微机原理课设数字频率计的设计

实验题目：数字频率计的设计1.设计目的通过数字频率计的设计，使同学们进一步掌握：(1)8086/8088汇编语言程序的设计和调试；(2)信号频率的数字测量方法；(3)定时计数器8253的基本工作原理和应用；(4)微机基本应用系统的设计方法；2.设计内容利用微机原理实验装置，设计并实现一个信号频率测试系统，要求频率测量范围不小于5HZ~50HZ，测量误差不大于1HZ，并将测得的频率显示在LED数码显示器上。3.设计要求(1)针对实验装置已有条件，设计频率测量原理线路；(2)编制相应的测试软件，实现频率测量；(3)实际上机调试，完成综合实验；(4)编写设计说明书（含原理图，程序及说明，实验方法，过程及结果）。4.方案设计及其说明4.1硬件电路设计在硬件电路部分我们主要采用的芯片有8088，8253，8259，74LS138等。基本工作原理如下：首先由8253芯片的定时/计数器CT1的OUT1端产生10ms的方波再将OUT1与定时/计数器CT0的CLK0端级联使OUT0端产生1s（测高频）或10s（测低频）方波计时，定时/计数器CT2的CLK2端接收待测信号进行计数，OUTO端口将计时信号输出到8259芯片的IR7口使8259芯片产生中断。中断产生后，CPU将从CT2中读出计数值并转化为频率值并在数码管显示该频率值。具体测量方法如下：当CLK2接收到的待测信号为高频率的脉冲信号时，令计时为1s，即每秒产生一次中断，即OUT1生成10ms的方波，OUT0出来的便是1s的方波。利用M法可以知道，在下一个1s到来的时候可以测出1s经过的CLK2的基本脉冲数为M，则被测频率f=M,此时将M转换为十进制显示在数码管上即可。当CLK2接收到的待测信号为低频率的脉冲信号时，此时设定中断定时时间为10s，即OUT1生成的依旧是10ms的方波，OUT0生成10s方波脉冲。在下一个中断来临时，记下CLK2经过的脉冲数M个，利用T法可以知道所测的频率f=M/10，转换为十进制显示在数码管上。4.1.1计时部分8253的CT0和CT1级联产生出1秒的方波。基准时钟信号是CT1的CLK1自带的内部晶振1.8432MHZ。当CT1写入初值18432时，OUT1即可输出10ms的方波信号再输入给CLKO。CT0写初值100（1000）从OUT0输出1s（10s）的脉冲时钟信号。控制字如下：CTO:00110110定时／计数器0先低8位再高8位读写工作方式3二进制CT1:01110110定时／计数器1先低8位再高8位读写工作方式3二进制4.1.2计数部分用8253的CT2产生计数。CLK2是待测信号脉冲的输入端。OUT2悬空不接线。初值定为65535，即从65535开始，每一个脉冲周期自减一。控制字如下：CT2:10110000定时／计数器2先低8位再高8位读写工作方式0二进制4.1.3片选寻址部分实验中用了8253和8259两片芯片。故需要进行地址的片选。8259的地址是FFE0H~FFE3H。对应的各地址线如下：A19~A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址1…1111100000FFE0H1…1111100001FFE1H1…1111100010FFE2H1…1111100011FFE3H对应的片选接74LS138的Y0口8253的地址是FFF8H~FFFBH。对应的各地址线如下：A19~A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址1…1111111000FFF8H1…1111111001FFF9H1…1111111010FFFAH1…1111111011FFFBH对应的片选接74LS138的Y6口4.1.4中断部分将8253的OUT0的计时信号给8259的IR7口产生中断。写入控制字令接收到上升沿产生中断。通过实验箱的内部已接好的输出电路给数码管显示。4.1.5硬件线路图（1）电路原理图D0-D7A1A0A2A3A4D0-D7GATE1CLK1OUT1A1A0CLK0GATE0OUT0CLK2CSOUT2GATE2ABY6CY0CSIR7数码管显示待测信号+5V+5V+5V80888253825974LS138TT1=18432TT2=100T1T2=1000T1每10s上升沿产生中断每1s上升沿产生中断每次中断之内经过的脉冲个数M，则被测频率F=M（2）完整电路图（见附页）4.1.6操作时序图CLK1:(时基信号)OUT1:（10ms方波）OUT0:(1S方波)OUT0:(10S方波)INTR1:(1S中断)INTR2:(10S中断)CLK2:(被测信号)4.2软件电路设计软件部分共划分为如下几个模块：1.8253芯片定时模块2.8253芯片计数模块3.8259芯片中断模块4.显示模块4.2.1软件流程图主程序：开始数码管初始化8259初始化8253初始化关中断定时／计数初值开中断等待中断显示结束开始写初始命令ICW1写初始命令ICW2写OCW1RET8259初始化子程序8253初始化子程序开始写CT0控制字置CT0初值写CT1控制字置CT1初值RET8259中断子程序NYNYNY开始关中断读取CT2锁存值并得到对应频率值高频显示模式AX2000AX2000低频模式转为高频模式低频模式显示高频模式转为低频模式高频模式显示关中断循环显示断点恢复开中断结束二进制-十进制转化子程序（高频）NY二进制—十进制转化子程序（低频）开始初始化清零SISI+5AX/10余数存入SISISI-1是否除尽？RETNY4.2.2源程序代码（见附页）5．试验中出现问题及解决方法在实验硬件接线成功将完整程序装载后进行测试时候发现测试不出来数据，经过小组成员讨论认为可能是高低频计算转换算法有问题，于是我们决定不论高低频都用M法测量定时一秒发现测量结果是正确的，但误差过大，于是将定时时间设为十秒，采用有小数点显示算法测量结果发现测量结果都是乱码，经过小组成员开始初始化清零SISI+5AX/10余数存入SISISI-1AX/10余数带小数点存入SISISI-1AX/10余数存入SI是否除尽？