微機課程設(shè)計--8位da變換接口驅(qū)動直流電機

1、<p><b>　　微機原理課程設(shè)計</b></p><p>　　—8位DA變換接口驅(qū)動直流電機</p><p>　　學(xué) 院：機電工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 自動化</p><p><b>　　姓 名： </b></p><p>&l

2、t;b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　本課程設(shè)計的基本內(nèi)容如下：</p><p>　　通過課程設(shè)計加深對所學(xué)《微機原理》這門課的理解，理解CPU8088的基本功能和它最小系統(tǒng)的工作方式，熟練地掌握Protel99電路圖設(shè)計的功能。</p>&l

3、t;p>　　(一) 微處理器8088 最小系統(tǒng)</p><p>　　1. 8088 最小系統(tǒng)電路圖和線路板圖</p><p>　　2.?外圍電路：譯碼器電路（74LS138）?</p><p>　　時鐘電路（8284）􀆳</p><p>　　存儲器電路（2762、6264）</p><p>&l

4、t;b>　?。ǘ?接口應(yīng)用線路</b></p><p><b>　　基本內(nèi)容有：</b></p><p>　　1.用0809 組成8 位溫度AD 變換接口電路</p><p>　　2.用0832 組成8 位DA 變換接口電路驅(qū)動直流電機</p><p>　　3.用8255 和8253 組成步進電機控制電

5、路</p><p><b>　　本次設(shè)計選作內(nèi)容二</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 微型計算機的發(fā)展...................</p><p>　　第二章 電路總體功能介紹...................</p>&l

6、t;p>　　2.1 系統(tǒng)功能及實現(xiàn)方式</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　第三章 設(shè)計過程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。</p><p>　　3.1 8088系統(tǒng)概述</p><p>　　3.2 8284時鐘電路（1片）</p><p>

7、;　　3.3 8286雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器（1片）</p><p>　　3.4 8282地址鎖存器（3片）</p><p>　　3.5 6264、2764構(gòu)成最小系統(tǒng)存儲器（各2片）</p><p>　　3.6 8位DA變換接口驅(qū)動直流電機0830（1片）</p><p>　　3.7 電路原理圖及PCB圖（見附頁）</p><p

8、>　　第四章 總結(jié)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。</p><p>　　微型計算機的發(fā)展  </p><p>　　一、微型計算機的發(fā)展歷史 </p><p>　　第一臺微型計算機—— 1974年，羅伯茨用8080微處理器裝配了一種專供業(yè)余愛好者試驗用的計算機“牛郎星”（Altair）。

9、60;</p><p>　　第一臺真正的微型計算機——1976年，喬布斯和沃茲尼克設(shè)計成功了他們的第一臺微型計算機，裝在一個木盒子里，它有一塊較大的電路板，8KB的存儲器，能發(fā)聲，且可以顯示高分辨率圖形。     1977年，沃茲尼克設(shè)計了世界上第一臺真正的個人計算機——AppleⅡ，并“追認”他們在“家釀計算機俱樂部”展示的那臺機器為AppleⅠ。1978年初，

10、他們又為AppleⅡ增加了磁盤驅(qū)動器 。 </p><p>　　從微型計算機的檔次來劃分，它的發(fā)展階段又可以分為以下幾個階段： </p><p>　　第一代微機——第一代PC機以IBM公司的IBM PC/XT機為代表，CPU是8088， 誕生于1981年，如圖1-3所示。后來出現(xiàn)了許多兼容機。 </p><p>　　

11、第二代微機——IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT標志著第二代PC機的誕生。它采用80286為CPU，其數(shù)據(jù)處理和存儲管理能力都大大提高。 </p><p>　　第三代微機——1987年，Intel公司推出了80386微處理器。386又進一機器，稱為該檔次的微機，如386DX。 </p><p>　　第四代微機——1989年，Intel公司推出了80

