武汉理工大学微机原理课程设计之存储器扩展分析与设计.doc

学 号： 课 程 设 计题 目存储器扩展分析与设计学 院自动化学院专 业自动化专业班 级姓 名指导教师向馗 副教授2013年1月10日武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 向馗 副教授 工作单位： 自动化学院 题 目: 存储器扩展分析与设计 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1. 画出简要的硬件原理图，编写程序。 2.完成以下任务： (1).设计一个EEPROM扩展电路，由两片2864扩展为16KB容量, 并编程信息检索程序。 (2). 编程内容：在扩展的ROM中存入有9个不同的信息，编号0到8，每个信息包括40个字字符。从键盘接收0到8之间的一个编号，然后在屏幕上显示出相应的编号的信息内容，按“q”键退出。3. 撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。时间安排：2012年12月30 日- 12月 31日 查阅资料及方案设计2013年01月 01日- 01月 05日 编程2013年01月 06日- 01月 08日 调试程序2013年01月 09日- 01月 10日 撰写课程设计报告指导教师签名： 2013年 1月 11日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要11设计意义及任务21.1设计意义21.2设计任务22 EEPROM扩展电路设计32.1方案设计32.2芯片选择32.3连线说明42.4硬件电路图53程序设计63.1设计思路63.2程序框图63.2.1主程序流程图63.2.2输入程序流程图63.2.3输出程序流程图63.3设计程序一83.4设计程序二103.5调试过程123.5.1调试过程123.5.2结果记录123.5.3调试过程中遇到的问题13结束语14参考文献15附录一16附录二19武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书摘要存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。按存储介质分可分为半导体存储器和磁表面存储器。按存储器的读写功能分可分为只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)。只读存储器ROM是一种对其内容只能读，不能写的存储器。随着半导体技术的发展，只读存储器也根据不同需要设计出不同的种类。其中电可擦除只读存储器（EEPROM）是一种可用电气方法在线擦除和再编程的只读存储器，它既有RAM可读可改写的特性，又有非易失性存储器ROM在掉电后仍能保持所存数据的优点。因此，EEPROM在单片机存储器扩展中可以作程序存储器，也可以用作数据存储器，基于EEPROM存储器的扩展设计有十分重要的意义。建立一个信息检索系统，每个序号对应一个不同的信息。通过键盘输入不同的指令序号，在电脑屏幕上会输出想要得到的信息。当超出序号范围的时候，屏幕会显示错误。程序还附加一个进一步查询的子程序。在输出信息后，可以对该信息进行查寻，当输入信息与序号相对应的信息完全相同时，会在屏幕上显示NO字样，然后继续进行下一次的提示输入。关键字：存储器 EEPROM 信息检索1设计意义及任务1.1设计意义微机原理与接口技术主要培养统筹运用课本所学的理论知识，掌握程序设计模块化基本理论和基本方法。EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）是用户可更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通 电压的作用来擦除和重编程（重写）。EEPROM在单片机存储器扩展中可以作程序存储器，也可以用作数据存储器。建立一个信息检索系统，然后通过键盘输入不同的指令，输出想要得到的信息。信息检索是为了满足用户的查询需求，本次课程设计是针对我们平时学习的理论知识的检验，在实践中考察我们的掌握能力，更好的存储器的一些问题。1.2设计任务要求完成的主要任务： (1)画出简要的硬件原理图，编写程序。 (2)完成以下任务： 1)设计一个EEPROM扩展电路，由两片2864扩展为16KB容量，并编程信息检索程序。 2)编程内容：在扩展的ROM中存入有9个不同的信息，编号0到8，每个信息包括40个字字符。从键盘接收0到8之间的一个编号，然后在屏幕上显示出相应的编号的信息内容，按Q或q键退出。2 EEPROM扩展电路设计2.1方案设计8086通过控制138译码器来实现控制EEPROM扩展电路，即两片2864芯片。通过D0D7数据总线来传输数据，通过地址总线来实现读写的输入输出，同时数据可以先放在74LS373锁存器中存放来保护数据。硬件原理图如图2-1所示。8086CPU 138地址译码器 数据总线D7D02864CS 地址总线A0A192864CS图2-1硬件原理图2.2芯片选择EEPROM芯片在写入时能自动完成擦除，而且不需要专用的编程电源，可直接使用5V电源。