微机原理课程设计用8088构成最小系统

0微机原理课程设计学号：04113024班级：041131姓名：何怡1目录概述…………………………………………………………一．8088CPU及其引线功能………………………………………二．8088CPU的内部结构…………………………………………三．芯片介绍……………………………………………………1·地址锁存器8282（74LS373）…………………………………………2·数据双向收发器8286（74LS245）………………………………3·6264（SRAM）的引脚………………………………………………4·2764（EPROM）的引线、功能……………………………………5·中断控制器8259A………………………………………………6·并行接口芯片8255A……………………………………………7·数模变换器0832…………………………………………………四．电路介绍………………………………………………1·8088最小系统地址总线、数据总线、控制总线的形成…………………………………………………………………2·存储器电路及译码电路设计…………………………………3·8位A/D变换接口电路………………………………………4·8位D/A变换接口驱动直流电机……………………………25·步进电机控制电路…………………………………………186·8259中断实验…………………………………………………19五．设计心得………………………………………………20概述一、课程设计的要求（1）用8088构成最小系统，完成数据总线，地址总线，控制总线的电路设计（2）用0809组成8位温度A/D变换接口电路（3）用0832组成8位D/A变换接口电路驱动直流电机（4）用8255和8253组成步进电机控制电路(5)用两片2764完成ROM的扩展，设计地址分配译码电路，地址为FFFF0H~FFFFFH（6）用两片6264完成RAM的扩展，设计地址分配译码电路，地址为0000H~3FFFH3·系统的总体组成1处理器芯片选用8088，当8088的MN/MX引脚接+5V电压时，8088工作在最小方式下。①时钟发生器采用8284A芯片②主微处理器CPU选用8088芯片③总线锁存器采用74LS373，用ALE的下降沿锁存。由于8088中地址线有20条，所以地址锁存要三个8282。④数据收发器用来对数据进行缓冲和驱动，并控制数据发送和接收方向，向CPU传送IO的数据或向IO传送CPU提供的数据。同样由于8088中数据线只有8条，所以数据收发器只要一个8286就可以了。⑤地址译码器采用74LS138，用地址线的高三位（即A19、A18、A17三位）。译码输出Y0-Y7，共可以控制8个I/O芯片在最小方式下，8088CPU会直接产生全部总线控制信号。42）只读存储器采用ROM芯片2764（或27128），随机存储器6264（或62128）3）A/D转换采用0809芯片4）用0832D/A转换芯片的模拟信号去驱动直流电机5）8253+8255去控制步进电机6）显示器控制电路7）键盘控电路8）时钟电路、加电复位和复位电路。9）地址分配ROM1：0000H~1FFFHROM2:2000H~3FFFH8254:4000H~计数器4010H+00H计数器1:4010H+01H计数器2:4010H+02H控制寄存器：4010H+03H8255:4010HA口：4020H+00HB口：4020H+01HC口：4020H+02H控制寄存器：4020H+03H50809:4020H0832：4030HRAM1:8000H~9FFFHRAM2:A000H~BFFFHROM:0000H—3FFFHRAM:8000H--BFFFHAD:00H—07HDA:40H—41H键盘相关：100H—103H显示相关：140H—141H步进电机相关：200H—207H功能描述：在最小方式下，8088CPU产生全部总线控制信号，由2764和6264构成了16KB的ROM和16KB的RAM，在此基础上，分别实现接口逻辑一·8088CPU及其引线功能8088CPU是一块具有40条引出线的集成电路芯片，其个引出线的定义如图1,，所示。为了减少芯片的引线，有许多引线具有双重功能，采用分时复用的工作方式，及在不同的时刻，这些引线上的信号是不同的。同时，8088CPU上有6MN/MX输入引线，用以决定8088CPU工作在哪种模式下，当MN/MX=1时，8088CPU工作在最小模式下。此时，构成的微型机中包括一个8088CPU，且系统总线由CPU的引线形成，微型机所用的芯片最少。当MN/MX=0是，8088CPU工作在最大模式下。在此模式下，构成的微型计算机中除了有8088CPU之外，还可以接另外的CPU（如8087）,构成多微处理器系统。同时，这时的系统总线要由8088的CPU的引线和总线控制器（8288）共同形成，可以构成更大规模的系统。图１8088微处理器引线图8088最小模式下的引线在最小模式下，8088ＣＰＵ的引线如图１所示，（不包括括号内的信号），它们是：A16~A19/S3~S6:这是4条时间复用,三态输出的引线，在8088CPU执行指令的过程中。某一时刻从这4条线上送出地址的最高4位—A16~A19，而在另外的7时刻，这四条线送出状态S3~S6。这些状态信息里，S6始终为低，S5指出状态寄存器中的中断允许标志的状态，它在每个时钟周期开始时被更新，S4和S3用来指示CPU现在使用的段寄存器。在CPU进行输入输出操作时，不使用这四位地址，故在送出地址的时间里，这4条线输出低电平。在一些特殊的情况下（如复位或DMA操作时），这4条线还可以处于高阻（或浮空或三态）状态。A8~A15：它们是三态输出引线，在CPU寻址内存或接口时，由这些引线送出地址A8~A15，在某种特殊情况下，这些引线也可以处于高阻状态。AD0~AD7：它们是地址·数据分时复用的输入输出信号线，其信号是经三态门输出地，由于8088微处理器只有40条引脚，而它的数据线为8位，地址线为20位，因此引线数不能满足输入输出的要求。于是在CPU内部就采用时分多路开关，将低八位地址信号和8位数据信号综合后。