微原课设8088最小系统.docx

微机原理课程设计学院：机电工程学院专业：自动化班级：学号：姓名：书目一电路总体设i*2二电路各部分原理图设计42.18088最小方式系统42.2 存储器的设计62.3 8位AD变换接口电路82.4 8位DA变换接口驱动直流电机112.5 步进电机限制电路142.6 键盘和显示电路16三最小系统PCB版图设计18四总结18概述本系统采纳8088位处理器工作在最小方式系统下，采纳8282、8286、8284构成了最小系统,形成总线逻辑。采纳2764和6264构成了16KB的ROM和16KB的RAMo在此基础之上,分别实现了一系列接口逻辑，包括采纳0809实现8位的温度采集接口,采纳0832实现直流电机的限制，采纳8255和8253实现步进电机的限制，并设计了键盘和显示逻辑。最终，运用Prote1.99SE的自动布线功能，完成了最小系统的PCB版图设计。一电路总体设计一、课程设计的要求本系统完成的功能如卜;用8088构成最小系统(2)用0809组成8位温度AD变换接口电路(3)用0832组成8位D变换接口电路驱动直流电机(4)用8255和8253组成步进电机限制电路(5)键盘及显示功能二电路各部分原理图设计2.18088最小方式系统8088芯片介绍引脚如下图：8088的MN/MX信号线接至+5V时，系统就处于最小工作模式，即单处理器系统方式，它适合及较小规模的应用。8088最小模式典型的系统主要由8088CPU时钟发生器8284、地址锁存器8282及数据总线收发器8286组成。由于地址及数据、状态线分时复用，系统中须要地址锁存瑞。地址锁存信号A1.E限制J8282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为低电平常，允许数据经8286进行传送：8088的DT/R信号用来限制数据传送的方向，接至8286的引脚T。当DTR=1时，CPU向数据总线发送数据,当DTR=0时,则CPU接收来自系统总线上的数据。数据线连至内存及/（）接口，需用数据总线收发器作驱动。在限制总线一般负载较轻，不须要驱动，故干脆从8088引出。8088工作及最小模式，此时8088CPU供应全部的总线限制信号，以实现及存储器、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、限制及状态信号、中断及DMA信号。最小模式下，引脚的信号功能如下。INTA：中断响应信号输出，低电平有效。用及对外设的中断恳求作出响应。8088的INTA信号事实上是CPU响应外设中断申请时,发出两个连续的负脉冲，其第一个负脉冲是通知外设端口，它发出的中断恳求已获允许；外设接口收到其次个负脉冲后，往数据总线上放中断类型码，从而使CPU得到该中断恳求的具体信息。A1.E：地址锁存允许信号，输出,高电平有效。该信号是8088供应应地址锁存器的限制信号。DEN：数据允许信号，输出，低电平有效。给信号为收发器供应一个限制信号，DEN有效时，表示CPU当前打算发送或接受个数据。在DMA方式时，被置为高阻状态。DT/R：数据发送/接收信号，输出。该信号用来限制数据总线收发器的传送方向。当DT/R高电平常，CPU向内存或I/O端口发送数据；当DT/R为低电平常，CPU从内存或I/O端口接收数据。在DMA方式时，DT/R被置为高阻状态。IO/M：存储器输入/输出限制信号，输出。该信号作为区分CPU进行存储器访问还是输入/输出访问的限制信号。当10小为高电平常，表示CPU正及存储器之间进行数据传送；当IO/M为低电平常，表示CPU正及输入/输出设备之间进行数据传送。在DMA方式;时，IO/M被置为高阻状态。SSO：系统状态信号，输出，低电平有效。该信号对8088的34脚。SSo及IO/M、DT/R的组合及对应的操作见下表。MI0DT/RSSO操作100中断响应101读1/()端口11OOOO11OO11O写I/O端口1暂停(Ha1.t)0取指令操作码1读存储器0写存储器1无源WR：写信号，输出，低电平有效。当该信号有效时，表示CPU当前正在进行存储端或I/O端口写操作。究竟为哪种写操作，则由KR信号确定。在DMA方式时，该信号被置为高阻状态。Ho1.D：总线保持恳求信号，输入。当8088系统中CPU之外的另一个主模块要求选用总线时，通过该信号向CPU发出一个高电平的总线保持恳求信号。H1.DA：总线保持响应信号，输出。当CPU接收到IK)1.D信号后，便发出高电平有效的H1.DA信号给以响应，此时，CPU让出总线限制板，发出HO1.D恳求总线主设备获得总线的限制权。8088工作于最小模式，如前所述，由于8088地址线和数据线有一部分是复用的，工作于最小模式时，必需外部配置锁存器8282共3片，总线收发器82861片和外部时钟芯片，才能组成三组系统总线，限制信号是CPUF脆发出的。外加芯片配置后，其低8位地址线已被分别出来，地址线为A19A0,限制线包括I0/M、WR、RD等限制信号。综上所述,我们可以画出8088CPU最小系统图，如下图所示。2.2存储器的设计1 .有关芯片介绍1)静态存储器6264Inte1.6264是8K×8SRAM,单一的+5V电源，全部的输入端和输出端都及TT1.电路兼容。它的电路原理图逻辑符号如图所小0其中，A(TAI2为13根地址线，D（三）7为8位数据线。/CS1.和CS2为片选信号，当两个片选信号同时有效时，即/CS1.=O,CS2=1时,才能选中芯片。/0E为输出允许信号，只有在/OE=O时，即其有效时，才允许该芯片将某单元的数据送到芯片外部的D0D7上。