微原課程設計叢旭亞

2023-01-22 03:57:05 字數 4147 閱讀 8501

微機原理課程設計

班級: 041032

學號: 04103166

姓名: 叢旭亞

緒論微機的發展與構成

微型計算機簡稱「微型機」、「微機」,由於其具備人腦的某些功能,所以也稱其為「微電腦」。是由大規模積體電路組成的、體積較小的電子計算機。它是以微處理器為基礎,配以記憶體儲器及輸入輸出(i/0)介面電路和相應的輔助電路而構成的裸機。

由微型計算機配以相應的外圍裝置(如印表機)及其他專用電路、電源、面板、機架以及足夠的軟體構成的系統叫做微型計算機系統(即通常說的電腦)。

乙個完整的微型計算機系統包括硬體系統和軟體系統兩大部分。硬體系統由運算器、控制器、儲存器( 含記憶體、外存和快取)、各種輸入輸出裝置組成,採用「 指令驅動」方式工作。

軟體系統可分為系統軟體和應用軟體。系統軟體是指管理、監控和維護計算機資源(包括硬體和軟體)的軟體。它主要包括:

作業系統、各種語言處理程式、資料庫管理系統以及各種工具軟體等。其中作業系統是系統軟體的核心,使用者只有通過作業系統才能完成對計算機的各種操作。應用軟體是為某種應用目的而編制的電腦程式,如文字處理軟體、圖形影象處理軟體、網路通訊軟體、財務管理軟體、cad軟體、各種程式包等。

微型計算機大致經歷了四個階段:

第一階段是1971~2023年,微處理器有4004、4040、8008。 2023年intel公司研製出mcs4微型計算機(cpu為4040,四位機)。後來又推出以8008為核心的mcs-8型。

第二階段是1973~2023年,微型計算機的發展和改高階段。微處理器有8080、8085、m6800、z80。初期產品有intel公司的mcs一80型(cpu為8080,八位機)。

後期有trs-80型(cpu為z80)和apple-ii型(cpu為6502),在八十年代初期曾一度風靡世界。

第三階段是1978~2023年,十六位微型計算機的發展階段,微處理器有8086、808880186、80286、m68000、z8000。微型計算機代表產品是ibm-pc(cpu為8086)。本階段的頂峰產品是apple公司的macintosh(2023年)和ibm公司的pc/at286(2023年)微型計算機。

第四階段便是從2023年開始為32位微型計算機的發展階段。微處理器相繼推出80386、80486。386、486微型計算機是初期產品。

2023年, intel公司推出了pentium或稱p5(中文譯名為"奔騰")的微處理器,它具有64位的內部資料通道。現在pentium iii(也有人稱p7)微處理器己成為了主流產品,預計pentium iv 將在2023年10月推出。

一、電路總體設計

1.1系統功能與實現方式

該系統採用8088最小方式,利用3片8282鎖存器形成20位位址匯流排,1片8286收發器形成8位資料匯流排。利用8284提供頻率恆定的時鐘訊號,同時還具有復位訊號發生電路和準備好訊號發生電路。系統記憶體運用2片2764和2片6264進行擴充套件,分別形成16k的rom和16k的ram。

在此基礎之上,分別實現了一系列介面邏輯,包括採用0809實現8位的溫度ad變換介面電路,採用0832組成8位da變換介面電路驅動直流電機,採用8255和8253實現步進電機的控制電路。

1.2課程設計的要求

(1)用8088構成最小系統

(2)用2764和6264構成rom和ram

(3)用0809組成8位溫度ad變換介面電路

(4)用0832組成8位da變換介面電路驅動直流電機

(5)用8255和8253組成步進電機的控制電路

1.3 系統的總體組成

控制線資料線位址線

圖1.3.1

(1)處理器晶元選用8088,當8088的mn/mx引腳接+5v電壓時,8088工作在最小方式下:

1. 時鐘發生器採用8284a晶元。

2.主微處理器cpu選用8088晶元。

3.匯流排鎖存器採用8282,用ale的下降沿鎖存。由於8088中位址線有20條,所以位址鎖存要3個8282。

4.資料收發器用來對資料進行緩衝和驅動,並控制資料傳送和接收方向,向cpu傳送i/o的資料或向i/o傳送cpu提供的資料。由於8088中資料線只有8條,所以資料收發器只要乙個8286就可以了。