12、486微處理器。486也分為SX和DX兩檔，即486SX、486DX。486檔次的微機也已很少使用。 </p><p>　　第五代微機——1993年Intel公司推出了第五代微處理器Pentium（中文名“奔騰”）。Pentium實際上應(yīng)該稱為80586，但Intel公司出于宣傳競爭方面的考慮，改變了“x86”傳統(tǒng)的命名方法。 </p><p>　　其他公司推出的第五代

13、CPU還有AMD公司的K5、Cyrix公司的6x86。1997年Intel公司推出了多功能Pentium MMX。奔騰檔次的微機由于可運行Windows 95，所以現(xiàn)在仍有部分在使用。 </p><p>　　第六代微機——1998年Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后來推出了Pentium Ⅲ、Pentium 4，主要用于高檔微機。

14、其他公司也推出了相同檔次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等，第六代CPU是目前最流行的檔次。 </p><p>　　第七代微機——2003年9月，AMD公司發(fā)布了面向臺式機的64位處理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，標志著64位微機的到來。</p><p>　　二、微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

15、</p><p>　　我們通常所說的微型計算機簡稱微機，俗稱電腦。其準確的稱謂應(yīng)是微型計算機系統(tǒng)，可以簡單定義為：在微型計算機硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配置必要的外部設(shè)備和軟件構(gòu)成的實體。系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示：</p><p><b>　　微處理器</b></p><p>　　微計算機 內(nèi)存設(shè)備</p><p><

16、b>　　I/O接口電路</b></p><p>　　硬件 系統(tǒng)總線</p><p>　　外圍設(shè)備 外部設(shè)備</p><p><b>　　過程I/O通道</b></p><p>　　微型計算機系統(tǒng)從全局到局部存在三個層次：微型計算機系統(tǒng)——微型計算機—

17、—微處理器。  </p><p>　　微處理器（Microprocessor）也常稱為微處理機，它包括算術(shù)邏輯部件ALU（Arithmetic Logic Unit），控制部件CU（Control Unit）和寄存器組 R（Registers）三個基本部分和內(nèi)部總線，相當于一般計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的運算器和控制器的組合。通常是利用大規(guī)模集成電路(LSI)或超

18、大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)將這些功能制作在一塊集成電路芯片上，即一般計算機系統(tǒng)概念的中央處理器（CPU）。微處理器先后經(jīng)歷了4位、8位、16位、32位和64位的發(fā)展階段，目前生產(chǎn)的微型計算機所用的微處理器主要是64位Pentium4芯片，除Intel公司之外,  AMD、Motorola及Cyrix公司也有類似的產(chǎn)品。  </p><p>　　微型計算機（Micro&#

19、160;Computer）是以微處理器為核心，加上由LSI制作的內(nèi)存儲器M（ROM、RAM）、I/O（輸入／輸出）接口和系統(tǒng)總線（包括地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB）組成的裸機。該層次也就是我們所說的主板, 它已安裝了CPU和內(nèi)存條。  </p><p>　　微型計算機系統(tǒng)（Micro Computer System）是以微型計算機為核心，再配以相應(yīng)的外

20、部設(shè)備、電源、輔助電路和控制微型計算機工作的軟件而構(gòu)成的完整的計算系統(tǒng)。  </p><p>　　由此可見，單純的微處理器不是計算機，單純的微型計算機也不是完整的微型計算機系統(tǒng)，它們都不能獨立工作，只有微型計算機系統(tǒng)才是完整的（數(shù)值的及非數(shù)值的）信息處理系統(tǒng)，才具有實用意義。</p><p>　　三、各種微型計算機現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢  </p>

21、;<p>　?。?）膝上型計算機(laptop computer)。最早的便攜式計算機是可以放在腿上使用的膝上型計算機。它比臺式機小，比筆記本計算機稍大。其主機類似臺式主機，顯示器大多采用液晶型（LCD）或小型陰極射線管（CRT），重量約有10kg左右。雖然號稱“可攜帶”，但由于它的體積仍顯笨重，而且一定要使用有插座的交流電源，所以充其量也只是“可以動”電腦。在筆記本計算機推出之后，“純”膝上型計算機已經(jīng)十分少有

