微机课程设计8位DA变换接口驱动直流电机

1、 评分：良微机原理课程设计 8位DA变换接口驱动直流电机学 院：机电工程学院 专 业： 自动化 姓 名： 蔡如慧 学 号： 04103055 指导老师：千博、董瑞军本课程设计的基本内容如下：通过课程设计加深对所学微机原理这门课的理解，理解CPU8088的基本功能和它最小系统的工作方式，熟练地掌握Protel99电路图设计的功能。 (一) 微处理器8088 最小系统 1. 8088 最小系统电路图和线路板图 2.外围电路：译码器电路（74LS138） 时钟电路（8284）􀆳 存储器电路（2762、6264） （二)接口应用线路 基本内容有：1.用0809 组成8 位温度AD 变

2、换接口电路2.用0832 组成8 位DA 变换接口电路驱动直流电机3.用8255 和8253 组成步进电机控制电路 本次设计选作内容二 目 录第一章 微型计算机的发展.第二章 电路总体功能介绍.2.1 系统功能及实现方式2.2 系统框图第三章 设计过程。3.1 8088系统概述3.2 8284时钟电路（1片）3.3 8286双向数据收发器（1片）3.4 8282地址锁存器（3片）3.5 6264、2764构成最小系统存储器（各2片）3.6 8位DA变换接口驱动直流电机0830（1片）3.7 电路原理图及PCB图（见附页）第四章 总结。第1章 微型计算机的发展  一、微型计算

3、机的发展历史  第一台微型计算机 1974年，罗伯茨用8080微处理器装配了一种专供业余爱好者试验用的计算机“牛郎星”（Altair）。  第一台真正的微型计算机1976年，乔布斯和沃兹尼克设计成功了他们的第一台微型计算机，装在一个木盒子里，它有一块较大的电路板，8KB的存储器，能发声，且可以显示高分辨率图形。     1977年，沃兹尼克设计了世界上第一台真正的个人计算机Apple，并“追认”他们在“家酿计算机俱乐部”展示的那台机器为Apple。1978年初，他们又为Apple增加了磁盘驱动器 。

4、60;从微型计算机的档次来划分，它的发展阶段又可以分为以下几个阶段： 第一代微机第一代PC机以IBM公司的IBM PC/XT机为代表，CPU是8088， 诞生于1981年，如图1-3所示。后来出现了许多兼容机。 第二代微机IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT标志着第二代PC机的诞生。它采用80286为CPU，其数据处理和存储管理能力都大大提高。 第三代微机1987年，Intel公司推出了80386微处理器。386又进一机器，称为该档次的微机，如386DX。 第四代微机1989年，Intel公司推出了80486微处理器。486

5、也分为SX和DX两档，即486SX、486DX。486档次的微机也已很少使用。 第五代微机1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium（中文名“奔腾”）。Pentium实际上应该称为80586，但Intel公司出于宣传竞争方面的考虑，改变了“x86”传统的命名方法。 其他公司推出的第五代CPU还有AMD公司的K5、Cyrix公司的6x86。1997年Intel公司推出了多功能Pentium MMX。奔腾档次的微机由于可运行Windows 95，所以现在仍有部分在使用。 第六代微机1998年Intel公司推出了Pentium

6、0;、Celeron，后来推出了Pentium 、Pentium 4，主要用于高档微机。其他公司也推出了相同档次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等，第六代CPU是目前最流行的档次。 第七代微机2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，标志着64位微机的到来。二、微型计算机系统结构 我们通常所说的微型计算机简称微机，俗称电脑。其准确的称谓应是微型计算机系统，可以简单定义为：在微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外部设备和软件构成

7、的实体。系统构架如下图所示：  微处理器 微计算机 内存设备 I/O接口电路硬件 系统总线 外围设备 外部设备 过程I/O通道微型计算机系统从全局到局部存在三个层次：微型计算机系统微型计算机微处理器。   微处理器（Microprocessor）也常称为微处理机，它包括算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit），控制部件CU（Control Unit）和寄存器组 R（Registers）三个基本部分和内部总线，相当于一般计算机系统结构中的运算器和控制器的组合。通常是利用大规模集成电路(LSI)或超大规模

