250C000$M0304E000$M0405B000$M0506A201$M06019A95$M070FE000$M088AED01$M098CED01$M0A0EA000$M0B$M0C0D2000$M0D098A06$M0E080A07$M0F$M1287ED01$M1399ED01$M149CED01$M151D8231$M161F8231$M$M$M191AE000$M1A

7、1BA000$M1B010A07$M1C81D100$M1D1E8821$M1E$M1F$M$M$M$M$M$P0000$P0110$P0216$P0380$P0400$P0560$P0670$P0720$P080E$P0930$P0A0E$P0B40$P0C00$P1610$M$M1183ED01$M$M0182ED01按照規(guī)定格式，將機(jī)器指令及微指令二進(jìn)制表編輯成十六進(jìn)制的如下格式文件。 機(jī)器指令格式說(shuō)明： $ P 例：$P 00 00機(jī)器指令代碼 十六進(jìn)制地址0 微指令格式說(shuō)明： $ M 例：$M 00 十六進(jìn)制地址 微指令代碼注意：因系統(tǒng)文件格式要求，微指令代碼的第一個(gè)字節(jié)（前8位）與

8、第三字節(jié)（后8位）對(duì)換一下。2.機(jī)器程序指令地址(二進(jìn)制) 內(nèi)容(二進(jìn)制) 助記符 說(shuō)明 IN 輸入 “INPUT DEVICE”R0，/任意輸入數(shù)據(jù) ADD16H R0+16HR0 RLC 帶進(jìn)位左移 IN “INPUT DEVICE”R0， RRC 帶進(jìn)位右移 RL 左環(huán)移 STA0EH R00EH 00001l10 OUT0EH 0EH BUS l JMP 00H 00HPC 自定，10H（16D）3.4 設(shè)計(jì)執(zhí)行流程圖PC-AR, PC+1RAM-BUS, BUS-LRP(1)RW-R0(DR1)+(DR2) -R0R0-DR1RAM-BUS, BUS-DRERAM-BUS, BUS-

9、ARPC-AR, PC+1RAM-BUS, BUS-LRRAM-BUS, BUS-ARPC-AR, PC+1DR1-LEDRAM-BUS, BUS-ARRAM-BUS, BUS-DR1PC-AR, PC+1RAM-BUS, BUS-PCPC-AR, PC+1IN ADD STA OUT JMP3.5 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法確定連線圖,根據(jù)各部件的功能，確定好電路各個(gè)芯片的連接，如下：帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)接線圖微代碼表將微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進(jìn)制微代碼表”。微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8A BCUA5UA0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 10 0

10、 00 0 01 0 00 1 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 0 0 0 0 0 1 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 11 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 0 0 40 0 0 0 0 0 0 0 10 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 1 0 50 0 0 0 0 0 0 1 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 0 0 60 1 1 0 0 0 0 1 10 0 11 0 10 0 00 0 0

11、 0 0 1 0 70 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 1 1 20 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 1 1 30 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 0 1 40 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 0 1 50 0 0 0

12、0 0 1 0 10 0 00 0 10 0 00 0 0 0 0 1 1 60 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 1 1 1 70 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 1 2 00 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 0 2 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 0 0 2 20 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 1 1 2 30 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0

13、00 0 00 0 0 0 0 1 2 40 0 0 0 0 0 0 0 00 1 00 0 00 0 00 1 1 0 0 0 2 5 0 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 0 0 0 0 1 2 60 0 0 0 0 0 0 0 11 0 10 0 01 1 00 0 0 0 0 1 2 70 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 0 3 00 0 0 0 0 1 1 0 10 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 1（1）從實(shí)驗(yàn)電路中裝入第一個(gè)加數(shù)10H()到R0中。（2）將R0中的裝入的加數(shù)10H()裝如寄

14、存器DR1中，并且將從16H中讀取的另一個(gè)加數(shù)10H()裝入寄存器DR2中，然后通過(guò)ALU運(yùn)算器進(jìn)行兩個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)相加得20H（），然后將結(jié)果送入R0中。（3）進(jìn)行帶進(jìn)位左移操作，得結(jié)果為40H(),并將結(jié)果送入R0中。(4)將結(jié)果40H()左移，得80H(),并且將結(jié)果送入到R0中。(5)將結(jié)果80H通過(guò)ALU輸出。 第四章 帶移位運(yùn)算模型機(jī)的調(diào)試與分析4.1 調(diào)試程序步驟（1） 從實(shí)驗(yàn)電路中裝入第一個(gè)加數(shù)10H()到R0中。（2）將R0中的裝入的加數(shù)10H()裝如寄存器DR1中，并且將從16H中讀取的另一個(gè)加數(shù)10H()裝入寄存器DR2中，然后通過(guò)ALU運(yùn)算器進(jìn)行兩個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)相加得2

15、0H（），然后將結(jié)果送入R0中。（3）進(jìn)行帶進(jìn)位左移操作，得結(jié)果為40H(),并將結(jié)果送入R0中。(4)將結(jié)果40H()左移，得80H(),并且將結(jié)果送入到R0中。(5)將結(jié)果80H通過(guò)ALU輸出。4.2程序驗(yàn)證分析理論分析:(1)從實(shí)驗(yàn)電路中裝入第一個(gè)加數(shù)10H()，并且從內(nèi)存中讀取另一個(gè)加數(shù)10H()，10H+10H=20H()。 （2）將結(jié)果20H()進(jìn)行RRC帶進(jìn)位的左移操作，OF=0，得結(jié)果為40H()。 （3）將結(jié)果40H()進(jìn)行RL左移，得結(jié)果為80H()。 實(shí)驗(yàn)分析：從所截得的圖可得，理論值與實(shí)驗(yàn)值相符合。 第五章 結(jié)論通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是有許多困難，這畢竟第一次做組成原理課程設(shè)計(jì)，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理