專利名稱：單片微機學(xué)習(xí)、開發(fā)卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種配合APPLEⅡ微機，主要用于學(xué)習(xí)和開發(fā)MCS－51系列單片微機的多功能智能卡。
近年來單片微機由于其功能齊全、體積小而越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、智能儀器儀表和家用電器中。而MCS－51系列單片微機又是功能極強、價格低廉，性能價格比最優(yōu)的一類芯片，所以它的應(yīng)用最為廣泛。但由于單片微機化的產(chǎn)品難以采用自調(diào)試的方法進行開發(fā)，往往要借助單片微機開發(fā)裝置進行軟件和硬件的設(shè)計調(diào)試，所以單片微機開發(fā)裝置可認為是單片微機應(yīng)用開發(fā)的必不可少的工具。
目前國內(nèi)外流行的單片微機開發(fā)系統(tǒng)價格都較昂貴(2000－3000元人民幣)，而用于在線仿真時對用戶的目標機限制較多，對用戶的透明度較低，如果用于大專院校進行單片微機的學(xué)習(xí)實驗，則顯得價高而使用不方便。
本實用新型的目的在于，設(shè)計一種高性能，低價格的單片微機學(xué)習(xí)、開發(fā)裝置，以克服一般單片微機開發(fā)系統(tǒng)的缺點。能夠?qū)崿F(xiàn)對MCS－51系列單片微機進行軟件的安裝調(diào)試和程序保存，進行硬件的在線仿真和調(diào)試。并能為用戶提供盡可能大的程序存儲區(qū)。同時完成其它一些特殊功能。
本實用新型使用市售廉價的八位單片微機(8031)和門電路搭成一個最小微機系統(tǒng)，以接口卡的形式插在APPLEⅡ微機或CEC－Ⅰ型中華學(xué)習(xí)機的擴展槽上。使用主機的隨機存儲器(RAM)為自己的外部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器。本實用新型以主機的DMA方式工作，在主機的每6個時鐘周期插入一個DMA周期。這樣做對主機6502CPU的動態(tài)刷新毫無影響；雖然使主機運行速度降低了1／6，但一般不為用戶感覺到。而帶來的好處是省去了單片微機開發(fā)裝置上大量昂貴的靜態(tài)RAM芯片，降低了成本；使卡上的8031單片微機能夠?qū)ぶ分鳈C的所有存儲空間和I／O空間(64k)；并且可實現(xiàn)雙CPU(6502、8031)并行工作，或由8031單片機接管主機6502CPU的一切工作。
附圖
是本實用新型一個實施例的電路圖，該實用新型使用5V電源。電源從主機接口插座上取得。
圖中標注于連線上或旁邊的數(shù)字表示管腳號，雙字母為芯片和元件的編號AA為APPLEⅡ微機標準50芯插頭；AD為74LS195芯片；BD、BG、CF、NJ為74LS08芯片的四個雙輸入端與門；BF、GE、LJ、為74LS00芯片的三個雙輸入端與非門；CD、NH為74LS74芯片的兩個D觸發(fā)器；DC、HG、NB為74LS32芯片的三個雙輸入端或門；EG為74LS283芯片；FD、HD、KD、LD為四片74LS373芯片；GD為一個10K阻值的電阻器；GF、IG、IH、NC、PJ為74LS04芯片的五個反相器；GI、HI、JC、MH為74LS125芯片的四個三態(tài)門；GJ為8031AH單片微機；
GK為仿真頭40芯插座；NK為一個500Ω阻值的電阻器；OD為74LS175芯片；HE為撥動開關(guān)。
