微机原理及接口技术课程设计报告.docx

微机原理及接口技术
课程设计

设计题目：基于PC机的方波发生器
学生姓名：许承杰
学 号：1404040204
专业班级：通信二班
指导老师：欧青立 陈君 谭超

目录
一、课程设计的目的 3
二、Protel99简介 3
三、实验原理 4
四、实验内容 6
五、主要仪器设备 7
六、对应的汇编语言源程序 7
七、实验原理图设计 10
八、实验结果及分析 11
九、设计心得 11
十、参考文献 12

一、 课程设计的目的
综合运用《微机原理及应用》课程知识，利用集成电路设计实现一些中小规模电子电路或者完成一定功能的程序，以复习巩固课堂所学的理论知识，提高软硬件设计能力及实现系统、绘制系统电路图的能力，为实际应用奠定一定的基础，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识及应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。
本次课程设计，主要是了解DAC0832、ADC0809、8255、8253的工作原理，以及学会对Protel99的基本操作。
二、 Protel99简介
Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。
a.Protel99 SE的系统组成　　按照系统功能来划分，Protel99se主要包含以下两大部分和6个功能模块。
电路工程设计部分
　　电路原理设计部分（Advanced Schematic 99）
　　印刷电路板设计系统（Advanced PCB 99）
自动布线系统（Advanced Route 99）
电路仿真及PLD部分
　　电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）
　　可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）
　　高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）
b.Protel99 SE的功能特性
　开放式集成化的设计管理体系，超强功能的、修改及编辑功能，强大的设计自动化功能。

三、 实验原理

1． DAC0832芯片的原理
1)分辨率
分辨率它反映了输出模拟电压的最小变化值。定义为输出满刻度电压及2n的比值，其中n为DAC的位数。分辨率及输入数字量的位数有确定的关系。对于5V的满量程，采用8位的DAC时，分辨率为5V/256=19.5mV;当采用10位的DAC时，分辨率则为5V/1024=4.88mV。显然，位数越多分辨率就越高。
2)建立时间
建立时间是描述DAC转换速度快慢的参数。定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差±1/2 LSB(最低有效位)所需的时间。
3)接口形式
接口形式是DAC输入/输出特性之一。包括输入数字量的形式：十六进制或BCD，输入是否带有锁存器等。

DAC0832是使用非常普遍的8位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接及单片机接口。
DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们可以相互代换。
2．  DAC0832的引脚及功能
DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。
CS：片选信号输入线，低电平有效。
WR1：为输入寄存器的写选通信号。
XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
WR2：为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。其值及Iout1之和为一常数。
Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.
Vcc:电源输入线  (+5v~+15v)
Vref:基准电压输入线  (-10v~+10v)
AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.
DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.
3.工作方式
根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式:直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。
1、单缓冲方式。单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收资料，或者只用输入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。
2、双缓冲方式。双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。
3、直通方式。直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即 CS*，XFER* ，WR1* ，WR2* 均接地，ILE接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路和不带微机的控制系统，不过在使用时，必须通过另加I/O接口及CPU连接，以匹配CPU及D/A转换。
DAC0832引脚功能电路应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图: D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接及TTL电路或微机电路连接。
本次实验原理采用双缓存方式。
4．方波发生器原理
要求能输出方波，本程序是用汇编语言来实现的。下面分别详述具体实现过程：
首先赋给AL 00H，然后执行OUT指令输出，然后延时一段，再赋给AL 0FFH,执行OUT指令输出，同样延时一段时间，这一直循环下去，就可以得到方波。利用键盘菜单选择，按键1时，就有方波产生。
四、 实验内容
设计实验线路并编写程序，实现数字信号到模拟信号的转换，输入数字量由程序给出。要求产生方波，并用示波器观察输出模拟信号的波形。

五、主要仪器设备
PC微机一台、 实验系统一套、示波器一台。
六、对应的汇编语言源程序
STACK1 SEGMENT STACK
DW 256 DUP(?)
STACK1 ENDS

DATA SEGMENT
STR1 DB '1. Triangle Square Wave ',0ah,0dh,'$' ;定义显示的字符串 方波
STR5 DB '5. Exit ',0ah,0dh,'$' ;定义显示的字符串 退出
FLAG DB 0
SIN DB 00H,02H,05H,09H,0FH,15H,1DH,25H
DB 2EH,38H,43H,4FH,5AH,67H,73H,7FH
DB 80H,8CH,98H,0A5H,0B0H,0BCH,0C7H,0D1H
DB 0DAH,0E2H,0EAH,0F0H,0F6H,0FAH,0FDH,0FFH
DB 0FFH,0FDH,0FAH,0F6H,0F0H,0EAH,0E2H,0DAH
DB 0D1H,0C7H,0BCH,0B0H,0A5H,98H,8CH,80H
DB 7FH,73H,67H,5AH,4FH,43H,38H,2EH
DB 25H,1DH,15H,0Fh,09H,05H,02H,00H
CODE SEGMENT USE16
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1

START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV AX,STACK1
MOV SS,AX

MOV DX,OFFSET STR1 ;显示字符串1
MOV AH,9
INT 21H
LOOP1:
MOV AH,1 ;判断是否有按键按下
INT 16H
JZ LOOP2 ;无按键则跳回继续循环，有则退出

