湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)部課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目（中文） 片外數(shù)據(jù)的流動(dòng)與存儲(chǔ) （英文）Chip flow and storage of date姓 名 曾 瑾 學(xué) 號(hào) 200702602318 學(xué) 部 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)部 專(zhuān)業(yè)、年級(jí) 計(jì)應(yīng)0702班 指 導(dǎo) 教 師 劉曉秋 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)部目 錄 第一部分:基本情況和內(nèi)容 1組員基本情況與內(nèi)容 3 2 與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的課程學(xué)習(xí)情況3 3 組內(nèi)成員中當(dāng)任班干部的姓名與職務(wù)情況3 4 指導(dǎo)教師對(duì)課程設(shè)計(jì)的評(píng)語(yǔ)3 第二部分：報(bào)告內(nèi)容與總結(jié) 1選題描述4 2設(shè)計(jì)過(guò)程5 3程序詳細(xì)設(shè)計(jì)11 4總結(jié)報(bào)告12 5程序附錄 13 第三部分：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14第一部分：基本情況與內(nèi)容1 組內(nèi)成員基本情況題目片外數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)同組隊(duì)員信息學(xué)號(hào)姓名專(zhuān)業(yè)有效聯(lián)系方式學(xué)生1學(xué)生2學(xué)生3學(xué)生4學(xué)生5學(xué)生6學(xué)生7注：有效聯(lián)系方式主要是電話和E-mail兩項(xiàng)，根據(jù)組內(nèi)成員的多少，調(diào)整表的大小。2與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的課程學(xué)習(xí)情況（分別列出已學(xué)過(guò)的課程）課程1 嵌入式系統(tǒng)課程2 匯編語(yǔ)言課程3 微機(jī)接口 課程 4 PLC 原理及程序設(shè)計(jì)課程 5 計(jì)算機(jī)組成原理3組內(nèi)成員中當(dāng)任班干部的姓名與職務(wù)情況4指導(dǎo)教師對(duì)課程設(shè)計(jì)的評(píng)語(yǔ) 教師： 年 月 日第二部分：報(bào)告內(nèi)容選題描述l 現(xiàn)狀概述（現(xiàn)象、環(huán)境、條件）眾所周知MCS-51系列CPU里大多有一個(gè)4K的ROM 8K的EPROM和128B/256B的RAM（有的則沒(méi)有ROM），當(dāng)我們需要存儲(chǔ)更大容量時(shí)就必須進(jìn)行片外的擴(kuò)充或者想將數(shù)據(jù)傳到片外時(shí)就得再接一個(gè)外部存儲(chǔ)器(片內(nèi)片外的ROM是實(shí)行統(tǒng)一編止的)。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）時(shí)，使用的是MOVX指令，若執(zhí)行的是“MOVX A,DPTR”或“ MOVX DPTR,A”指令，則此地址就是DPL（數(shù)據(jù)指針的低8位）；同時(shí)，在P2口上出現(xiàn)的是DPH（數(shù)據(jù)指針的高8位）。若執(zhí)行的是“MOVX A,Ri”或“MOVX Ri,A”指令，則Ri的內(nèi)容為低8位地址，而P2口線上將是P2口鎖存器的內(nèi)容。當(dāng)RD/WR有效時(shí)，P0口將讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。 在這種情況下, 由P2口提供高8位地址，P0口分時(shí)提供低8位地址和用作8位雙向數(shù)據(jù)總線。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的讀和寫(xiě)由51系列的RD(P3.7)和WR(P3.6)信號(hào)控制。在第一個(gè)機(jī)器周期的S2、p2時(shí)刻，外部低8位數(shù)據(jù)鎖存器74LS373利用單片機(jī)的ALE信號(hào)下降沿將單片機(jī)P0口輸出的低8位地址信號(hào)進(jìn)行鎖存（暫存），為外存儲(chǔ)器提供低8位地址信號(hào)。以指令MOVX A，DPTR指令為例，在S5、P1時(shí)刻，指令經(jīng)過(guò)編譯后，將DPTR中的內(nèi)容（即外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址），分別經(jīng)P0、P2口輸出，并在 S5、P2時(shí)刻74LS373將P0口中低8位地址鎖存，與P2口共同為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供一個(gè)完整的16位地址信號(hào)從而使單片機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍達(dá)到64KB。