該實施例中單片機GJ(8031AH)的P0口(32－39腳)用于外部數(shù)據(jù)和低八位地址分時復(fù)用輸出端口。輸入、輸出的數(shù)據(jù)或代碼將由KD和LD(74LS373)鎖存，以便在DMA信號產(chǎn)生時與主機存儲器或I／O口交換信息。PO口的低8位地址信息將在8031第30腳信號(ALE)的作用下鎖存到HD(74LS373)中。而8031的高8位地址由P2口(21－28腳)輸出，經(jīng)EG(74LS283)進行地址變換后鎖存到FD(74LS373)中。在DMA期間，F(xiàn)D和HD構(gòu)成的16位地址信息將送到主機的地址總線上，以便對主機的存儲空間和I／O空間尋址。地址變換器(EG)的作用是將8031產(chǎn)生的邏輯地址0000H－DFFFH映射到主機物理地址＄2000－＄FFFF一段。而0E000H－0FFFFH映射到主機物理地址＄0000－＄1FFF一段。這樣做的目的是既不破壞原APPLEⅡ主機的系統(tǒng)空間，又可使單片機學(xué)習(xí)和開發(fā)的用戶方便地使用8031的零頁地址。地址變換器EG是否對8031的地址進行變換，受著狀態(tài)控制器OD(74LS175)的14腳控制。而OD的狀態(tài)又受主機CPU6502的控制(或8031自己的控制)，通過6502的指令，可對8031邏輯零頁及物理零頁地址輕易地進行切換，從而克服了其它MCS－51系列單片機開發(fā)系統(tǒng)不準用戶使用零頁的缺點。
該實施例的一個關(guān)鍵部件是AD(74LS195)，它嚴格地與主機的系統(tǒng)時鐘同步，并能在適當時刻發(fā)出DMA請求信號。該信號能夠中斷主機6502CPU的工作，同時把FD、HD中鎖存的8031地址信息釋放到主機的地址總線上。并且將LD中鎖存的8031數(shù)據(jù)或代碼釋放到主機的數(shù)據(jù)總線上；或者將主機數(shù)據(jù)總線上的信息打入到KD中，以便8031讀取。BD、BF、BG、CD、CF構(gòu)成一個時序邏輯，控制AD的動作。
該實施例中LJ、MH、NH、NJ、PJ是8031時鐘的控制邏輯，它同時受狀態(tài)控制器OD的第10腳信號控制。該控制邏輯使8031的時鐘信號在接收到6502CPU的控制指令時關(guān)斷，并在接到接通指令時能夠使時鐘在相位上與關(guān)斷時保持嚴格的一致。這使得該實用新型能夠進行單拍(一拍為8031的一個機器周期)的程序調(diào)試，這點是一般開發(fā)系統(tǒng)無法相比的。
該實施例中狀態(tài)控制器OD的另外兩個控制端(第3、6腳)的作用分別是使8031單片機呈復(fù)位狀態(tài)(8031的RESET＝“1”)，初始化8031單片機；向8031單片機發(fā)零級中斷請求信號，實現(xiàn)軟件控制的單步跟蹤運行方式。
該實施例中GE、GF、GI、HE、HI用于產(chǎn)生控制8031的外部數(shù)據(jù)存儲器讀、寫選通信號。當仿真調(diào)試用戶目標機時，若目標機上有數(shù)據(jù)存儲器，則在將HE開關(guān)打開后可使8031尋址目標機的數(shù)據(jù)存儲器。GK為40線的在線仿真插座，用戶可將40線仿真頭從這里引出連接到目標機的單片機位置上。
此外，DC為DMA信號驅(qū)動門；JC為主機R／W信號驅(qū)動門；NB和NC為6502CPU控制OD動作的選通信號譯碼器，該實施例中各部件的作用能夠在主機剛開機時自動地使FD、HD、KD、LD四個鎖存器呈高阻態(tài)的輸出狀態(tài)；使8031(GJ)呈復(fù)位狀態(tài)，關(guān)斷時鐘，不請求中斷。這是一種最省電的狀態(tài)。同時，DMA信號產(chǎn)生電路不發(fā)DMA請求信號，使主機6502CPU正常工作。需要時，6502CPU向該卡發(fā)出指令，將該卡激活。
本實用新型具有下列明顯優(yōu)點第一，由于允許用戶使用零頁程序存儲區(qū)，且邏輯地址與物理地址完全一致，所以對用戶透明度極高，用戶用于開發(fā)時對目標機無地址譯碼的限制。
第二，由于具有單拍運行方式，使對硬件感興趣的用戶在進行目標機調(diào)試時感到十分方便。