8、集成电路(VLSI)技术将这些功能制作在一块集成电路芯片上，即一般计算机系统概念的中央处理器（CPU）。微处理器先后经历了4位、8位、16位、32位和64位的发展阶段，目前生产的微型计算机所用的微处理器主要是64位Pentium4芯片，除Intel公司之外,  AMD、Motorola及Cyrix公司也有类似的产品。  微型计算机（Micro Computer）是以微处理器为核心，加上由LSI制作的内存储器M（ROM、RAM）、I/O（输入输出）接口和系统总线（包括地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）组成的裸机。该层次也就是我们所说的主板

9、, 它已安装了CPU和内存条。   微型计算机系统（Micro Computer System）是以微型计算机为核心，再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。  由此可见，单纯的微处理器不是计算机，单纯的微型计算机也不是完整的微型计算机系统，它们都不能独立工作，只有微型计算机系统才是完整的（数值的及非数值的）信息处理系统，才具有实用意义。三、各种微型计算机现状及发展趋势  （1）膝上型计算机(laptop computer)。最早的便携式计算机是可以

10、放在腿上使用的膝上型计算机。它比台式机小，比笔记本计算机稍大。其主机类似台式主机，显示器大多采用液晶型（LCD）或小型阴极射线管（CRT），重量约有10kg左右。虽然号称“可携带”，但由于它的体积仍显笨重，而且一定要使用有插座的交流电源，所以充其量也只是“可以动”电脑。在笔记本计算机推出之后，“纯”膝上型计算机已经十分少有，许多外国人习惯讲的laptop电脑，其实指的是笔记本计算机。  （2）笔记本型计算机（notebook computer）。它是具有与台式机相同功能，却又便于携带的微型计算机。同台式机一样，笔记本计算机是随着CPU的发展而不断发展的。2003年

11、3月Intel公司推出了集成有笔记本计算机处理器Pentium-M（Banias）、Intel855系列芯片组、802.11b（Wi-Fi）无线网卡、图形处理模块在内的笔记本计算机平台，这种以“迅驰（Centrino）”品牌命名的移动计算技术打破了以往笔记本计算机使用台式机CPU的局面，不仅为笔记本计算机带来强大的处理能力，也使其具有超长的电池使用时间、无线联网能力及轻薄的设计。除了Intel的“迅驰”外，笔记本计算机流行的CPU还有Intel的Pentium 4-M、Celeron M；AMD的Athlon XP-M、Athlon 64；Transme

12、ta的Crusoe等。  预计今后笔记本计算机将向着高性能、无线联网，低能耗、长电池寿命的方向发展。除了有双屏幕显示外，还将整合台式计算机和笔记计算机的双方优势，不仅无线通信功能更强大，而且会打破 “贝壳式”笔记本计算机造型，还会变得更轻、更薄而屏幕更大。此外，2004年市场不断涌现笔记本计算机16:10或16: 9宽屏显示器也预示着相对于传统的4: 3标准屏视野更好、分辨率更高的笔记本计算机显示器的一个发展方向。  （3）掌上型计算机（palmtop computer）。目前掌上型计算机和个人数字助理(Perso

13、nal Digital Assistant, PDA )的概念似乎有些混淆。有人把低端的产品归之为PDA，把高端的产品归之为掌上型计算机。实际上国外已经很普遍地把所有的手持式移动计算产品统称为 PDA，而国内则习惯称之为掌上电脑。  掌上电脑是一种运行在嵌入式操作系统和内嵌式应用软件之上的、小巧、轻便、易带、实用和廉价的新一代超轻型计算设备，是计算机微型化、专业化趋势的产物。它无论在体积、功能和硬件配备方面都比笔记本计算机简单轻便，但在功能、容量、扩展性、处理速度、操作系统和显示性能方面又远远优于电子记事簿。掌上电脑拥有与台

14、式PC完整交换信息的能力，具备PIM（个人信息管理）的功能, 以其具有的上网浏览、下载、发送电子邮件和收发传真、红外传输以及与无线通信工具结合后所表现的无线数据通信能力，在信息查询和现场信息采集方面得到了充分应用。  掌上电脑的发展方向是：不断增加和增强个人事务处理功能；在通信功能（包括数据通信、移动电话通信）和各种信息（包括手写识别、语音、图像和数据等）的输入输出功能方面有较大的提高；着重研制开发出包含个人助理功能、数据处理功能、具备多样性与兼容性通信功能的专用掌上电脑设备。  （4）平板电脑（Tablet PC）。这是Micros