MOV AH,0 ;读键盘
INT 16H
CMP AL,31H
JZ SQUARE
CMP AL,32H
JZ DELTA
CMP AL,33H
JZ SAWTOOTH
CMP AL,34H
JNZ L05
JMP SINE
L05: CMP AL,35H
JNZ LOOP2
JMP QUIT

LOOP2:
CMP FLAG,1
JZ SQUARE
CMP FLAG,2
JZ DELTA
CMP FLAG,3
JZ SAWTOOTH
CMP FLAG,4
JZ SINE
JMP LOOP1

SQUARE:
MOV FLAG,1

MOV DX,DA0832 ;写00H，输出低电平
MOV AL,00H
OUT DX,AL
MOV CX,DANUM
L03: CALL DALLY
LOOP L03
MOV DX,DA0832 ;写0FH，输出高电平
MOV AL,DANUM
OUT DX,AL
MOV CX,DANUM
L04: CALL DALLY
LOOP L04

JMP LOOP1

DELTA:
MOV FLAG,2
MOV AL,00H ;D/A转换起始值
UP1: MOV DX,DA0832 ;启动D/A转换
OUT DX,AL
CALL DALLY

INC AL
CMP AL,DANUM
JNE UP1

DOWN1: MOV DX,DA0832
OUT DX,AL
CALL DALLY
DEC AL
CMP AL,00H
JNE DOWN1
JMP LOOP1

SAWTOOTH:
MOV FLAG,3
MOV AL,00H ;D/A转换起始值
L01: MOV DX,DA0832 ;启动D/A转换
OUT DX,AL
CALL DALLY
INC AL
CMP AL,DANUM
JNE L01
JMP LOOP1

SINE:
MOV FLAG,4
MOV SI,OFFSET SIN ;SI指向SIN
MOV CL,64 ;数据数为64个
L02: MOV AL,[SI]
MOV DX,DA0832 ;输入0832数据口
OUT DX,AL
CALL DALLY
INC SI ;指向下一个数据
DEC CL ;数据数减1
JNZ L02
JMP LOOP1

QUIT: MOV AX,4C00H ;返回到DOS
INT 21H

DALLY PROC NEAR ;软件延时子程序
PUSH CX
PUSH AX
MOV CX,0010H
D1: MOV AX,0100H
D2: DEC AX
JNZ D2
LOOP D1
POP AX
POP CX
RET
DALLY ENDP
CODE ENDS
END START
七、实验原理图设计

Protel99画出的原理图画:

八、实验结果及分析
结果：按原理图在实验系统中联系，由于实验系统中没有运算放大器，所以实验无法连接以至于无法链接编译，所以实验得不出正确的波形图，实验失败。
分析：自己在哎设计原理图之前没有做到足够的充分的准备，不清楚实验系统中的所有原件，导致实验失败，需要深刻反省，下次做得更好。
九、设计心得
这次实践要求我们有很扎实的理论知识做基础，把课本上各章节的内容学懂，学透，融会贯通才能达到课题的要求。通过这次设计，我对计算机接口这门课程有了更深的理解.本次课程设计在灵活运用汇编语言编写程序的基础上,通过对DAC0832芯片的具体功能的深刻理解,对计算机接口的硬件的设计及其驱动程序的编制和调试的方法的运用,最终完成的设计要求.在设计的过程中我对原来学过的各种知识，有了更加明确的概念，曾经觉得很抽象的问题在这次设计中通过跟同学一起讨论以及查阅参考资料也逐渐解决了不少。通过这次课程设计我感到学到了很多东西的,一方面加强了对硬件的了解：很好的掌握了D/A转换器（DAC0832）的功能，示波器的功能。两周的课程设计结束了，这其中有失败的痛苦，也不乏有为取得那份成功而付出的汗水及艰辛。正所谓有失必有得，这两周来，为了微机原理课程设计付出了很多，由于之前的相关课程学习有所欠缺，很多东西没有接触过，所以完成这次课程设计有一定的困难，不过现在看来，这两周的课程设计收获不菲，当最终完成了课程设计的时候，一切当初看来没有任何头绪，困难重重的问题都不复存在。在此次课程设计的过程中遇到了很多问题，但是通过查阅资料，请教老师同学，解决了相关的问题。这使我更能认识到遇到困难坎坷时，只有坚持，想一切办法去解决才能够保持向前。我感觉这是这次实习任务中最大的收获。我会将这样的体会及经验应用到以后的生活学习和工作中。但在将理论知识转化为实际应用的过程中，我也发现了许多问题，比如说编程能力差，不能够正确熟练的操作示波器，基础知识欠缺等：此外对及接口这门课程相关的知识掌握的不好，还有待加强及提高（比如模拟电路，数字电路，电子电路等）。通过这次实践使我深刻的感悟到对所学的知识要运用到熟练为止，真正的理解而不是单纯的记忆。这次设计中遇到的还没有解决的问题应该成为我们追求更深层次知识的动力，努力不懈的继续向前。
十、参考文献
a) 《微型计算机技术及应用》 清华大学出版社 2003 戴梅萼、史嘉权
b) 《微机原理及接口技术基础及应用》 海洋出版社 2005 邓振杰
c) 《微机原理及接口技术实验及课程设计》西南交通大学出版社 2005 杨斌
d) 《IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学出版社 2003 沈美明，温冬婵
e) 王爽编.汇编语言.北京:清华大学出版社,2002,3
f) 梅丽凤,王艳秋,汪毓铎. 单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社,2003,5

17 / 17