第三，如果該實用新型不是用于單片機的學(xué)習(xí)和開發(fā)，插在APPLEⅡ微機上可以作為一個串行通信接口卡(可用于APPLEⅡ微機與IBMPC等微機之間通信、聯(lián)網(wǎng))、或一個打印機接口卡(可用于脫機方式打印)、或一個時鐘卡(顯示時間、或控制主機定時動作)、或并行接口卡、游戲卡等。只要配上相應(yīng)的軟件，就可方便地用于再開發(fā)，靈活地完成各種功能。
第四，該實用新型所配支持軟件除了一般的編輯(EDIT)、宏匯編(ASM51)、調(diào)試糾錯(DEBUG)程序外，在DEBUG中還增加了單拍調(diào)試，查找、塊移動和對單片機內(nèi)部RAM(包括可尋址的位)及所有寄存器進行顯示或修改的功能。
第五，為了更好地體現(xiàn)單片機學(xué)習(xí)器的功能，在系統(tǒng)軟件中配有一些通用子程序。8031單片機可通過系統(tǒng)調(diào)用來實現(xiàn)對APPLEⅡ微機全部存儲器空間與I／O空間的尋址，完成諸如控制、顯示、發(fā)聲、打印、鍵盤輸入、管理DOS等功能；以至接管整個系統(tǒng)，使主機成為一臺以8031為CPU的“APPLEⅡ”微機。
第六，該實用新型在設(shè)計構(gòu)思上是一個獨創(chuàng)，所以功能很強，而價格卻很低廉(成本費僅80元人民幣)，如此高的性能價格比是同類產(chǎn)品所不及的。
上述實施例一個現(xiàn)存的問題是用于在線仿真時，其實時性較差(時鐘頻率為1MHz)。在另一改良的實施例中，本實用新型增加了一些RAM芯片(成本有所提高)，使實時在線仿真得以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.單片微機學(xué)習(xí)、開發(fā)卡，其特征在于(1)以移位寄存器和觸發(fā)器為主構(gòu)成的DMA控制邏輯，(2)由二進制全加器構(gòu)成的地址切換電路，(3)由觸發(fā)器和三態(tài)門為主構(gòu)成的單片微機時鐘通斷及單拍工作控制邏輯，(4)用觸發(fā)器構(gòu)成的對DMA地址切換電路、單拍控制及單片微機復(fù)位和中斷的控制器，(5)用三態(tài)D觸發(fā)器電路構(gòu)成的單片微機地址信號和輸入輸出數(shù)據(jù)的鎖存器。
2.如權(quán)利要求1所述單片微機學(xué)習(xí)、開發(fā)卡，其特征在于(1)由一片74LS195芯片和74LS74芯片中一個D觸發(fā)器以及74LS00、74LS08芯片中一些門構(gòu)成的DMA控制邏輯，(2)由一片74LS283芯片構(gòu)成的地址切換電路，(3)由一片74LS74芯片中另一D觸發(fā)器和74LS125、74LS00芯片中一些門構(gòu)成的單片微機時鐘通斷及單拍工作控制邏輯，(4)用一片74LS175芯片構(gòu)成的對DMA邏輯、地址切換電路、單拍控制及單片微機復(fù)位和中斷的控制器，(5)用兩片74LS373芯片構(gòu)成的單片微機地址信號鎖存器；用另外兩片74LS373芯片構(gòu)成的單片微機輸入、輸出數(shù)據(jù)鎖存器。
專利摘要本實用新型是一種配合APPLEII微機，主要用于學(xué)習(xí)和開發(fā)MCS-51系列單片微機的多功能智能卡。其特點是允許用戶使用零頁程序存儲區(qū)，并且具有單拍工作方式。同時它還可以做為APPLEII微機的串行通信接口卡，打印機接口卡，時鐘卡、并行接口卡等。本實用新型電路利用率高、成本低、功能強；對于APPLEII微機的各種兼容機都可使用。
文檔編號G09B5/00GK2048602SQ89202878
公開日1989年11月29日 申請日期1989年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月22日
發(fā)明者艾倫, 董樂 申請人:艾倫