RET讨论认为是实验箱有问题于是换了一台试验箱测试，结果发现当送给CT2的待测信号是由74LS393的T6、T7给出的时，测量结果是正确的，但当由函数发生器给出待测信号时测量结果是乱码，经过老师知道我们知道了函数发生器产生的方波信号是由负值的需要调整才可产生正确的信号，经调整函数发生器产生正确方波信号后测得正确的结果。6.实验结果及分析用函数发生器给频率计输入方波信号，可较精确的测得信号频率。测量范围为0.1Hz~65534Hz，经与函数发生器比较，测量误差为高频1Hz，低频0.1Hz。部分测量结果如下表：高频待测（Hz）4450531165259222036实测（Hz）4450631166259232035低频待测（Hz）7.832.8121.91034.9实测（Hz）7.732.7121.81035.07.课程设计心得体会为期两周的微机原理课程设计结束了，在这两周的时间里使我学到了许多东西，首先通过此次课设，加强了我们的动手、思索和解决问题的能力，也加深了对在课本上所学理论知识的理解，特别是更加熟悉了对常用芯片比如8253,8259,74LS138等的应用，同时在这次课设中也加深了我对汇编语言的理解更掌握了8086的调试环境，使我能更好地将在课本上学到的的理论知识与实践相结合，同时在课设过程中查阅了许多资料从而更加拓宽了我的知识面，在这次课设中也使我更加熟练地掌握了示波器的运用，同时也学会了函数发生器的使用。在这次课设中也使我更加明白了团队合作的重要性，在课设过程中我们遇到了许多问题但经过与组员们探讨都一一解决了，课设的成功离不开组员们的配合与指导老师的悉心指导，在此感谢各位组员的配合与老师的悉心指导。附页：源程序代码CODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:CODE,ES:CODEORG3400HH8:JMPP8259ZXKEQU0FFDCHZWKEQU0FFDDHLEDDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;0~9DB040H,079H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H,0FFH;0.~9.BUF1DB?;定义缓冲区用于存放高低频的选择值BUFDB?,?,?,?,?,?;定义缓冲区存放数码管要显示的频率值Port0EQU0FFE0H;8259首地址Port1EQU0FFE1H;8253首地址P8259:CLI;关中断CALLWP;数码管初始状态为0MOVAX,OFFSETINT8259;获得中断服务程序入口地址MOVBX,003CHMOV[BX],AXMOVBX,003EHMOVAX,0000HMOV[BX],AX;以上是写中断向量表CALLFOR8259;对8259初始化设置CALLFOR8253;对8253初始化设置CALLFOR8253X;对频率范围进行设置MOVSI,OFFSETBUF1MOVAL,01HMOV[SI],AL;默认为高频STIPPP:CALLDISJMPPPP;循环显示等待中断;8259初始化;--------------------------------FOR8259:MOVAL,13H;上升沿产生中断(ICW1)MOVDX,Port0OUTDX,ALMOVAL,08H;ICW2的设置MOVDX,Port1OUTDX,ALMOVAL,09H;ICW4的设置OUTDX,ALMOVAL,07FH;设置IR7为中断源，并且屏蔽其它的中断源OUTDX,ALRET;--------------------------------;8253初始化（一秒信号）;------------------------------------FOR8253:MOVDX,0FFFBHMOVAL,36H;00110110CT0，方式3OUTDX,ALMOVAL,76H;01110110CT1，方式3,OUTDX,ALMOVDX,0FFF9HMOVAX,18432;CT1置初值产生10ms方波OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALMOVDX,0FFF8HMOVAX,100;CT0置初值100产生1s定时信号OUTDX,AlMOVAL,AHOUTDX,ALRET;------------------------------------;8253初始化（十秒信号）;------------------------------------FOR8253b:MOVDX,0FFFBHMOVAL,36H;CT0，方式3OUTDX,ALMOVAL,76H;CT1，方式3OUTDX,ALMOVDX,0FFF9HMOVAX,18432;CT1置初值产生10ms方波OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALMOVDX,0FFF8HMOVAX,1000;CT0置初值1000产生10S定时信号OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALRET;------------------------------------;控制CT2计数,设置频率范围;-------------------------------------FOR8253X:MOVDX,0FFFBH;控制口地址MOVAL,0B0H;CT2，方式0OUTDX,ALMOVDX,0FFFAH;CT2地址MOVAX,65535;T2计数的最大值OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALMOVCX,10;延时GOOD:LOOPGOODRET;-------------------------------------;二——十进制转化（高频无小数点，利用了M法测量）;-----------------------------------BTRO:MOVCL,6XORCH,CHXORDX,DXMOVBX,10MOVSI,OFFSETBUFADDSI,5;从低位到高位存储NEXT:DIVBXMOV[SI],DL;除以10的