15、oft公司首先提出的新概念电脑，号称是是下一代移动商务PC的代表。目前平板电脑已获得联想、Acer、 HP、Viewsonic、 AMD、Fujitsu 、Toshiba、Sharp、NEC、Compaq等20多家国内外硬件厂商和30多家全球知名软件厂商的支持并相继推出了产品。但全球最大的PC厂商IBM和Dall没有参与平板电脑的开发。  平板电脑实际上就是一款无须翻盖、没有键盘、大小不等、形状各异，但却功能完整的PC。平板电脑的构成组件与笔记本计算机基本相同，也是CPU、内存、硬盘、LCD显示屏等，但它被设计成使用触笔在屏幕上书写，而不是使用

16、键盘和鼠标或触摸板，并且打破了笔记本计算机键盘与屏幕垂直的L型设计模式。比之笔记本计算机，它除了拥有其所有功能外，还支持手写输入或者语音输入，移动性和便携性都更胜一筹。它运行Windows XP Tablet PC Edition操作系统，附带有可拆卸的键盘，能够运行Windows系统下的应用程序。第2章 电路总体功能介绍2.1 系统功能及实现方式该系统采用8088 最小方式，8088地址总线经过3片8282锁存器进行地址锁存，A0A12分别与芯片2764和芯片6264的A0A12连接，数据总线D0D7经过1片双向数据缓冲器8286和芯片2764和芯片6

17、264的D0D7相连，这样组成了8088最小系统的存储器系统；最小系统的时钟电路用8284和2MHz的CRYSTAL 晶体整荡器构成；定时芯片8254和中断芯片8259对8255平行接口芯片进行控制进而控制步进电机驱动电路芯片2003工作，实现对步进电机的运行控制。2.2 系统框图第三章 设计过程3.1 8088系统概述系统框图： 内部结构：8088最小模式是指构成的系统规模比较小，只含8088一个微处理器，三大总线连接比较简单。系统的地址总线除了A19A16，AD7AD0通过地址锁存器8282提供，系统的数据总线可由CPU的AD7AD0直接提供，提供也可通过收发器接口芯片8286提供，一增大

18、数据的驱动能力，这是负载情况而定。而系统的控制总线直接由CPU的控制总线提供。这样系统中与总线控制有关的逻辑电路减到了最小的程度。如下图所示图8284A为时钟发生器，它除了给CPU提供频率恒定的时钟信号CLK外，还对外部来的准备好信号RDY及复位信号RESET进行同步。引外部对这两个信号的发出是随机的，经8284内部逻辑电路在时钟脉冲下同步，被同步的准备好信号RESET和复位信号RESET从8284A输出。送至8088CPU。对于图所示系统，存储器可空间为1MB，数据总线为8BIT宽，若某校系统内存只需64K，则用16根地址线就够了。 1. 与工作模式无关的引脚AD7AD0（双向。三态）为低8

19、位地址数据的复用引脚线。采用分时的多路转换方法来实现对地址线和数据线的复用。在总线坐骑的T1状态。这些银线表示为这些银线用作株距总线。可见对复用信号使用时间来加以划分的。它要求在T1状态线出现低8位地址时，用地址锁存器加以锁存。这样在随后的T状态，即使这些线用作数据线，而第8位地址线的地址在个体却被记录保存下来，并送到地址总线上。在DMA方式时，这些银线被浮置为高阻状态。A15A8（输出，三态）为8位地址线。在读写存储器或外设端口色中个总线周期内，都作为地址线输出高8位地址。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。A19/S6A16/S3（输出。三态）为地址状态服用引脚线，在总线周期的T1状态，