22、，許多外國人習(xí)慣講的laptop電腦，其實指的是筆記本計算機。  </p><p>　?。?）筆記本型計算機（notebook computer）。它是具有與臺式機相同功能，卻又便于攜帶的微型計算機。同臺式機一樣，筆記本計算機是隨著CPU的發(fā)展而不斷發(fā)展的。2003年3月Intel公司推出了集成有筆記本計算機處理器Pentium-M（Banias）、Intel855系列芯片組、802

23、.11b（Wi-Fi）無線網(wǎng)卡、圖形處理模塊在內(nèi)的筆記本計算機平臺，這種以“迅馳（Centrino）”品牌命名的移動計算技術(shù)打破了以往筆記本計算機使用臺式機CPU的局面，不僅為筆記本計算機帶來強大的處理能力，也使其具有超長的電池使用時間、無線聯(lián)網(wǎng)能力及輕薄的設(shè)計。除了Intel的“迅馳”外，筆記本計算機流行的CPU還有Intel的Pentium 4-M、Celeron M；AMD的Athlon XP-M、A

24、thlon 64；Transmeta的Crusoe等。  </p><p>　　預(yù)計今后筆記本計算機將向著高性能、無線聯(lián)網(wǎng)，低能耗、長電池壽命的方向發(fā)展。除了有雙屏幕顯示外，還將整合臺式計算機和筆記計算機的雙方優(yōu)勢，不僅無線通信功能更強大，而且會打破 “貝殼式”筆記本計算機造型，還會變得更輕、更薄而屏幕更大。此外，2004年市場不斷涌現(xiàn)筆記本計算機16:10或16:

25、0;9寬屏顯示器也預(yù)示著相對于傳統(tǒng)的4: 3標準屏視野更好、分辨率更高的筆記本計算機顯示器的一個發(fā)展方向。  </p><p>　　（3）掌上型計算機（palmtop computer）。目前掌上型計算機和個人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant, PDA )的概念似乎有些混淆。有人把低端的產(chǎn)品歸之為PDA，

26、把高端的產(chǎn)品歸之為掌上型計算機。實際上國外已經(jīng)很普遍地把所有的手持式移動計算產(chǎn)品統(tǒng)稱為 PDA，而國內(nèi)則習(xí)慣稱之為掌上電腦。  </p><p>　　掌上電腦是一種運行在嵌入式操作系統(tǒng)和內(nèi)嵌式應(yīng)用軟件之上的、小巧、輕便、易帶、實用和廉價的新一代超輕型計算設(shè)備，是計算機微型化、專業(yè)化趨勢的產(chǎn)物。它無論在體積、功能和硬件配備方面都比筆記本計算機簡單輕便，但在功能、容量、擴展性、處理速度、

27、操作系統(tǒng)和顯示性能方面又遠遠優(yōu)于電子記事簿。掌上電腦擁有與臺式PC完整交換信息的能力，具備PIM（個人信息管理）的功能, 以其具有的上網(wǎng)瀏覽、下載、發(fā)送電子郵件和收發(fā)傳真、紅外傳輸以及與無線通信工具結(jié)合后所表現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)通信能力，在信息查詢和現(xiàn)場信息采集方面得到了充分應(yīng)用。  </p><p>　　掌上電腦的發(fā)展方向是：不斷增加和增強個人事務(wù)處理功能；在通信功能（包括數(shù)據(jù)通信、移動電

28、話通信）和各種信息（包括手寫識別、語音、圖像和數(shù)據(jù)等）的輸入輸出功能方面有較大的提高；著重研制開發(fā)出包含個人助理功能、數(shù)據(jù)處理功能、具備多樣性與兼容性通信功能的專用掌上電腦設(shè)備。  </p><p>　?。?）平板電腦（Tablet PC）。這是Microsoft公司首先提出的新概念電腦，號稱是是下一代移動商務(wù)PC的代表。目前平板電腦已獲得聯(lián)想、Acer、 HP、Views

