1、吉林建筑大學(xué)電氣與電子信息工程學(xué)院微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：微機(jī)原理接口設(shè)計(jì) 1 （8255應(yīng)用）專業(yè)班級： 信科121學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2014.12.10 2014.12.25教師評語成績 評閱教師 日期摘 要 2第1章總體方案設(shè)計(jì)31.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 31.2 基本原理 31.3 原理框圖 3第2章系統(tǒng)硬件兼部分軟件設(shè)計(jì) 42.1 8086微處理器 42.1.1 8086微處理器簡介 42.1.2 8086 cpu的引腳信號和功能 42.2 地址譯碼電路 52.2.1 譯碼器74ls138簡介 52.2.2 各芯片的譯碼選址設(shè)計(jì) 62.3 100ms定時(shí)中

2、斷電路 62.3.1 可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253簡介62.3.2 8253的初始化與連接 72.3.3 可編程中斷控制器8259a簡介8100ms定時(shí)中斷電路的硬件連接 92.4 外設(shè)接口電路 92.4.1 可編程并行接口 8255簡介 92.4.2 8255與外設(shè)的連接與初始化 10第3章總結(jié) 12參考文獻(xiàn) 12附 錄 134摘要選用 8086作為中央處理器， 利用可編程并行接口 8255作為開關(guān)檢測和繼電器控制信息的輸入 /輸出接口；系統(tǒng)通過可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 8253 的兩個(gè)計(jì)數(shù)器級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對2mhz寸鐘信號的計(jì)數(shù)定時(shí)，初始化8253中寫入定時(shí)信息，使系統(tǒng)每100ms產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)中斷請求

3、信號發(fā)送給 8259a由其送入8086cpub, cpu檢測一次開關(guān)狀態(tài)，若檢測開關(guān)為閉合狀態(tài)，則使繼電器通電動(dòng)作， 若檢測開關(guān)為斷開狀態(tài)，則繼電器不動(dòng)作；初始狀態(tài)下繼電器不動(dòng)作。關(guān)鍵詞 : 程并行接口 8255 可編程定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器 8253 定時(shí)中斷abstractwe choose 8086 as the control of the core components,using the programmable parallel interface 8255 as i/o interface of the switch testing and relay control; the sys

4、tem count the 2mhz clock signal by two counters of the programmable timing counter 8253 cascaded together, the timing information is wrote when initializing the 8253 ,the system produces an interrupt request signal every 100ms and convey it to the cpu through programmable interrupt controller 8259a,

5、after that,8086 cpu tests the state of the switch, if the switch is closed, cpuwill make the relay actuate, and in the initial state or if the switch is opened, the 8086 will make the relay stay off.keywords: ogrammable parallel interface 8255 programmable timing counter 8253 timer and interrupt第1章總

6、體方案設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求利用8255實(shí)現(xiàn)開關(guān)檢測和繼電器控制電路當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，使繼電器通電動(dòng)作；開關(guān)斷開時(shí)，繼電器不動(dòng)作系統(tǒng)每隔100ms檢測一次開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的繼電器控制初始狀態(tài)下繼電器不動(dòng)作給定8255的地址范圍為384h到387h 8253的地址范圍為388h到38bh1.2基本原理該設(shè)計(jì)以8086cpu主控芯片，利用可編程并行接口 8255作為開關(guān)檢測和 繼電器控制信息的輸入/輸出接口，使8255的pa端口和pb端口均工作于方式0; 將可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1兩個(gè)計(jì)數(shù)器級聯(lián)，并使其均工 作在方式3,利用out0勺輸出作為計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘信號，使其輸出頻率為2

7、khz, 使out1b出頻率為10hz,從而實(shí)現(xiàn)對2mhz時(shí)鐘信號分頻，使系統(tǒng)每100ms產(chǎn) 生一次中斷，將該定時(shí)中斷請求信號發(fā)送給 8259a,并由其送入8086cpu勺intr 端，cpu攵到中斷請求后檢測開關(guān)狀態(tài)，若檢測開關(guān)為閉合狀態(tài)，則使繼電器通 電動(dòng)作，若檢測開關(guān)為斷開狀態(tài)，則繼電器不動(dòng)作；初始狀態(tài)下繼電器不動(dòng)作。8253、8255和8259a的片選地址由74ls138譯碼給出。1.3原理框圖圖1-1原理框圖第2章系統(tǒng)硬件兼部分軟件設(shè)計(jì)2.1 8086微處理器2.1.1 8086微處理器簡介8086微處理器是intel公司推出的第三代cpus片，它與8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 基本相同，都采

