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1、一一、设计目的：、设计目的：本课程设计旨在使学生在学习本课程设计旨在使学生在学习微机原理与接口微机原理与接口技术技术这门课程之后，能够掌握这门课程之后，能够掌握 Intel8086/8088Intel8086/8088 微微型计算机系统的组成原理型计算机系统的组成原理, ,熟练运用熟练运用 80868086 宏汇编语言宏汇编语言进行程序设计进行程序设计, ,熟悉各种熟悉各种 I/OI/O 接口的配套使用技术接口的配套使用技术, ,掌掌握用握用 Intel8086/8088CPUIntel8086/8088CPU 进行一些基本的微型计算机进行一些基本的微型计算机系统的软硬件设计方法。通过对具体应
2、用的课程设计系统的软硬件设计方法。通过对具体应用的课程设计使学生对所学知识有进一步的加深和了解，培养和提使学生对所学知识有进一步的加深和了解，培养和提高学生的动手能力和实际应用能力。高学生的动手能力和实际应用能力。二二、设计内容：、设计内容：随着电子技术的发展，计算机应用技术起着越来随着电子技术的发展，计算机应用技术起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基于微机原理与接口技离不开计算机。本课程设计是基于微机原理与接口
3、技术的简单应用。运用所学的微机原理和接口技术知识术的简单应用。运用所学的微机原理和接口技术知识完成简易数码锁。完成简易数码锁。数码锁主要由数码锁主要由 80868086 系统及系统及 IntelIntel 8255A8255A 可可编程并行接口芯片和密码输入电路、显示电路、密码编程并行接口芯片和密码输入电路、显示电路、密码确认电路这几部分构成。根据设计的功能和要求，编确认电路这几部分构成。根据设计的功能和要求，编写相应的汇编程序，以支持整个系统的运行，实现数写相应的汇编程序，以支持整个系统的运行，实现数码锁的功能。码锁的功能。汇编程序只要分为输入密码、判断密码、修改密汇编程序只要分为输入密码、
4、判断密码、修改密码这几部分流程来编写，以满足整个数码锁的设计要码这几部分流程来编写，以满足整个数码锁的设计要求并完成相应的功能求并完成相应的功能. .三三、设计任务和要求：、设计任务和要求：1 1：数码锁系统主要有：数码锁系统主要有 80868086 系统和系统和 8255A8255A 可编程可编程并行接口芯片及密码输入电路、显示电路、密码确认并行接口芯片及密码输入电路、显示电路、密码确认电路组成。电路组成。2 2：用：用 K0K7K0K7 开关作为密码控制输入键开关作为密码控制输入键3 3：K2K7K2K7 为为 6 6 位密码设置及输入开关位密码设置及输入开关4 4：K0K0、K1K1 分
5、别做控制键分别做控制键5 5：当：当 K1K1 开关闭合时，通过开关开关闭合时，通过开关 K2K7K2K7 重设并保重设并保存新密码存新密码6 6：当：当 K1K1 开关断开时，查看开关开关断开时，查看开关 K0K0 的状态，若的状态，若K0K0 闭合，将闭合，将 K2K7K2K7 输入的密码与原密比较，若相同输入的密码与原密比较，若相同则灯亮，否则，灯灭；若则灯亮，否则，灯灭；若 K0K0 断开，则重复输入密码断开，则重复输入密码进行比较。进行比较。四四、可选器材：、可选器材：PCPC 机；机；EL-1EL-1 型微机原理教学实验箱系统；型微机原理教学实验箱系统；信号发生器；信号发生器；五五
6、、参考资料：、参考资料：1EL-11EL-1 型微机教学系统实验指导书型微机教学系统实验指导书22 赵彦强赵彦强.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 （第二版）（第二版）. .合合肥：合肥工业大学出版社，肥：合肥工业大学出版社，2010.2010. 33周荷琴，吴秀清周荷琴，吴秀清.微型计算机原理与接口技微型计算机原理与接口技术术 （第三版）（第三版）. .合肥：中国科学技术大学出版社，合肥：中国科学技术大学出版社，2004.2004.44 戴梅萼，史嘉权戴梅萼，史嘉权. .微型计算机技术及应用微型计算机技术及应用. .北北京：清华大学出版社，京：清华大学出版社，1996199655 李伯成
7、李伯成. .微型计算机原理及接口技术微型计算机原理及接口技术. .北京：北京：清华大学出版社，清华大学出版社，2005.2005.66 洪永强洪永强. .微机原理与接口技术微机原理与接口技术. .北京：科学出北京：科学出版社，版社，2004.2004.硬件设计方案：一、设计概述原理图硬件工作流程首先对可编程器件进行初始化操作，即对 8255 写入方式控制字，配置 I/O端口的输入输出方向。本系统选择 PA 端口为输入口，接收密码输入区的电平状态；选择 PB 端口为输出口，控制彩灯的显示。对 8255 的配置70KK如表 1 所示，具体接法详见附录的系统硬件原理图部分。表 1 8255 I/O
8、资源配置表Intel 8255A地址端口方向工作方式外接电路模块输入方式 070KK输出方式 0彩灯寄存器配置7D6D5D4D3D2D1D0D10010000按照系统硬件原理图 和 8255 的配置连接好电路，对 8255 进行相应的 I/O端口操作即可二、8086 微处理器8086 微处理器是 Intel 公司推出的第三代 CPU 芯片，它们的内部结构基本相同，都采用 16 位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种处理器都封装在相同的 40 脚双列直插组件（DIP）中。AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISICSDSSSES内部通信寄存器IP输入/输出 控制电路暂存器EU
9、控制电路FR1 2 3 4 5 6ALUALU数据总线指令队列通用寄存器地址总线（20位）数据总线 （16位）外部总线EUBIU28086 微处理器的一般性能特点：16 位的内部结构，16 位双向数据信号线；20 位地址信号线，可寻址 1M 字节存储单元；较强的指令系统；利用第 16 位的地址总线来进行 I/O 端口寻址，可寻址 64K 个 I/O 端口；中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达 256 个；单一的5V 电源，单相时钟 5MHz。另外，Intel 公司同期推出的 Intel8088 微处理器一种准 16 位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按 16 位处理器设计，