在指令執(zhí)行第2個(gè)機(jī)器周期的S1，P1時(shí)刻，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM在單片機(jī)發(fā)送的RD低電平信號(hào)作用下，將選中的單元中的數(shù)據(jù)送到P0口傳送到累加器A。l 功能要求（達(dá)到的功能要求、知識(shí)要求、使用工具和器件是什么）功能要求：片外數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳送知識(shí)要求：要實(shí)現(xiàn)片外數(shù)據(jù)的流動(dòng)存儲(chǔ)就首先必須熟練一般的匯編語(yǔ)言，對(duì)微機(jī)接口及單片機(jī)方面的知識(shí)都要有一定的了解，而且又有一定的數(shù)字電路基礎(chǔ)，要實(shí)現(xiàn)片外數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，我們必須得在MCS-51系列的CPU上外掛一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用工具：在此我們選的是51系列CPU及靜態(tài)RAM6116（2K*8）.74LS373(外部低8位數(shù)據(jù)鎖存器)調(diào)試軟件：在MCS51仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試l 規(guī)范使用（如何使用才能保證設(shè)計(jì)效果） 要保證設(shè)計(jì)所達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果就必須規(guī)范使用，首先得把握好題目的意思，如各方面的要求，功能的實(shí)現(xiàn)，數(shù)字及代碼的規(guī)范使用，應(yīng)該達(dá)到的效果，而且操作應(yīng)該在一個(gè)相對(duì)比較好的環(huán)境下（確保器件的齊全，可用，無(wú)故障），在實(shí)驗(yàn)之前對(duì)元器件進(jìn)行檢查以確保實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，拿取集成電路時(shí)請(qǐng)盡量不要觸碰到核心芯片及其引腳。設(shè)計(jì)過(guò)程l 總體框圖（由幾部分組成，各部分的聯(lián)系及次序，最后體現(xiàn)整體流程圖）（1）該課程設(shè)計(jì)主要由選題描、設(shè)計(jì)過(guò)程、程序詳細(xì)設(shè)計(jì)、總結(jié)報(bào)告、程序附錄五部分組成，各個(gè)部分的聯(lián)系是逐層遞進(jìn)的，完成上一部分才能進(jìn)行下一部分的工作，大概框圖如下：選描述設(shè)計(jì)過(guò)程硬件設(shè)計(jì)存選題描述設(shè)計(jì)過(guò)程硬件設(shè)計(jì)包括以下三個(gè)分配存儲(chǔ)分配出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)包括以下三個(gè)程序詳細(xì)設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告程序附錄主程序設(shè)計(jì) 2.程序流程圖（圖右）累加器A賦值A(chǔ)中的內(nèi)容送到片外DPTR地址加1R0加1R0=0?計(jì)數(shù)器R0原始清零，并指針賦值開(kāi)始N結(jié)束Yl 硬件設(shè)計(jì)（將要使用的接口集成電路、CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器如何構(gòu)成一個(gè)整體，系統(tǒng)資源如何統(tǒng)一安排等。）片外數(shù)據(jù)的流動(dòng)與存儲(chǔ)設(shè)計(jì)硬件電路主要由以下部分組成：1. 微機(jī)系統(tǒng)（MCU）2. 信號(hào)鎖存單元（74LS373）3. 外部存儲(chǔ)單元（RAM）等MCS-51系列CPU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸與控制，將片內(nèi)的數(shù)據(jù)通過(guò)其P0,P2口輸出，其中P0是輸出低八位地址（因?yàn)镻0口線既要用作低八位地址總線同時(shí)還要分時(shí)復(fù)用成數(shù)據(jù)總線，因此需要加一個(gè)8位數(shù)據(jù)鎖存器，先把低8位地址送鎖存器暫存然后由鎖存器給系統(tǒng)提供低八位地址），P2口輸出的是高八位地址（本題只需三位），然后將數(shù)據(jù)存到外部數(shù)據(jù)寄存器RAM中。A0A10地址輸入線O0O7雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線CE片選信號(hào)輸入線，低電平有效，且CE為低電平時(shí)才選中該片OE讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效WE寫(xiě)允許信號(hào)是輸入線，低電平有效VCC工作電源，電壓為+5VGND使能控制端6116為2K*8位靜態(tài)SRAM芯片，在此作為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用（6116存儲(chǔ)容量只2KB，引腳數(shù)24只，工作電壓5V,典型工作電流35MA,典型維持電流5MA）方式 信號(hào)CE/OE/WE/ O0O7讀VIL VIL VIH數(shù)據(jù)輸出寫(xiě) VIL VIH VIL數(shù)據(jù)輸入維持 VIH 任意 任意高阻態(tài)（6116操作控制圖） 設(shè)計(jì)采用的電路圖如下所示：OE/WE/A8A9A10A0A76116（SRAM）I/00I/01I/02I/03I/04I/05I/06 CE/I/07 P3.7（RD/）P3.6(WE/)P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7MCU(微處理器) P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7EA/ ALE 74LS373DO Q0 Q7D7G OE/ G G (邏輯電路圖)l 存儲(chǔ)分配（片內(nèi)、片外用戶數(shù)據(jù)區(qū)的劃分與存儲(chǔ)，片選信號(hào)的正確使用。）