29、onic、 AMD、Fujitsu 、Toshiba、Sharp、NEC、Compaq等20多家國內(nèi)外硬件廠商和30多家全球知名軟件廠商的支持并相繼推出了產(chǎn)品。但全球最大的PC廠商IBM和Dall沒有參與平板電腦的開發(fā)。  </p><p>　　平板電腦實際上就是一款無須翻蓋、沒有鍵盤、大小不等、形狀各異，但卻功能完整的PC。平板電腦的構(gòu)成組件與筆記本計算機基本相同，也是C

30、PU、內(nèi)存、硬盤、LCD顯示屏等，但它被設(shè)計成使用觸筆在屏幕上書寫，而不是使用鍵盤和鼠標或觸摸板，并且打破了筆記本計算機鍵盤與屏幕垂直的L型設(shè)計模式。比之筆記本計算機，它除了擁有其所有功能外，還支持手寫輸入或者語音輸入，移動性和便攜性都更勝一籌。它運行Windows XP Tablet PC Edition操作系統(tǒng)，附帶有可拆卸的鍵盤，能夠運行Windows系統(tǒng)下的應(yīng)用程序。</p>

31、<p><b>　　電路總體功能介紹</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)功能及實現(xiàn)方式</p><p>　　該系統(tǒng)采用8088 最小方式，8088地址總線經(jīng)過3片8282鎖存器進行地址鎖存，A0~A12分別與芯片2764和芯片6264的A0~A12連接，數(shù)據(jù)總線D0~D7經(jīng)過1片雙向數(shù)據(jù)緩沖器8286和芯片2764和芯片6264的D0~D7相連，這

32、樣組成了8088最小系統(tǒng)的存儲器系統(tǒng)；最小系統(tǒng)的時鐘電路用8284和2MHz的CRYSTAL 晶體整蕩器構(gòu)成；定時芯片8254和中斷芯片8259對8255平行接口芯片進行控制進而控制步進電機驅(qū)動電路芯片2003工作，實現(xiàn)對步進電機的運行控制。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　第三章 設(shè)計過程</b>

33、;</p><p>　　3.1 8088系統(tǒng)概述</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖：</b></p><p><b>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　8088最小模式是指構(gòu)成的系統(tǒng)規(guī)模比較小，只含8088一個微處理器，三大總線連接比較簡單。系統(tǒng)的地址總線除了A19~A16，AD7~A

34、D0通過地址鎖存器8282提供，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線可由CPU的AD7～AD0直接提供，提供也可通過收發(fā)器接口芯片8286提供，一增大數(shù)據(jù)的驅(qū)動能力，這是負載情況而定。而系統(tǒng)的控制總線直接由CPU的控制總線提供。這樣系統(tǒng)中與總線控制有關(guān)的邏輯電路減到了最小的程度。如下圖所示</p><p>　　圖8284A為時鐘發(fā)生器，它除了給CPU提供頻率恒定的時鐘信號CLK外，還對外部來的準備好信號RDY及復(fù)位信號RESET進行同

35、步。引外部對這兩個信號的發(fā)出是隨機的，經(jīng)8284內(nèi)部邏輯電路在時鐘脈沖下同步，被同步的準備好信號RESET和復(fù)位信號RESET從8284A輸出。送至8088CPU?！　τ趫D所示系統(tǒng)，存儲器可空間為1MB，數(shù)據(jù)總線為8BIT寬，若某校系統(tǒng)內(nèi)存只需64K，則用16根地址線就夠了?！?1. 與工作模式無關(guān)的引腳　?、臕D7~AD0（雙向。三態(tài)）　　為低8位地址／數(shù)據(jù)的復(fù)用引腳線。采用分時的多路轉(zhuǎn)換方法來實現(xiàn)對地址線和數(shù)據(jù)線的復(fù)用。