8、用16位結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作及存儲(chǔ)器尋址，但外部性能有所差異，兩 種處理器都封裝在相同的 40腳雙列直插組件（dip）中。8086微處理器有以下 一般性能特點(diǎn)：16位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，16位雙向數(shù)據(jù)信號線；20位地址信號線，可尋址1m字節(jié)存儲(chǔ)單元；較強(qiáng)的指令系統(tǒng)；利用第16位的地址總線來進(jìn)行i/o端口尋址，可尋址64k個(gè)i/o端口；中斷功能強(qiáng)，可處理內(nèi)部軟件中斷和外部中斷，中斷源可達(dá)256個(gè)；單一的+ 5v電源，單相時(shí)鐘 5mhz2.1.2 8086 cpu的引腳信號和功能如圖2-1所示，是8086cpu勺外部結(jié)構(gòu),即引腳信號圖12403933sd536635734s33980863210311130h91

9、323142?15261625172412319222021圖2-1 8086cpu引腳圖vcc-ad-rd 一hold曳da 一wl.-m/iqdt/rdenaleinjatest-ready -resetvcc gnd電源、接地引腳ad5ad:地址/數(shù)據(jù)復(fù)用信號輸入/輸出弓i腳，分時(shí)輸出 低16位地址信號及 進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的輸入/輸出。a9/s 6 a15/s 3：地址/狀態(tài)復(fù)用信號輸出引腳。nmi、intr:中斷請求信號輸入引腳，引入中斷源向cpi出的中斷請求信號， 高電平有效，前者為非屏蔽中斷請求，后者為可屏蔽中斷請求信號。rd：讀控制輸出信號引腳。clk:時(shí)鐘信號輸入引腳。reset:

10、復(fù)位信號輸入引腳。ready: “準(zhǔn)備好”狀態(tài)信號輸入引腳，。test ：測試信號輸入引腳。mn/mx最小/最大模式設(shè)置信號輸入引腳，該輸入引腳電平的高、低決定了 cpu工作在最小模式還是最大模式。bhe/s7：高8位數(shù)據(jù)允許/狀態(tài)復(fù)用信號輸出引腳（1）,輸出。2.2 地址譯碼電路2.2.1 譯碼器74ls138簡介74ls138是一個(gè)利用cmos1電路組成的3線一8線譯碼器。它的作用是把給 定的3位二進(jìn)制代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路 有信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號等。譯碼器是

11、組合邏輯電路的一個(gè)重要的器件。74ls138的邏輯功能表如表2-1所示，管月卻圖如圖2-2 所示。輸入輸出司m +靠當(dāng)4心3心/x為1匕0xxx11111111xixxx11111111100000111111110001101111111001011011111100111111l11101001111011110101111110111011111111d11011111111110表2-1兄耳百耳立石巴1615 14 1312 1110 974l i i i i i i i4 hi俎之邑凡鳥ond71ls138有三個(gè)附加的控制端s1、s2非和s3非。當(dāng)s2非和s

12、3非為低電平, s1為高電平時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被 封鎖在高電平。這三個(gè)控制端也叫做“片選”輸入端， 利用片選的作用可以將多 篇連接起來以擴(kuò)展譯碼器的功能。2.2.2 各芯片的譯碼選址設(shè)計(jì)由系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，給定 8255的地址范圍為384h (0011 1000 0100)到387h (0011 1000 0111), 8253 的地址范圍為 388h00111000 1000)到 38bh1(0011 1000 1011),可將as a6、a1r a11接或門后送138的s2端，將a7、a& a9接與非 門后送138的s3端，a4 a3、a2接入138的cb

13、a#碼輸入端，由此接法譯碼后 輸出的y1端地址范圍對應(yīng)于8255, y2端地址范圍對應(yīng)于8253,設(shè)置y0輸出的 地址作為8259a的片選信號。硬件連接如圖2-3所示：8086圖2-3 74ls138的譯碼選址2.3 100ms定時(shí)中斷電路2.3.1 可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253簡介intel8253是nmos：藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，其內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器， 分別為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2,他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸 入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端clk 一個(gè)為門控信號輸入端gate另一個(gè)為輸出

14、端out每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有 一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器cr 一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件ce和一個(gè)輸出鎖存器ol 其管腳圖如圖2-4所示。15u18 7 65 43 2 t2223dod1d2d3d4d5d6d7rd wrclko gatedoutoclk1gate1out1clk2gate2out2151413181617192021aoa1cs8253圖2-4 8253管腳圖2.3.2 8253的初始化與連接8253共有6種不同的工作方式，在不同的工作方式下，計(jì)數(shù)過程的啟動(dòng)方 式、outs的輸出波形都不一樣,自動(dòng)重復(fù)功能和gate的控制作用以及寫入新的計(jì)數(shù)初值對計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)過程產(chǎn)生

15、的影響也不相同。方式0計(jì)數(shù)結(jié)束中斷、方式1可重復(fù)觸發(fā)的單1i態(tài)觸發(fā)器、方式2頻率發(fā)生器、方式3方波發(fā)生器、方式4軟件觸發(fā)選通和方式5硬件觸發(fā)選通。本設(shè)計(jì)使用 8253 的兩個(gè)計(jì)數(shù)器定時(shí)100ms計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1均工作在方式3。初始化8253時(shí) 兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值應(yīng)分別為計(jì)數(shù)器 0:2mhz/2khz=1000（16位），計(jì)數(shù)器1: 100ms/0.5ms=200（8 位）,outk乍為中斷信號。8253的初始化 設(shè)置工作方式； mov dx, 38bh mov al, 36h ; 36h=0011 0110 out dx, almov al, 56h ; 56h=0101 0110 out