/WE为写信号，当/WE=O时，允许将数据写入芯片，当八YE=I时,允许芯片的数据读出。2 )EPR0M27642764EPR0M存储器容量为64K,结构为8K*8.其中，13条地址线A(TAI2,8条数据线Do1.)7。/CE和/0E为限制信号有片选引脚，低电平有效时，分别选中芯片和允许芯片输出数据。2764的编程由编程限制引脚/PGM和编程电源Vpp限制，在编程时，对引脚加较宽的负脉冲；在正常读出时，该引脚应当无效。在正常工作时，要求Vpp接+5V：在编程状态时，要求VPP接+25V作为编程电压。由图可以看到，在进行A/D变换时，路地址应先送到DD'DDC输入端。然后在A1.E上输入端加一个正跳变脉冲，将路地址锁存到A1.）CO809内部的路地址寄存器中。这样，对应路的模拟电压输入就和内部变换电路接通。为了启动变换工作序列，必需在START端加一个负跳变信号。此后变换工作就起先进行，标记ADCO809正在工作的状态信号EOC由高电平（闲状态）变成为低电平（工作状态）。旦变换结束，EOC信号就乂由低电平变成高电平。此时只要在OE端加一个高电平，即可打开数据线的三态缓冲器，从D0-D7端数据线读得次变换后的数据。2原理图设计设计原理图如下：2.4 8位DA变换接口驱动直流电机1相关芯片及器件介绍1）数模变换器0832DACO832是8位D/A转换器,它采纳CMOS工艺制作，具有双缓冲器输入结构，其引脚排列如图所示，I）ACO832各引脚功能说明：DI0-DI7：转换数据输入端。CS：片选信号输入端，低电平有效。I1.E：数据锁存允许信号输入端，高电平有效。WR1：第一写信号输入端，低电平有效，Xfer：数据传送限制信号输入端，低电平有效。WR2：其次写信号输入端，低电平有效。Iout1.:电流输出1端，当数据全为1时，输出电流最大：当数据全为。时，输出电流最小。Iout2:电流输出2端。DAC0832具有:IOUU+Iout2=常数的特性。Rfb：反馈电阻端。Vref：基准电压端，是外加的高精度电压源，它及芯片内的电阻网络相连接，该电压范围为：-10V+10VoVCC和GND：芯片的电源端和地端。DC0832内部有两个寄存器，而这两个寄存器的限制信号有五个，输入寄存器由11.E、CS、WRI限制，DAC寄存器由WR2、Xref限制，用软件指令限制这五个限制端可实现三种工作方式：直通方式、单缓冲方式、双缓冲方式。三种工作方式区分是：直通方式不须要选通，干脆D/A转换：单缓冲方式一次选通；双缓冲方式二次选通。2）直流伺服电机直流伺服电机的工作原理及一般直流电动机的工作原理市完全相同。他激直流电机转子上的载流导体（即电枢绕组）在定子磁场中受到电磁转矩的作用，使电机转子旋转。由直流电机的基本原理分析得到：巨流电动机工作原理式中:n电枢的转速，r/minU电枢电压Ia一一电机电枢电流Ra电枢电阻Ke一一电势系数由上式可知，调整电机的转速有三种方法：变更电枢电压u。调速范围较大，直流伺服电机常用此方法调速。变磁通量&（即变更Ke的值）。变更激磁回路的电阻Rf以变更激磁电流If。可以打到变更磁通量的目的：调磁调速因其调速范围较小经常作为调速的协助方法，而主要的调速方法是调压调速。若采纳调压及调磁两种方法相互协作，可以获得很宽的调速范围，又可充分利用电机的容量。在电枢回路中串联调整电阻Rt,此时有n=u-Ia（Ra+Rt）/Ke由上式可知，在电枢回路中串联电阻的方法，转速只能调低，而且电阻上的铜耗较大，这种方法并不经济。最常用的是调压调速系统，即1（变更电枢电压.3）电路原理图设计0832的DI0'DI7接到数据总线D0D7上,WR1.接到限制总线的WR上,片选端接到译码器上进行片选限制。IoUt1.和IoUt2经1.M324AD和复合晶体管放大后驱动直流电机的运转。由上图可以看出，只要加上T2V参考电压,1.M324AD运放采纳+12V电源，则可以输出012V电压。利用程序可以限制电机的启动和转速，明显，电机只能一个方向转动。由于D变换器的输入可以从OOH到FFH,从而使运放的输出线性变更从OV到+12V,从而可以依据要求，利用该输出，限制电机工作在相应速度上。电路原理图如下：2.5 步进电机限制电路D器件介绍步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于须要精确定位、同步、行程限制等场合。.本设计所采纳的是国产20BY-0型步进电机，它运用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电依次如图1和表4.1所示：图1步进电机原理图表1相依次ABCDO1.1.OO101102001131001相依次从O到1称为一步，电机轴将转过18度，01234则称为通电一周，转轴将转过72度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续的转动起来，而进行相反的通电依次如4321将使电机同速反转。通电一周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也不行能太快，因为它每走一步须要肯定的时间，若信号频率过高，可能导致电机失步，甚至只在原步抖动。2）电路原理图设计因采纳了PC机和PC总线接口应用平台，硬件电路相对简洁,除利用了PC机本身资源外（如中断资源），还利用了平台上的8253计数/定时器、8255并行接口单元，再加上外围驱动电路,便构成可步进电机限制电路，硬件原理图下图：2.6键盘和显示电路D器件