36、在總線坐騎的T1狀態(tài)。這些銀線表示為這些銀線用作株距總線?？梢妼?fù)用信號使用時間來加以劃分的。它要求在T1狀態(tài)線出現(xiàn)低8位地址時，用地址鎖存器加以鎖存。這樣在隨后的T狀態(tài)，即使這些線用作數(shù)據(jù)線，而第8位地址線的地址在個體卻被記錄保存下來，并送到地址總線上。在DMA方式時，這些銀線被浮置為高阻狀態(tài)。　　⑵A15~A8（輸出，三態(tài)）　　為8位地址線。在讀寫存儲器或外設(shè)端口色中個總線周期內(nèi)，都作為地址線輸出高8位地址?！　≡贒MA<

37、;/p><p>　　8088最小系統(tǒng)電路原理圖：</p><p>　　3.2 8284時鐘電路</p><p><b>　　如圖：</b></p><p>　　8284時鐘發(fā)生器除了提供頻率恒定的時鐘信號外，還具有復(fù)位信號發(fā)生電路和準備好信號控制電路。復(fù)位信號發(fā)生電路產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號RESET，準備好信號控制電路用于對存儲器

38、或I\O接口產(chǎn)生的準備好信號READY進行同步。供給8284A的頻率源可來自脈沖發(fā)生器，也可來自振蕩器。如果F/C接+5V，則由EFI輸入決定時鐘頻率；如F\C接地，便由振蕩器決定時鐘頻率。不管在何種情況，時鐘輸出CLK的頻率是輸入頻率的1/3。</p><p>　　3.3 8286雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器</p><p><b>　　如圖：</b></p>&l

39、t;p>　　一個系統(tǒng)有多個接口，那么在數(shù)據(jù)線上就需要使用驅(qū)動器和收發(fā)器。這樣，不僅可以簡化對接口的要求，而且可提高數(shù)據(jù)線驅(qū)動能力和承受電容負載的能力。8286收發(fā)器的引腳圖如上所示。8286有8路雙向緩沖電路，兩組數(shù)據(jù)的引腳是對稱的。A7-A0用于輸入，B7-B0用于輸出；也可以反向傳送，即B7-B0用于輸入，A7-A0用于輸出。輸出允許信號OE決定是否允許數(shù)據(jù)通過8286，發(fā)送引腳T控制數(shù)據(jù)的方向。當OE為高電平時，8286在兩

40、個方向都不能傳送數(shù)據(jù)。當OE為高電平且T為高電平時，A7-A0為輸入；而OE為低電平且T為低電平時，B7-B0為輸入。兩片8286的OE引腳與8086的數(shù)據(jù)允許信號DEN相連，發(fā)送引腳T與8086的數(shù)據(jù)收發(fā)信號DT/R相連。與8286的B數(shù)據(jù)端相連的16條數(shù)據(jù)線D0-D15即為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線。這樣，當CPU向地址\數(shù)據(jù)總線上發(fā)送地址信息期間，無論是讀周期還是寫周期，加在OE端上的DEN信號都為高電平，使8286呈高阻狀態(tài)，阻止地址信息通

41、過8286進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。只有當CPU撤銷地址\數(shù)據(jù)總線上的地址信息后，DEN信號才由高電平變?yōu)橛行У碗娖?，允許數(shù)據(jù)通過8286進行傳送</p><p>　　3.4 8282地址鎖存器</p><p>　　選用3片8282為地址鎖存器，管腳及真值表如圖：</p><p>　　將8088的20位地址和BHE#信號分為3組，和3片8282的DI7～DI0連接，CPU的

42、地址鎖存使能ALE與8282的STB端相連。在ALE的下降沿時，對地址信號進行鎖存。地址鎖存器8282相當于8個D觸發(fā)器。 從真值表可以看出，當OE#為高，DO7～DO0為高阻狀態(tài)。當OE#為低STB為高時，8282的輸出等于輸入， 8282的輸出信號DO7～DO0與輸入信號DI7～DI0相等。當STB由 高變低，信號被鎖存。OE#為高電平時，8282的輸出為高阻態(tài)，OE#為低，DO7～DO0有效。具體細節(jié)如上圖真值表所示。</p