5.位址解碼電路採用一系列閘電路組成。

在最小方式下,8088cpu會直接產生全部匯流排控制訊號。

(2)16kb rom模組由兩片2764eprom晶元構成,16kb ram模組由兩片6264sram晶元構成。

(3)a/d轉換採用0809晶元

(4)用0832 d/a轉換晶元的模擬訊號去驅動直流電機

(5)8253和8255組成控制步進電機控制電路

(8)時鐘電路、加電復位和復位電路

(9)位址分配

rom: fc000h—fffffh

ram: 00000h--03fffh

ad變換電路: 40h—43h

da變換電路: 20h

步進電機相關電路:80h—87h

二、各部分電路原理圖設計

2.1 8088最小方式系統

1、8088晶元介紹及其工作原理:

圖2.1.1 8088晶元

8088是一塊具有40個引腳的積體電路塊,為減少引腳,許多引腳具有雙重定義,即分時復用功能。8088最小方式系統主要由8088cpu時鐘發生器8284、位址鎖存器8282及資料匯流排收發器8286組成。由於位址與資料、狀態線分時復用,系統中需要位址鎖存器。

位址鎖存訊號ale控制8282的stb,用8282鎖存器產生位址匯流排;用8286收發器產生緩衝的資料匯流排。8088的den訊號作為8286的輸出允許訊號面,僅當den為低電平時,允許資料經8286進行傳送;8088的dt/r訊號用來控制資料傳送的方向,接至8286的引腳t。當dt/r=1時,cpu向資料匯流排傳送資料,當dt/r=0時,則cpu接收來自系統匯流排上的資料。

資料線連至記憶體及i/o介面,需用資料匯流排收發器作驅動。在控制匯流排一般負載較輕,不需要驅動,故直接從8088引出。8088工作與最小模式,此時8088cpu提供所有的匯流排控制訊號,以實現與儲存器、i/o介面的選擇。

在最小組態時,系統匯流排可分為幾個基本部分:位址匯流排、資料匯流排、控制與狀態訊號、中斷與dma訊號。

2、8088晶元引腳功能介紹(1)與工作模式無關的引腳

雙向,三態)為低8位位址/資料的復用引腳線。在匯流排週期的t1狀態時,作為位址匯流排輸出低8位位址;在其他t狀態時,作為雙向資料匯流排輸出低8位資料。t1狀態輸出位址時,需要鎖存器進行位址鎖存。

輸出,三態)為高8位位址匯流排。在讀寫儲存器或i/o埠的整個週期中,均輸出高8位位址匯流排。

輸出,三態)為分時復用的位址/狀態訊號線。在匯流排週期的t1狀態,表現為高4位位址匯流排,而在其他狀態時,用來輸出狀態資訊。需要位址鎖存器對t1狀態時的位址進行鎖存。

輸入)為工作方式控制線。接+5v時,8088工作在最小方式;接地時,8088工作在最大方式。

輸出,三態)為讀訊號,低電平有效。有效時表示cpu正在執行從儲存器或i/o埠輸入的操作。

輸入)為非可遮蔽中斷請求輸入訊號,上公升沿有效。出現有效訊號時,cpu在執行完現行指令後,立即進行中斷處理。

輸入)為可遮蔽中斷請求輸入訊號,高電平有效。cpu在每條指令的最後乙個時鐘週期對intr進行測試,以決定現行指令結束後是否響應中斷。

輸入)為系統復位訊號,高電平有效(至少保持4個時鐘週期)。該訊號結束後,cpu從儲存器的0ffff0h位址開始讀取和執行指令。

輸入)為準備好訊號,來自儲存器或i/o介面的應答訊號,高電平有效。該訊號有效時,表示儲存器或i/o介面準備就緒。

輸入)為測試訊號,低電平有效。若為高電平,則cpu繼續處於等待狀態,直到出現低電平時,cpu才執行下一條指令。

(2)最小方式下的引腳

1. inta(輸出)為cpu發向中斷控制器的中斷響應訊號。在相鄰的兩個匯流排週期中輸出兩個負脈衝。

輸出)為位址鎖存允許訊號,高電平有效。當ale訊號有效時,表示位址線上的位址資訊有效,將位址資訊鎖存到位址鎖存器中。

輸出,三態)為資料允許訊號,低電平有效。den訊號有效時,表示允許8286資料收發器和系統資料匯流排進行資料傳送。

輸出,三態)為資料收/發訊號,用來控制資料傳送方向。dt/r為低電平時,cpu接收資料;dt/r為高電平時,cpu傳送資料。

輸出,三態)為訪問儲存器或i/o埠的控制訊號。io/m為高電平時,表示訪問i/o埠;io/m為低電平時,表示訪問儲存器。

輸出,三態)為寫訊號,低電平有效。當wr有效時,表示cpu正在執行向儲存器或i/o埠的輸出操作。

輸入)為系統中其他匯流排主控裝置向cpu請求匯流排使用權的匯流排申請訊號,高電平有效。

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