7FH用戶RAM區(qū)30H2FH位尋址區(qū)20H1FH寄存器組0FH （1）由圖左我們能看出片內(nèi)RAM的分配： 1.80HFFH:專(zhuān)用寄存器區(qū)，128字節(jié) 2.30H7FH:用戶區(qū)，80字節(jié) 3.20H2FH:位，尋址區(qū)，16個(gè)字節(jié) 4.60H1FH:四組寄存器，32個(gè)字節(jié)(圖左1) FFFFH64KBRAM(I/O)0000H（2）我們從圖左2可看出片外用戶數(shù)據(jù)區(qū)地址劃分為0000FFFFH,存儲(chǔ)空間大小為16KB（以擴(kuò)展的最大空間為例） （圖左2）（3） 6116的片選信號(hào)端為CE/，低電平有效，所以我們可以給它送一個(gè)低電平或者直接接地即可（此處直接接地）l 出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)（估計(jì)可能出差的情況分析、出錯(cuò)以后處理對(duì)策方案。）在各種51系列單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，RAM是其中一個(gè)很重要的組成部分。而在本題中片外數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與流動(dòng)涉及到片外，所以外部寄存器的好與壞是關(guān)系到本次設(shè)計(jì)能否成功的決定性因素，RAM的正常與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。在系統(tǒng)開(kāi)始正常工作之前，如能對(duì)系統(tǒng)RAM進(jìn)行自檢，則可有效的避免因RAM失常對(duì)測(cè)控系統(tǒng)帶來(lái)的危害。因此，對(duì)系統(tǒng)RAM進(jìn)行自檢是非常重要的。測(cè)試外部存儲(chǔ)器是否出現(xiàn)故障：方法1：首先將MCS51中的數(shù)據(jù)寫(xiě)到外部存儲(chǔ)器RAM中（寫(xiě)到任意單元中），然后再讀出寫(xiě)入得內(nèi)容，若對(duì)任意區(qū)讀出和寫(xiě)入的內(nèi)容都一致的話，則表示RAM存儲(chǔ)器完好，無(wú)故障，否則有故障，若有故障，此時(shí)則應(yīng)根據(jù)讀寫(xiě)結(jié)果分析原因，故障原因有可能是工作電源沒(méi)有加上或地址線數(shù)據(jù)線有錯(cuò)位、開(kāi)路、短路、或讀、寫(xiě)信號(hào)線沒(méi)有連接好等等 有一資料上介紹了另一種方法，方法2：程序測(cè)試法（此方法是首先向整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)寫(xiě)入同一數(shù)據(jù)，再一一讀出比較，若不一樣，則出錯(cuò)）。 測(cè)試程序如下：ORG 0001HSTART： MOV A，#55H ；準(zhǔn)備向數(shù)據(jù)區(qū)2000H3FFFH寫(xiě)55H MOV B，A ；保存在B中 MOV DPTR，#2000H ；RAM首地址2000HWR： MOV A，B ；取出要寫(xiě)至RAM的數(shù)據(jù) MOVX DPTR，A ；寫(xiě)入RAM的一個(gè)單元中 INC DPTR ；DPTR加1 MOV A，DPL ；取地址低字節(jié) JNZ WR ；不為0，轉(zhuǎn)WR繼續(xù) MOV A，DPH ；取地址高字節(jié) CJNE A，#40H，WR ；40H（最高地址+1的高字節(jié)） MOV DPTR，#2000H ；等于，即寫(xiě)完，重新置RAM首地址RD ： MOVX A，DPTR ；讀出單元的數(shù)據(jù) CJNE A，B，ERR ；與寫(xiě)入的數(shù)比較，不相等則出錯(cuò) INC DPTR ；加1 MOV A，DPL ；判別是否末地址 JNZ RD MOV A，DPH CJNE A，#40H，RD GOOD： SETB P1.0 ；全部比較完，正確 SJMP GOODERR ： SETB P1.7 SETB ERR ；出錯(cuò)處理運(yùn)行該程序時(shí)如果D0二極管亮，說(shuō)明外部RAM正常，否則，二極管D7亮，說(shuō)明有故障。