10、与 Intel8088 微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有 8 位，目的是为了方便地与 8 位 I/O 接口芯片相兼容。38086CPU 的编程结构编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。如图 21 所示是 8086CPU 的内部功能结构。从功能上来看，8086CPU 可分为两部分，即总线接口部件 BIU（Bus Interface Unit）和执行部件 EU（Execution Unit） 。(1) 执行部件（EU）功能：负责指令的执行。组成：包括ALU(算术逻辑单元)、通用寄存器组和标志寄存器等，主要进行 8 位及 16 位的各种运算。(2) 总线接口
11、部件（BIU）功能：负责与存储器及 I/O 接口之间的数据传送操作。具体来看，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或 I/O 端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者 I/O 端口。组成：它由段寄存器（DS、CS、ES、SS） 、16 位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码） 、20 位地址加法器（用来产生 20 位地址）和6 字节（8088 为 4 字节）指令队列缓冲器组成。(3) 8086 BIU 的特点8086 的指令队列分别为 6/4 个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中，可以提高 CPU 的工作效率。地址加法器用来产生 2
12、0 位物理地址。8086 可用 20 位地址寻址 1M 字节的内存空间，而 CPU 内部的寄存器都是 16 位，因此需要由一个附加的机构来计算出 20 位的物理地址，这个机构就是 20 位的地址加法器。总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：每当 8086 的指令队列中有两个空字节，或 BIU 就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。每当 EU 准备执行一条指令时，它会从 BIU 部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者 IO 端口，那
13、么 EU 就会请求 BIU，进入总线周期，完成访问内存或者 IO 端口的操作；如果此时 BIU 正好处于空闲状态，会立即响应 EU的总线请求。如 BIU 正将某个指令字节取到指令队列中，则 BIU 将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应 EU 发出的访问总线的请求。当指令队列已满，且 EU 又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU 会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。从上述 BIU 与 EU 的动作管理原则中，不难看出，它们两者的工作是不同步的，正是这种既
14、相互独立又相互配合的关系，使得 8086 可以在执行指令的同时，进行取指令代码的操作，也就是说 BIU 与 EU 是一种并行工作方式，改变了以往计算机取指令译码执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率，这正是 8086 获得成功的原因之一。(5) 8086 CPU 内部寄存器8086 内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等。通用寄存器8086 有 4 个 16 位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX） ，可以存放 16 位的操作数，也可分为 8 个 8 位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中 AX 称为累加器
15、，BX 称为基址寄存器，CX 称为计数寄存器，DX 称为数据寄存器，这些寄存器在具体使用上有一定的差别，如表 21 所示。指针寄存器系统中有两个 16 位的指针寄存器 SP 和 BP，其中 SP 是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器 SS 一起来确定堆栈在内存中的位置； BP 是基数指针寄存器，通常用于存放基地址。变址寄存器系统中有两个 16 位的变址寄存器 SI 和 DI，其中 SI 是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址方式。控制寄存器IP、标志寄存器是系统中的两个 16 位控制寄存器，其中 IP 是指令指针寄存器，用来控制 CPU 的指令执行顺序，它和代码段寄存器 C
16、S 一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时，CPU 每取一个指令字节，IP 自动加 1，指向下一个要读取的字节；当 IP 单独改变时，会发生段内的程序转移；当 CS 和 IP 同时改变时，会产生段间的程序转移。标志寄存器的内容被称为处理器状态字 PSW，用来存放 8086 CPU 在工作过程中的状态。段寄存器系统中共有 4 个 16 位段寄存器，即代码段寄存器 CS、数据段寄存器 DS、堆栈段寄存器 SS 和附加段寄存器 ES。这些段寄存器的内容与有效的地址偏移量一起，可确定内存的物理地址。通常 CS 划定并控制程序区，DS 和 ES 控制数据区，SS 控制堆栈区。(6) 处理器状态字 PSW8086 内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字 PSW。其中共有 9 个标志位，可分成两类：一类为状态标志，一类为控制标志。其中状态标志表示前一步操作（如加、减等）执行以后，A