20、这些银线表示为最高4位的地址线，在总线周期的其他T状态，这些银胶用作提供状态信息，同样需要地址锁存器对T1状态出现的最高4位地址加以锁存。状态信息S6总是为低电平，S5反映当前允许中断标志的状态。S4与S3一起指示当前那一个段寄存器被使用。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。RD（输出，三态）读信号，当其有效时表示正在对存储器或IO端口进行读操作。若IOM为低电平，表示读取存储器的数据，若IOM为高电平，表示读取IO端口的数据。在DMA方式时，这些引线被浮置为高阻。READY（输入）为准备就绪信号。低电平有效。本信号由等待指令WAIT来检查。我们知道当CPU执行WAIT指令时，CPU处于等待

21、状态，一旦检测到TEST号为低，则结束等待状态，继续执行WAIT指令下面的指令。TEST（输入）为检测信号，低电平有效。本信号由低呢古代指令WAIT来检查。我们知道当CPU执行WAIT指令时，CPU处于等待状态，一旦检测到TEST号为低，则结束等待状态，继续执行WAIT指令下面的指令。INTR（输入）可屏蔽中断请求信号，高电平有效。CPU在执行每条指令的最后一个T状态时，去采样INTR信号，若发现有效，而中断允许标志IF有为1，则CPU在结束当前指令周期后相应中断请求，赚取执行中断处理程序。（8）NMI（输入）非屏幕中断请求信号，为一个边缘触发信号，不能有软件加以屏蔽。只要在NMI线上出现由低

22、到高的变化信号，则CPU就会在当前指令中，赚取之行给屏蔽中断处理程序。RESET（输入）复位信号，高电平有效，复位时该信号要求维持高电平值到4个时钟周期，若使初次加电，则高电平信号至少要保持50us，复位信号的到来，将立即结束CPU的当前操作，内部寄存器恢复到初始状态。当RESET信号从高电平回到低电平时，及复位后进入重新启动时，变质型从内存FFFF0H处带式的指令，通常在FFFF0H存放一条无条件转移指令，转移到系统程序的实际入口处。这样只要系统被复位启动，就自动进入系统程序。CLK(输入)时钟信号，它为CPU和总线控制电路提供基准时钟，对时钟信号要求：13周期为高电平，23周期为低电平。8

23、088的标准时钟频率为5MZ。电源和地VCC为电源引线，单一的为+5V电源。引脚为1和20为两条GND线，要求均要接地。MNMX（输入）为最小最大模式信号，它决定8088的工作模式。将此引线接电源5V，则8088工作与最小模式，若此引线接地，则8088工作在最大模式。引脚2431在不同模式下有不同的功能含义。下面分别加以介绍。2. 最小模式下的引脚当把MN/MX引脚连至电源，8088处与最小模式，此时引脚2431的功能含义如下述。INTACPU向外输出的中断响应信号，用于对外部中断与发出中断请求的响应。中断响应周期由连个连续的总线周期组成，在每个响应周期的T2，T3和TW状态，INTA均为有效

24、，在第二个中断响应周期，外设端口网数据总线上发送中断类型号，CPU根据中断向量而转向中断处理程序。ALE地址锁存允许信号，高电平有效。在总线州的T1状态，当地质数据复用点AD3AD0和地质状态服用线A19A6A16S3上出现地址信号时，CPU提供ALE有效电平，将地址信息锁存到地址锁存器中。DEN数据允许信号。在使用82868287数据树发起的最小模式系统中，在存储器访问周期，I/O访问周期或中断响应周期，此信号有效，用来作为82868287数据收发器的输出允许信号，即允许收发器和系统数据总线进行数据传送。在DMA方式时，此线被浮置为高阻。DT数据发送接收控制信号。在使用82868287数据收

25、发器的最小模式系统中，用DTR来控制数据传送方向。DTR为高电平，进行数据发送，及收发器把数据送系统数据总线，而当DTR为低电平，进行数据接收，及收发器把系统数据总线上的数据读进来了。当CPU处与DMA方式时，此线浮空。IOM访问存储器或IO端口的控制信号。若IOM为高电平，则访问的是IO端口；若IOM为低电平，则访问的是存储器。WR写信号。当其有效时表示CPU正在对存储器或IO端口进行写操作，具体对水进行写操作，有IOM信号决定。本信号在总线周期的T2，T3。TW状态有效。在DMA方式时，此线被浮置为高阻。HOLD总线保持请求信号。当系统中CPU之外的总线主设备要求占用总线时，通过HOLD引