在芯片引脚设计上，2KB的EEPROM2816与相同容量的EPROM2716和静态RAM6116兼容，8KB的EEPROM2864A与相同容量的EPROM2764A和静态RAM6264兼容，这些特点给硬件电路设计和调试带来了方便。常用的并行EEPROM芯片有2816/2816A、2817/2817A、2864A等， 本次设计要形成16KB容量，若采用2816/2816A、2817/2817A，需用8块芯片，连接线麻烦，所以采用2864芯片扩展。2816、2817、2864的读出数据时间均为250ns，写入时间为10ms。2864引脚图如图2-2所示。图2-2 2864引脚图计算芯片数量：2864芯片容量是64/8=8，即8KB。，所以需用两片2864芯片。2.3连线说明数据线：2864的8位数据线直接与8086的数据线相连。地址线：根据选择的芯片进行地址分配，由于选择芯片分别是8KB，这样片内寻址需要的地址线是13根，因使用138译码器来片选，所以8086上的地址线作为片内寻址与8KB的ROM的地址连接。通过一片74LS138译码器来控制片选。将控制低8位的2864（1）的，控制高8位的2864（2）的，138译码器的输入端连接到8086的地址线的高位，地址分配表如表2-1所示。所以2864（1）的地址范围为0000H至1FFFH，2864（2）的地址范围为2000H至3FFFH，两片加起来一共是16KB。为了防止CPU在读取数据时，数据发生变化，在硬件电路上采用了74LS373锁存器。控制线：取中的两根地址线如和分别控制两片2864的读写端。地址分配表如表2-1所示。表2-1 地址分配表CBA000000000000000000000000000111111111111100000010000000000000000000111111111111112.4硬件电路图存储器扩展硬件电路图如图2-3所示。图2-3存储器扩展硬件电路图3程序设计3.1设计思路在存储器的数据段里分配10个小数据段，每个小数据段分配40个字符，0-8这9个信息存储信息内容，另外一个输出错误信息，Q或q退出。取MSG0的首地址作为整个信息段的首地址，根据输入的信号的不同，用序号乘40再加到首地址上找到相应序号的信息内容。步骤为：（1）开始，等待信息输入；（2）输入序号，判断是否为Q。若是转（7），否则转（3）；（3）判断是否满足要求的序号范围。满足转（4），否则转（6）；（4）根据输入的序号，计算出相关信息的物理地址；（5）输出结果，跳转到（2）；（6）输出错误信息提示，转（2）；（7）结束，退出程序。3.2程序框图3.2.1主程序流程图主程序流程图如图3-1所示。3.2.2输入程序流程图输入程序流程图如图3-2所示。程序中需使用DOS调用程序来显示一串字符串：MOV AH，9INT 21H3.2.3输出程序流程图输出程序流程图如图3-3所示。结束开始错误信息提示输出结果计算出相应信息的物理地址是否否是判断是否为Q或q?输入序号判断是否为0-8？提示输入信息图3-1主程序流程图按要求显示提示语句键盘输入序号DOS调用输入指令放入指定缓冲区图3-2输入程序流程图按要求显示提示语句显示在屏幕DOS调用输出指令提示继续输入 图3-3输出程序流程图从键盘输入序号，并运用DOS命令将所得结果显示在屏幕上，随后返回输入序号提示语句。3.3设计程序一根据题目，尝试编写了一个简单程序。为与最后的程序作比较，将此程序列出，如下：DATA SEGMENT n0 db 0000000000000000000000000000000000000000 n1 db1111111111111111111111111111111111111111 n2 db 2222222222222222222222222222222222222222 n3 db 3333333333333333333333333333333333333333 n4 db 4444444444444444444444444444444444444444 n5 db 5555555555555555555555555555555555555555 n6 db6666666666666666666666666666666666666666 n7 db 777 n8 db 888 Errmsg DB No! Input 0-8! Q or q , Exit $ ;输出错误信息DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA ;段属性说明START: MOVAX,DATA ;初始化DS MOVDS,AXLOP: MOVAH,01H ;输入一个数字 INT21H CMPAL,Q ;判断是否输入字符与Q相等，相等跳到EXIT退出 JZ EXIT CMPAL,q ;判断是否输入字符与q相等，相等跳到EXIT退出 JZ EXIT CMPAL,0 ;输入不在08范围则退出 JB ERR ;小于0跳转 CMPAL,8 JA ERR ;大于8跳转 SUBAL,30H ;计算字符串的地址 MOVDH,28H ;28H=40 MULDH MOVBX,AX ;数据放入BX CALLDISP JMPLOP ;输出错误信息后,继续输入序号ERR: MOVDL,0DH ;输出提示错误语句 MOVAH,02 