16、 dx, al置計(jì)數(shù)器初值;mov dx, 388hmov ax, 3e8 ; 3e8=1000out dx, al mov al, ah out dx, al mov dx, 389h mov al, c8 ; c8=200 out dx, al2.3.3 可編程中斷控制器8259a8259a是專門為了對8085a和8086/8088進(jìn)行中斷控制而設(shè)計(jì)的芯片，它是 可以用程序控制的中斷控制器。 單個(gè)的8259a能管理8級向量優(yōu)先級中斷。在不 增加其他電路的情況下，最多可以級聯(lián)成64級的向量優(yōu)級中斷系統(tǒng)。8259a有多種工作方式，能用于各種系統(tǒng)。各種工作方式的設(shè)定是在初始化時(shí)通過軟件進(jìn) 行的。

17、 在總線控制器的控制下，8259a芯片可以處于 編程狀態(tài)和操作狀態(tài)，編 程狀態(tài)是cpus用in或out旨令對8259a芯片進(jìn)行初始化編程的狀態(tài)。8259a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由中斷請求寄存器irr、中斷屏蔽寄存器imr中斷服務(wù)寄存器isr、優(yōu)先權(quán)判別器 pr數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制邏輯和級聯(lián)緩沖/ 比較器組成的。具管腳結(jié)構(gòu)如圖 2-5所示。u118 逅 20 27 22 23 24 25ir0ir1ir2ir3ir4ir5d。口cs wrrd _a0 sp/enir6ir7i ntcas02 inta17268259圖2-5 8259a管腳圖8259a的工作方式有如下幾類：中斷優(yōu)先方式與中斷嵌套、中

18、斷結(jié)束處理方式、屏蔽中斷源的方式、中斷觸發(fā)方式和級聯(lián)工作方式本系統(tǒng)中8259a的中斷源由8253的out1合出，送到任一中斷請求輸入端, 而其中斷請求輸出端接到8086的中斷請求信號輸入引腳intr2.3.4 100ms定時(shí)中斷電路的硬件連接100ms定時(shí)中斷電路在系統(tǒng)中的的硬件連接如圖 2-6所示：intr 力d0-d7rd outiwr clkialao outo8253clkoo i ro int 一8259a2mh工圖2-6 100ms定時(shí)中斷2.4 外設(shè)接口電路2.4.1 可編程并行接口 8255簡介i/o 口，intel 8255 是一個(gè)通用的可編程的并行接口芯片，它有三個(gè)并行 傳

19、輸速度快，信息率高。又可通過編程設(shè)置多種工作方式， 價(jià)格低廉，使用方便,可以直接與intel系列的芯片連接使用,在中小系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。8255由以下幾部分組成：三個(gè)數(shù)據(jù)端口a, b, c、a組和b組的控制電路、數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯電路，見圖2-6。其管腳圖如圖2-7所示。cpu接口內(nèi)部邏相外部接口控制數(shù)據(jù) 總城 僵沖 器ko-i低一ia.aj*-reset曜內(nèi)部數(shù)據(jù)總線： 趣寫 控制 邏輯e蛆控制a粗端口 c上半部(4)端口: 下半部值b組端口 l(8)i/opcj* pc*ijopcl pcocs圖2-7 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1u 34dqpa0d1pa1d2pa2d3pa3

20、d4pa4門耳pa53332231130雨293q28d6pa6nypa72737. 5rdpbowrpb1aopb2a1rb3resetpb418苴伯9208213522235n ducspb6pb7pcopc127251416口a17pc412pc6pc71110- -翌55.圖2-8 8255管腳圖2.4.2 8255與外設(shè)的連接與初始化8255是連接8086cput外設(shè)（開關(guān)、繼電器）的重要接口電路，具與系統(tǒng) 和外設(shè)的硬件連接如圖2-8所示：8255有三種工作方式，用戶可以通過編程來設(shè)置。即方式0基本輸入/輸出方式、方式1選通輸入/輸出方式和方式2雙向輸入/輸出方式，初 始化8255時(shí)，使其a端口和b端口均工作在方式08255 的初始化：mov dx, 387hmov al, 82h ; 82h=1000 0010out dx, alxor al, al ; a 口輸出全 0mov dx, 384hout dx, al8255控制程序；mov dx, 385h ; pb 口地址in al, dx ;讀 pb0狀態(tài)not al;取反mov dx, 384h ; ；輸出到繼電器out dx, al第 3 章 總結(jié)經(jīng)過這兩周的課程設(shè)計(jì), 做關(guān)于開關(guān)檢測和繼電器控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì), 我認(rèn)真查閱資料 , 學(xué)習(xí)關(guān)于這方面的知識 , 比如說要了解8086 芯片中各個(gè)引腳的功能