26、县向CPU发出高电平的请求信号，如果CPU允许让出总线，则在当前周期的T1状态，向HLDA银线输出一高电平信号作为相应。同时使地址总线，数据总线和相应的控制线处于负控状态，则总线请求主设备取得了对总线的控制权。一旦总线使用完毕，总线请求主设备让HOLD变为低电平。CPU检测到HOLD为低后，把HLDA也只为低电平，CPU有多的了对总线的控制权。HLDA总线保持相应信号。当HLDA有效时，表示CPU对总线请求主设备作出相应，用移让出总线，与CPU相连的三态银线都被估值为高阻态。SSO系统状态信号，它与IOM，DTR共同组合放映当前总线周期执行的是什么操作。8088最小系统电路原理图：3.2 82

27、84时钟电路如图： 8284时钟发生器除了提供频率恒定的时钟信号外，还具有复位信号发生电路和准备好信号控制电路。复位信号发生电路产生系统复位信号RESET，准备好信号控制电路用于对存储器或IO接口产生的准备好信号READY进行同步。供给8284A的频率源可来自脉冲发生器，也可来自振荡器。如果F/C接+5V，则由EFI输入决定时钟频率；如FC接地，便由振荡器决定时钟频率。不管在何种情况，时钟输出CLK的频率是输入频率的1/3。3.3 8286双向数据收发器如图： 一个系统有多个接口，那么在数据线上就需要使用驱动器和收发器。这样，不仅可以简化对接口的要求，而且可提高数据线驱动能力和承受电容负载的能

28、力。8286收发器的引脚图如上所示。8286有8路双向缓冲电路，两组数据的引脚是对称的。A7-A0用于输入，B7-B0用于输出；也可以反向传送，即B7-B0用于输入，A7-A0用于输出。输出允许信号OE决定是否允许数据通过8286，发送引脚T控制数据的方向。当OE为高电平时，8286在两个方向都不能传送数据。当OE为高电平且T为高电平时，A7-A0为输入；而OE为低电平且T为低电平时，B7-B0为输入。两片8286的OE引脚与8086的数据允许信号DEN相连，发送引脚T与8086的数据收发信号DT/R相连。与8286的B数据端相连的16条数据线D0-D15即为系统的数据总线。这样，当CPU向地

29、址数据总线上发送地址信息期间，无论是读周期还是写周期，加在OE端上的DEN信号都为高电平，使8286呈高阻状态，阻止地址信息通过8286进入系统数据总线。只有当CPU撤销地址数据总线上的地址信息后，DEN信号才由高电平变为有效低电平，允许数据通过8286进行传送。如果是读周期，加在端的DTR信号在整个总线周期内保持低电平，8286进行反向传送，把被访问的存储单元或I/O端口的数据信息经过8286传送给CPU。若是写周期，DT/R信号在整个总线周期内保持高电平，8286进行正向传送，把CPU在地址数据总线上发出的 数据信息经过8286传送给系统的数据总线。3.4 8282地址锁存器选用3片828

30、2为地址锁存器，管脚及真值表如图： 将8088的20位地址和BHE#信号分为3组，和3片8282的DI7DI0连接，CPU的地址锁存使能ALE与8282的STB端相连。在ALE的下降沿时，对地址信号进行锁存。地址锁存器8282相当于8个D触发器。 从真值表可以看出，当OE#为高，DO7DO0为高阻状态。当OE#为低STB为高时，8282的输出等于输入， 8282的输出信号DO7DO0与输入信号DI7DI0相等。当STB由 高变低，信号被锁存。OE#为高电平时，8282的输出为高阻态，OE#为低，DO7DO0有效。具体细节如上图真值表所示。3.5 6264、2764构成最小系统存储器1) 选用2片2764和2片6264构成最小系统的存储器，如图： 8088CPU的地址总线为A0A15，数据总线为D0D7，RD 为读信号，低电平有效，有效时表示CPU正在执行从存储器输入操作。WR为写信号，低电平有效，有效时表示CPU正在执行向存储器输出操作。选用的ROM模块芯片为EPROM2764，容量为8K*8。该芯片引脚说明如下：A0A12为