INT21H MOVDX,OFFSET Errmsg MOVAH,9 INT21H MOVDL,0DH ;回车和换行 MOVAH,02 INT21H JMPLOP ;返回LOP继续输入序号EXIT:MOVAH,4CH ;返回DOS INT21DISP PROC NEAR MOVDL,0DH ;回车换行 MOVAH,02 INT21H MOVDL,0AH ;多字符输入 MOVAH,02 INT21H MOVCX,28H ;28H=40 控制循环次数即输出的信息字符个数LOP1:MOVDL,BX ;循环输出字符串 MOVAH,02H INT21H INCBX ;BX打印字符 LOOPLOP1 MOVDL,0DH MOVAH,02 INT21H MOV DL,0AH MOVAH,02 INT 21H RET DISP ENDP CODE ENDSEND START ;源程序结束调试结果如图3-4所示。图3-4调试结果出现的问题有：问题1：开始输入序号时，只能显示在屏幕的第一个空间。问题2：在输出没有写满40个字符的字符串时，输出是乱码。问题3：按Q或q退出时，还会显示一串数字再退出。3.4设计程序二在程序一调试的基础上，检查程序发现一些问题，在输入不是Q或q或0至8的数字时，没有写输出显示字符的程序；输入是应该是字符串，因为有回车。在此基础上，继续改善设计的程序，设计出程序二，即最终程序。输入一个序号，首先判断是否是Q或q。如果是，则直接跳出，结束程序。如果不是，就在已设定好的信息库中检索相应信息，并将信息显示在屏幕上，紧接着跳入下一次序号输入界面。如果没有相应的序号所对应的信息，即超出序号范围会自动报错，并跳到下一次序号输入界面。主体部分程序如下：BEGIN: CALL CRLF ;回车换行LEADX,MSG ;输出提示语句Please input a number:MOVAH,09HINT21HMOVAH,1 ;输入序号INT21HCMPAL,Q ;判断为Q退出JEEXITCMP AL,q ;判断为q退出JE EXITSUBAL,0 ;小于0跳转ERRORJBERROR CMP AL,8 ;大于9跳转ERRORJA ERRORMOV BX,OFFSET MSG0 ;取第一个字符串的首地址MUL FORTYADDBX,AX ;找到相应字符串的地址CALL DISPLAY ;调用DISPLAY子程序定义ERROR程序：提示错误，重新要求输入序号，再次检测。ERROR:CALL CRLF ;回车换行LEA DX,ERRMSG ;提示错误语句MOV AH,09HINT 21HCALL CRLFJMP BEGIN ;返回BEGIN程序定义显示信息程序：将字符信息一个个输出。DISPLAY PROC NEARCALL CRLFLEA DX,MSG9 ;提示语The message is:MOV AH,09HINT 21HMOV CX,40 ;设置循环次数DISP1:MOV DL,BX ;输出字符串MOV AH,2INT 21HINC BXLOOP DISP1 CALL CRLF JMP BEGINCALL CRLFRET ;返回程序DISPLAY ENDP完整程序见附录一。3.5调试过程3.5.1调试过程调试过程主要由编辑、汇编、链接和执行等几个步骤组成。当编辑好汇编语言源程序后，将其保存为.ASM文件。再调用汇编程序对源程序进行翻译，生成.OBJ的目标文件。在汇编过程中，源程序有错误则不能生成目标文件，经过多次修改最终生成无错误目标文件。之后，调用链接程序（LINK）将用户目标程序和库文件进行链接、定位，生成.EXE可执行文件。如果刚开始可执行程序运行之后没有得到预想的结果，又要重新检查源程序的算法错误，重新编辑、汇编、链接和执行，最终得到预期的结果。3.5.2结果记录经过多次调试、修改、测试结果，最后基本符合要求。调试最终结果如图3-5所示。完整的调试见附录二。图3-5调试最终结果3.5.3调试过程中遇到的问题（1）问题1：程序运行后无法生成.obj文件。首先，由于软件缺陷，要先运行一遍软件自带的程序之后，运行自己编写的程序，才能运行。另外，在程序有错误时，当错误被改正之后，即能正常生成.obj文件。（2）问题2：开始输入序号时，只能显示在屏幕的第一个空间。检查程序发现一些问题，在输入不是Q或0至8的数字时，没有写输出显示字符的程序；输入是应该是字符串而不是字，因为需要有回车。（3）问题3：选择序号后，屏幕上出现错误附加信息。这是由于，设计的是40个字符空间，当某一条序号所对应的信息达不到四十个字符时，由于是顺序存储，计算机会自动用下一个序号所对应的信息填补上一条信息未满40个字符的空间，保证输出一定是40个字符。于是，当调整每个信息的字符数均为40个字符时，即将空白写上空格符，将不会再出现错误的附加信息。（4）问题4：输入正确的序号后，会输出两个字符串。这是由于在显示程序的问题，在显示程序块结束的地方加入返回BEGIN语句，程序可以运行处正确的结果。结束语通过本次课程设计让我学到了很多东西，受益匪浅。虽然刚才拿到任务，不知从何下手，对编程也是一头雾水，但在通过看书和网上查阅了相关芯片资料，了解了一些设计原理，对硬件设计有了一定了想法，顺利用PROTUS软件画出硬件电路图，编写程序时，先简化了题目，从简单的开始写，再不断加入新的功能，逐渐完善所设计的程序。