微机原理设计报告

微机原理课程设计

题目： I/O接口卡设计

学院：仪器与电子学院

专业：测控技术与仪器

指导教师：陈鸿

成员姓名：

设计日期：2015.6.15-2015.6.28

目录

一．设计题目及设计要求

1.设计内容

2.设计要求

二．设计总体方案

三．主要元件

1.IBM PC/XT总线简介

2.ISA总线简介

3.8255芯片简介

4.驱动器

5.LED显示器

四．工作原理

五．硬件电路

六．程序设计及流程图

1.流程图

2.程序设计

七．设计心得

八．参考文献

一、设计题目及设计要求：

1.设计一块I/O卡，该卡具有3个8位I/O口（A、B、C口），利用该I/O卡控

制该卡控制一个四位的LED显示器，该卡插在PC机的IMB-PC扩展总线插槽上（ISA），选用8255接口芯片

2.设计要求：画出电路原理图，说明工作原理，编写利用该接口卡对键盘上键入

的数字进行显示的程序（当回车键按下前，如果键入的数字的次数大于4时显示最后的4位数）

二．设计整体方案

该接口卡的主芯片是8255芯片，将ISA总线上的地址线A0-A19经过译码作为8255的片选信号，IOR、IOW分别作为8255的读写信号。四位LED显示器采用共阴极接法，将8255的A端口的8个引脚经过驱动器与LED的a-h相连，用C端口的低四位来控制那个LED亮，B端口不使用。

三．主要元件

1.IBM PC/XT总线简介

总线在PC/XT机的底板上共有8个插头，称为IMB PC/XT总线。PC/XT 总线在每个插槽（扩展槽）配有62个引脚代表各种不同的信号。IBM PC/XT 总线的62条引线包括20位地址线、8位数据线、21根控制线、2根状态线和11根辅助线及电源线。每一个插槽对应的引脚均有相同的意义，因此所有的接口卡可插于任何一个插槽上。引脚间隔为2.54mm。

2.ISA总线简介

ISA总线是IBM PC／AT机(CPU是80286)所用的系统总线，这是一个16位兼8位的总线标准。如果忽略标准化细节，则可认为16位ISA总线就是PC／AT总线。由于IBM PC／AT与IBM PC、IBM PC／XT机(CPU 都是8088)所用的Pc总线兼容，所以可认为8位ISA总线(16位ISA总的低8位部分)就是PC总线。ISA总线的主插槽与IBM总线的插槽兼容，如下：

注意事项：

（1）当设计非DMA方式的I／O接口时，应把AEN为低作为该接口工作的使能条件，以确保在总线上进行DMA传送时该接口不工作，否则DMA传送时所发出的地址与该接口设计地址相同时该接口会误操作。

(2)系统对ISA总线上的I／O端口地址采用部分译码方法，只译码A9～AO 或A10～A0，在选择接口地址时应避开系统已占用的地址以及它们的重叠区。

(3)原则上讲，在用户自行设计接口插卡时，反未被占用的地址端口都可以使用，但要考虑到系统的现存配置情况，对端口地址的占用要留有余地，以免发生地址冲突。一般用户可使用300H-31FH的地址，这些地址是留作实验卡用的。

3.8255芯片简介

8255是可编程并行I／O口接口芯片。如下图所示：

（1）8255具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口分别为A 口,B口和C口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3).

（2）8255内部有4个寄存器：分别为寄存器A、B、C和控制寄存器。A、B、C寄存器的数据就是引脚PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0上输入或输出的数据。其中，{1}PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。{2}PB0～PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。

(3) PC0～PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。而控制寄存器的数据则表明PA、PB、PC的工作方式。通过CS、A0、A1、RD和WR对4

个寄存器进行操作。CS为低电平时选通8255；A1、A0为地址选通。具体如下：

当A0=0,A1=0时,PA口被选择;

当A0=0,A1=1时,PB口被选择;

当A0=1,A1=0时,PC口被选择;

当A0=1.A1=1时,控制寄存器被选择.

RD和WR为读、写信号：RD为低、WR为高时为读方式，RD为高、WR为低时为写方式。

（3）8255引脚功能

RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。

CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输。

RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。

WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU 将数据或控制字写入8255。

D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

（4）8255有三种基本的工作方式：方式0（基本的输入输出方式），方式1（选通输入输出方式），方式2（双向传输方式）。具体如下：{1}方式0：这种方式不需要任何选通信号。A口、B口及C口的两个4位口中的任何一个端口都可以被设定为输入或输出。输出锁存，输入不锁存；{2}方式1：这种方式下，A口、B口、C口分为两组。A组包括A口和C口的高4位，A口可由编程设定为输入口或输出口，C口的高四位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号；B组包括B口和C口的低4位，B口可由编程设定为输入口或输出口，C口的低四位则用来作为输入/输出操作的