通过8条引脚输入输出，利用定时信号区分是是数据信号还是地址信号。通常CPU在读写存储器和外设时，总是要先给出存储单元的地址或外设单元的地址，然后才读写数据，因此地址数据在时序上是有先后的.IO/M：它是CPU的三态输出控制信号，用于区分当前操作是访问存储器还是访问IO端口，若引脚输出低电平，则访问存储器，若引脚输出高电平，则访问IO端口。WR:它是CPU的三态输出控制信号，该引脚输出低电平时，表示CPU正处于写存储器或写IO端口的状态。DT/R：它是CPU的三态输出控制信号，用于确定数据传送的方向。高电平为发送方向，低电平为接收方向。DEN：这是CPU经三态门输出的控制信号，该引脚为低电平时，表示数据总线上有有效的数据。它在每次访问内存或接口以及在中断响应期间有效。它常用作数据总线驱动器的片选信号。8ALE：三态输出控制信号，高电平有效，当它有效时，表明CPU经其引线送出有效的地址信号，因此，它常作为锁存控制信号讲A0~A19锁存于地址锁存器的的输出端。RD：它是读选通三态输出信号，低电平有效，当其有效时表示CPU正进行存储器的读或IO口的读操作。READY：它是准备就绪输入信号，高电平有效，当CPU对存储器和IO口进行操作时，在T3周期开始采样READY信号，若其为底，表明被访问存储器或IO口还未准备好数据，则应在T3周期以后插入TWAIT（等待周期），然后在TWAIT周期中采样READY信号，直到READY信号有效，TWAIT信号才可以结束，进入T4周期，完成数据传送。INTR：它是可屏蔽中断请求输入信号，高电平有效，CPU在每条指令执行的最后一个T状态采样该信号以决定是否进入中断响应周期。TEST：它是可用WAIT指令对该引脚尽心测试的输入信号，低电平有效，当该信号有效时，CPU继续执行程序，否则CPU进入等待状态，这个信号在每个时钟周期的上升沿由内部电路进行同步。NIM：它是非屏蔽输入中断信号，边沿触发，上升沿有效，这条引脚上的信号不能用软件进行屏蔽，所以由高到低的变化将使CPU在执行指令结束后就引起中断。RESET：它是CPU的复位输入信号，高电平有效，为使CPU完成内部复位过程，该信号至少在4个时钟周期内保持有效。INTA:它是CPU输出地中断响应信号，是CPU对外部输入的INTR中断请求信号的响应，在响应中断的过程中，由INTR引出端送出两个负脉冲，可用做外部中断源的中断向量码的读选通信号。HOLD：它是高电平有效的输入信号，用于向CPU提出保持请求，HLDA：这是CPU对HOLD请求的响应信号，是高电平有效的输出信号。当CPU收到有效的HOLD信号后，就会对做出响应：一方面使CPU的所有三态输出9地地址信号·数据信号和相应的控制信号变为高阻状态；同时还输出一个有效的HLDA，表示处理器已放弃对总线的控制。当CPU检测到HOLD信号为底时，就立即使HALD信号变低，同时恢复对总线的控制。SSO：该信号对8088的34脚，是一条状态输出线，低电平有效。它与IO/M和DT/R一起决定最小模式下现行总线周期的状态。SSO与IO/M、DT/R的组合及对应的操作见下表。M/IODT/RSSO操作100中断响应101读I/O端口110写I/O端口111暂停（Halt）000取指令操作码001读存储器010写存储器011无源CLK：这个是时钟信号输入端，由它提供CPU和总线控制器的定时信号，8088的标准时钟频率为5MHz。Vcc：它是5V的电源输入引脚GND：它是接地端。二8088CPU的内部结构8088微处理器的内部结构分为两部分：执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）。（如图2所示）EU单元负责指令的执行，它包括运算器（ALU），通用寄存器和状态寄存器等，主要进行16位的各种运算及有效地址的运算。BIU单元主要负责与存储器IO口设备的接口。它由段寄存器指令指针地址加法器10和指令队列缓冲器组成。地址加法器将段和偏移地址相加，生成20位的物理地址。图28088微处理器内部结构8088内部寄存器数据寄存器8088有4个16位的数据寄存器，可以存放16位的操作数，它们在需要的时候，可分为8个8位寄存器来用，这样就大大增加了使用的灵活性指针寄存器118088的指针寄存器有两个：SP和BP，SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈寄存器一起来确定堆栈在内存中的位置，BP是基数指针寄存器。通常用于存放基地址。以使8088的寻址更加灵活变址寄存器SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址。SI指向源操作数，DI指向目的操作数控制将寄存器8088的控制寄存器有两个：IP，PSW。IP是指令指针寄存器，用来控制CPU的指令执行顺序，它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所取的指令的内存地址。顺序执行程序时，CPU每取一条指令字节，IP自动加1，指向下一个要读取的字节，当IP单独改变时，会发生段内转移。当CS和IP同时改变时，会产生段间的程序转移。PSW是处理机状态字，或状态寄存器标志寄存器，用于存放8088CPU在工作过程中的状态，该寄存器是一个16位的寄存器。8088使用了其中的9位。C（进位标志）有进位或借位时为1，否则为0；P（奇偶标志位）当结果中低8位中1的个数为偶数时为1，否则为0；A（半加标志位）在加法时当位3需向位4进位或借位时为1，否则为0；Z（零标志位）运算结果为0时，该位为1，否则为0；S（符号标志位）运算结果的最高位为1，则为1，否则为0；T（陷进标志位）；I（中断允许标志位）该位为1，处理器响应可屏蔽中断，否则不能响应；D（方向标志位）当该位为1时，串操作指令为自动减量指令，及从高地址到底地址处理字符串，否则串操作指令为自动增量指令；O（溢出标志位）。段寄存器8088有4个段寄存器:代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，堆栈段寄存器SS和附加段寄存