通过运用微机原理专用汇编程序软件MF2KP，大大提高了我们的程序设计部分的效率，可见，这次课程设计，还锻炼了我们在短期内熟练掌握新软件，新知识的能力。当然，通过这次课程设计，我还发现了自己的不少问题。首先是理论知识掌握得不够牢固，常常忘记一些知识点，对设计的过程和效率有很大影响。其次是动手能力还有待提高，虽然这次没有操纵实物，但在计算机上编程和发现问题解决问题的能力上有所欠缺。设计过程中不仅要求我对知识的掌握能力，还要细心和耐心。在几天的时间中，我感到自己的知识还是比较匮乏，所以平时还是需要多锻炼自己，加深对所学的知识的了解。本次设计涉及到了书本的绝大部分内容，将课本中所学的知识一一串联起来，考验了自己的基础知识，也提升了学会串联知识的能力。在今后的学习中我要锻炼自己独立分析问题，解决问题的能力，端正态度努力学习，不断的完善自己，充实自己。参考文献1 彭虎.微机原理与接口技术（第三版）.电子工业出版社.20112 张小鸣.微机原理与接口技术（第一版）.清华大学出版社.20093 康华光.电子技术基础数字部分（第五版）.高等教育出版社.20054 李志明.计算机原理与汇编语言程序设计.中南大学出版社.20055 潘名莲.微计算机原理.电子工业出版社.2004附录一DATA SEGMENTMESS DB -,0DH,0AH DB | Input a number between 0 and 8|,0DH,0AH DB | Press Q OR q to quit |,0DH,0AH DB -,0DH,0AH,$ ;提示语句FORTY DB 40MSG0 DB I am very happy MSG1 DB Today is Monday MSG2 DB Today is Tuesday MSG3 DBToday is Wesnesday MSG4 DBToday is Thursday MSG5 DBToday is Friday MSG6 DBToday is Saturday MSG7 DBToday is Sunday MSG8 DBToday is a good day MSG DB Please input a number:$MSG9 DBThe message is: $MESS1DBno!$CRLF1 DB 0DH,0AH,$ ERRMSG DB error! invalied parameter! ;错误信息DATA ENDSSTACK SEGMENT DB 256 DUP(0) ;256字节堆栈空间 TOS LABEL WORDSTACK ENDSCODE SEGMENTMAINPROC FAR ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK ;段属性说明START:MOVAX,STACK ;初始化SSMOVSS,AXMOVSP,OFFSET TOS ;取TOS首地址PUSH DS ;保存旧数据段SUBAX,AX ;AX清零PUSH AX ;保存在堆栈中MOVAX,DATA ;初始化DSMOVDS,AXCALLSHOW ;调用子程序SHOWBEGIN: CALL CRLF ;回车换行LEADX,MSG ;输出提示语句Please input a number:MOVAH,09HINT21HMOVAH,1 ;输入序号INT21HCMPAL,Q ;判断为Q退出JEEXITCMP AL,q ;判断为q退出JE EXITSUBAL,0 ;小于0跳转errorJBERROR CMP AL,8 ;大于9跳转errorJA ERRORMOV BX,OFFSET MSG0 ;取第一个字符串的首地址MUL FORTYADDBX,AX ;找到相应字符串的地址CALL DISPLAYERROR:CALL CRLF ;回车换行LEA DX,ERRMSG ;提示错误语MOV AH,09HINT 21HCALL CRLFCALL CRLFJMP BEGIN ;返回BEGIN程序DISPLAY PROC NEARCALL CRLFLEA DX,MSG9 ;提示语The message is:MOV AH,09HINT 21HMOV CX,40 ;设置循环次数DISP1: ;输出字符串子程序MOV DL,BXMOV AH,2INT 21HINC BXLOOP DISP1 CALL CRLF JMP BEGINCALL CRLFRET ;返回程序DISPLAY ENDP CRLF PROC NAER ;定义CRLF子程序MOV DX,OFFSET CRLF1MOV AH,9HINT 21HRETCRLF ENDPSHOW PROC NEAR ;定义SHOW子程序LEA DX,MESS ;输出开始提示性语句MOV AH,09HINT 21HRETSHOW ENDPEXIT: ;返回DOS子程序MOV AH,4CHINT 21HMAIN ENDPCODE ENDSEND START附录二图1显示语句结果1图2显示语句结果21. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. 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