43、><p>　　3.5 6264、2764構(gòu)成最小系統(tǒng)存儲器</p><p>　　選用2片2764和2片6264構(gòu)成最小系統(tǒng)的存儲器，如圖：</p><p>　　8088CPU的地址總線為A0~A15，數(shù)據(jù)總線為D0~D7，RD 為讀信號，低電平有效，有效時表示CPU正在執(zhí)行從存儲器輸入操作。WR為寫信號，低電平有效，有效時表示CPU正在執(zhí)行向存儲器輸出操作。選用的ROM

44、模塊芯片為EPROM2764，容量為8K*8。該芯片引腳說明如下：A0~A12為地址線，O0~O7為數(shù)據(jù)線，CE為片選信號，OE為數(shù)據(jù)輸出允許信號。PGM為編程控制信號，Vpp為編程電壓，正常輸出時PGM和Vpp均接+5V，工作電壓Vcc為+5V。選用的RAM模塊芯片為SRAM6264，容量為8K*8。該芯片引腳說明如下：A0~A12為地址線，O0~O7為數(shù)據(jù)線，CS1為第一片選信號，低電平有效，CS2為第二片選信號，高電平有效，只有C

45、S1和CS2同時有效時，芯片才被選中。ROM模塊的地址為000H~3FFFH，RAM模塊的地址為8000H~BFFFH,時鐘頻率為2MHz。</p><p>　　74LS138的真值表如下：</p><p>　　74LS138的片選信號引腳G1接+5V，G2b接地，G2a與8088的M引腳連接，只有這個引腳為有效電平時，譯碼器才允許譯碼輸出。高位地址A13、A14、A15分別連到74LS1

46、38的A、B、C輸入端，輸出Y0為U32的片選信號，Y1為U33的片選信號，Y4、Y5分別為U34、U35的片選信號。</p><p>　　3.6 8位DA變換接口驅(qū)動直流電機0830</p><p><b>　　電路原理圖設(shè)計</b></p><p>　　0830的DI0~DI7接到數(shù)據(jù)總線D0~D7上，WR1接到控制總線的WR上，片選端接到

47、譯碼器上進行片選控制。Iout1 和Iout2 經(jīng)LM324AD和復(fù)合晶體管放大后驅(qū)動直流電機的運轉(zhuǎn)。</p><p>　　由上圖可以看出，只要加上-12V參考電壓，LM324AD運放采用+12V電源，則可以輸出0~12V電壓。利用程序可以控制電機的啟動和轉(zhuǎn)速，顯然，電機只能一個方向轉(zhuǎn)動。</p><p>　　由于D/A變換器的輸入可以從00H到FFH，從而使運放的輸出線性變化從0V到+1

48、2V，從而可以根據(jù)要求，利用該輸出，控制電機工作在相應(yīng)速度上。</p><p><b>　　原理圖如下：</b></p><p>　　3.7 原理總圖&最小系統(tǒng)PCB版圖設(shè)計</p><p><b>　　第四章 總結(jié)</b></p><p>　　從工程應(yīng)用出發(fā)，本課程設(shè)計使我們熟練使用Pr

49、otel99完成微處理器8088組成的微機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。正確地設(shè)計微處理器8088最小系統(tǒng)和應(yīng)用接口電路，培養(yǎng)我們良好的設(shè)計能力和動手能力，為微機軟硬件打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　心得及其感受：</b></p><p>　　通過自學(xué)初步掌握了Protel 99SE的使用，能過使用其進行簡單的電路原理圖和PCB版圖設(shè)計。</p><

50、;p>　　通過這次的課程設(shè)計，對8088微機系統(tǒng)又有更深的理解，尤其是總線的形成，同時對一些常用的芯片也進一步熟悉了如何使用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.李伯成 《微型計算機原理與接口技術(shù)》 北京：電子工業(yè)出版社 2002</p><p>　　2.李永山等 《微型計算機原理》 西安：