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一、电路总体设计
1.1系统功能与实现方式
该系统采用8088最小方式,利用3片8288锁存器形成20位地址总线,1片8286收发器形成8位数据总线。利用8284提供频率恒定的时钟信号,同时还具有复位信号发生电路和准备好信号发生电路。系统内存运用2片2764和2片6264进行扩展,分别形成16k的ROM和16k的RAM。2764和6264的片选信号由74LS138译码电路提供。系统的定时计数器由1片8253构成,中断由1片8259构成,并行接口由8255构成,AD转换电路和DA转换电路分别是由0809和0832构成。
1.2课程设计的要求
(1)用8088构成最小系统
(2)用2764和6264构成ROM和RAM
(3)用0809组成8位温度AD变换接口电路测量温度 (4)用0832组成8位DA变换接口电路驱动直流电机 (5)用8255和8253组成步进电机控制电路 (6)键盘与显示功能
1.3系统的总体组成
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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8282,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3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I/O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-Y7一共可以控制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。 2)只读存储器采用ROM芯片2764,随机存储器6264。 3)A/D转换采用0809芯片
4)用0832 D/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
ROM: 00000H—03FFFH RAM: FC000H--FFFFFH AD: 00H—07H DA: 40H—41H 键盘相关:100H—103H 显示相关:140H—141H 步进电机相关:200H—207H
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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16k的ROM和16KB的RAM,在此基础上,分别实现接口逻辑。
本系统采用8088位处理器工作在最小方式系统下,采用8282、8286、8284构成了最小系统,形成总线逻辑。采用2片(8k)2764和2片(8k)6264构成了16KB的ROM和16KB的RAM。在此基础之上,分别实现了一系列接口逻辑,包括采用0809实现8位的温度采集接口,采用0832实现直流电机的控制,采用8255和8253实现步进电机的控制,并设计了键盘和显示逻辑。
二、各部分电路原理图设计
2.1 8088最小方式系统
1、8088芯片介绍及其工作原理:
图2.1.1 8088芯片
8088是一块具有40个引脚的集成电路块,为减少引脚,许多引脚具有双重定义,即分时复用功能。8088最小方式系统主要由8088CPU时钟发生器8284、
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地址锁存器8282及数据总线收发器8286组成。由于地址与数据、状态线分时复用,系统中需要地址锁存器。地址锁存信号ALE控制8282的STB,用8282锁存器产生地址总线;用8286收发器产生缓冲的数据总线。8088的DEN信号作为8286的输出允许信号面,仅当DEN为低电平时,允许数据经8286进行传送;8088的DT/R信号用来控制数据传送的方向,接至8286的引脚T。当DT/R=1时,CPU向数据总线发送数据,当DT/R=0时,则CPU接收来自系统总线上的数据。数据线连至内存及I/O接口,需用数据总线收发器作驱动。在控制总线一般负载较轻,不需要驱动,故直接从8088引出。8088工作与最小模式,此时8088CPU提供所有的总线控制信号,以实现与 存储器、I/O接口的选择。在最小组态时,系统总线可分为几个基本部分:地址总线、数据总线、控制与状态信号、中断与DMA信号。
2、8088芯片引脚功能介绍 (1)与工作模式无关的引脚
1AD7-AD0(双向,三态)为低8位地址/数据的复用引脚线。在总线周期○
的T1状态时,作为地址总线输出低8位地址;在其他T状态时,作为双向数据总线输出低8位数据。T1状态输出地址时,需要锁存器进行地址锁存。
2A15-A8(输出,三态)为高8位地址总线。在读写存储器或I/O端口的○
整个周期中,均输出高8位地址总线。
3A19/S6-A16/S3(输出,三态)为分时复用的地址/状态信号线。在总线○
周期的T1状态,表现为高4位地址总线,而在其他状态时,用来输出状态信息。需要地址锁存器对T1状态时的地址进行锁存。
4MN/MX(输入)为工作方式控制线。接+5V时,8088工作在最小方式;接○
地时,8088工作在最大方式。
5RD(输出,三态)为读信号,低电平有效。有效时表示CPU正在执行从○
存储器或I/O端口输入的操作。
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6NMI(输入)为非可屏蔽中断请求输入信号,上升沿有效。出现有效信○
号时,CPU在执行完现行指令后,立即进行中断处理。
7INTR(输入)为可屏蔽中断请求输入信号,高电平有效。CPU在每条指○
令的最后一个时钟周期对INTR进行测试,以决定现行指令结束后是否响应中断。
8RESET(输入)为系统复位信号,高电平有效(至少保持4个时钟周期)。○
该信号结束后,CPU从存储器的0FFFF0H地址开始读取和执行指令。 9READY(输入)为准备好信号,来自存储器或I/O接口的应答信号,高电○
平有效。该信号有效时,表示存储器或I/O接口准备就绪。
10TEST(输入)为测试信号,低电平有效。若为高电平,则CPU继续处于○
等待状态,直到出现低电平时,CPU才执行下一条指令。 (2)最小方式下的引脚
○1INTA(输出)为CPU发向中断控制器的中断响应信号。在相邻的两个总
线周期中输出两个负脉冲。
2ALE(输出)为地址锁存允许信号,高电平有效。当ALE信号有效时,表○
示地址线上的地址信息有效,将地址信息锁存到地址锁存器中。 3DEN(输出,三态)为数据允许信号,低电平有效。DEN信号有效时,表○
示允许8286数据收发器和系统数据总线进行数据传送。
4DT/R(输出,三态)为数据收/发信号,用来控制数据传送方向。DT/R○
为低电平时,CPU接收数据;DT/R为高电平时,CPU发送数据。 5IO/M(输出,三态)为访问存储器或I/O端口的控制信号。IO/M为高电○
平时,表示访问I/O端口;IO/M为低电平时,表示访问存储器。 6WR(输出,三态)为写信号,低电平有效。当WR有效时,表示CPU正在○
执行向存储器或I/O端口的输出操作。
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