還有一種網(wǎng)上文獻(xiàn)所做的：ORG 0000HLJMP STARTORG 0040HSTART: MOV SP，#60H MOV DPTR，#1000H ；置外部RAM讀寫(xiě)地址 MOV A，#55H ；測(cè)試的數(shù)據(jù)一 MOV B，A MOVX DPTR，A ；寫(xiě)外部RAM MOVX A，DPTR ；讀外部RAM XRL A，B ；比較讀回的數(shù)據(jù) JNZ ERROR MOV A，#0AAH ；測(cè)試的數(shù)據(jù)二 MOV B，A MOVX DPTR，A MOVX A，DPTR XRL A，B JZ PASS ；測(cè)試通過(guò)ERROR: SETB P1.0 ；測(cè)試失敗，點(diǎn)亮L1 SJMP $ ；停機(jī)PASS: CPL P1.0 ；L1狀態(tài)（亮/滅）轉(zhuǎn)換 MOV R1，#00H ；延時(shí)DELAY: MOV R2，#00H DJNZ R2，$ DJNZ R1，DELAY LJMP START ；測(cè)試循環(huán) END 程序詳細(xì)設(shè)計(jì)l 主程序設(shè)計(jì)i. 要完成的功能簡(jiǎn)述（符合處理程序流程圖） 將片外RAM的3000H到30FFH單元的內(nèi)容設(shè)為7FH,程序從0050H開(kāi)始ii. 程序代碼和注釋?zhuān)ǔ绦虼a具有獨(dú)特性）ORG 0050H ；程序啟動(dòng)地址MAIN: MOV R0，#00H ；將計(jì)數(shù)器R0清零 MOV DPTR，#3000H ；給DPTR存儲(chǔ)器指針賦初值 LOOP1: MOV A，,#7FH ；累加器A賦值為7FH MOVX DPTR，A ；將存儲(chǔ)器A中內(nèi)容送到片外 INC DPTR ；單元地址自動(dòng)加1 INC R0 ；計(jì)數(shù)器R0的值增1 CJNE R0，#00H，LOOP1 ；判斷是否跳轉(zhuǎn)執(zhí)行循環(huán)，R0不為零則執(zhí)行循環(huán)，為0則繼續(xù)執(zhí)行下條指令 END ；程序結(jié)束標(biāo)志 l 接口設(shè)置i. 使用的集成電路與達(dá)到的要求我們使用的集成電路時(shí)最簡(jiǎn)單的單片機(jī)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)片外數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與流動(dòng)，要求我們將51系列CPU的P0口當(dāng)做輸入第八位地址用，同時(shí)還要分時(shí)復(fù)用成數(shù)據(jù)總線，P2口當(dāng)做高八位地址所用（在此只需取高三位地址限于所選的芯片）。l 程序的調(diào)試i. 調(diào)度的工具我們?cè)诖藨?yīng)用的調(diào)度工具是MCS-51仿真軟件使用條件：在WINDOWS平臺(tái)下進(jìn)行操作調(diào)度步驟：首先將程序代碼調(diào)入軟件中進(jìn)行調(diào)試，先構(gòu)建再編譯，裝載程序后，如其能運(yùn)行，則按F8觀看數(shù)據(jù)的變化，在程序運(yùn)行中觀察R0，A，CODE的值，程序運(yùn)行后在打開(kāi)XDATA窗口觀察XDATE的值ii. 調(diào)試數(shù)據(jù)的正確性分析 經(jīng)調(diào)試打開(kāi)XDATE窗口3000H30FFH單元中的值都為7FH，我們可以下出結(jié)論該程序設(shè)計(jì)正確，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的?？偨Y(jié)報(bào)告l 用文字概括課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程（簡(jiǎn)單扼要、文體合適）本次設(shè)計(jì)片外數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與流動(dòng)，實(shí)際上是擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，已滿足用戶的需求，片外數(shù)據(jù)的流動(dòng)與存儲(chǔ)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是理論與實(shí)際相結(jié)合，不單單只是書(shū)上的一條條分離的指令。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程，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。l 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn) 鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),回顧起此次的課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，花了將近五個(gè)星期，但是可以學(xué)到很多東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(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)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)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)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)對(duì)匯編語(yǔ)言掌握得不好通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編問(wèn)題，最后在同學(xué)的幫助和老師的指導(dǎo)下終于游逆而解。最后，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型?