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CPU模型機的Proteus仿真設計 附單片機源碼與各部分原理圖說明

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CPU模型機的設計Proteus仿真附件包含DSN電路圖和各部分單元的文檔說明

首先打開NEWest.DSN。在AT89C51器件上雙擊，在Program File： 路徑選中該文件夾中的new.hex文件。然后可以按仿真開始按鈕。大概經過5~10秒程序寫入完畢。然后將一些開關撥回。即將SW15，SW18，SW10，SW9撥至右邊。SW14撥至上邊。和U41連接的LOGICSTATE撥為0，和U45連接的LOGICSTATE撥至1。然后可以按動START上的LOGICSTATE。整個系統開始運行。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）


此文檔為模型計算機的電路說明文檔。共分為四個部分。具體如下：

第一部分：ALU，PC及I/O部分

1．PC（74LS161）
圖  X-1
圖X-2


2．存儲器（6116）


3．寄存器（74LS374）




4．ALU（74LS181）






5．I/O部分



第二部分：微控制部分


1.控制臺轉移


2.地址轉移




3．微地址輸入



4．微命令輸入
5．微控制輸出
              U38，U39，U40為3個3-8譯碼器，E1,E2,E3為1，0，0。輸入端為A，B，C字段，譯碼的情況如下：

第三部分：自動輸入
本系統若使用開關撥代碼及微程序，則由于數據量較多且容易撥錯，致使調試效率低下。因此用一個AT89C51來自動寫入代碼及微程序，省卻撥動開關的時間。下面是具體電路及寫入51的代碼，經驗證可正確寫入及讀出。
  • AT89C51部分

2．微程序存儲寫入部分


3．存儲器寫入部分

4．代碼部分
具體代碼如下：
  1. #include "reg51.h"

  3. sbit OE =P2^7;                            //控制微控器里三個6116（RAM）的輸出
  4. sbit WE =P2^6;                            //控制微控器里三個6116（RAM）的寫入
  5. sbit CS2=P2^5;                            //控制微控器里三個6116（RAM）的片選
  6. sbit CS1=P2^4;
  7. sbit CS0=P2^3;
  8. sbit t=P2^2;                                          //給微地址寄存器寫入地址提供時序信號
  9. sbit WE_RAM=P2^1;                            //為主存儲器提供寫允許信號
  10. sbit LDRAM=P2^0;              //給主存儲器寫入地址或數據的74LS245的允許信號
  11. sbit tr=P1^7;                                          //為主存儲器提供地址的74LS273的時序信號

  13. #define n 100                                          //用于提供延時的變量
  14. void delay(void)                            //延時功能函數
  15. {
  16.               char i,j;
  17.               for(i=0;i<n;i++)
  18.                             for(j=0;j<n;j++)
  19.                             {}
  20. }
  21. void init(void)                                          //初始化函數
  22. {
  23.               OE=1;
  24.               WE=1;
  25.               CS2=1;
  26.               CS1=1;
  27.               CS0=1;
  28.               WE_RAM=1;
  29.               LDRAM=1;
  30.               t=0;
  31. }
  32. void main(void)
  33. {
  34.               char c2[25]= {0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x95,0x00,0x00,0x01,0x01,
  35.                             0x01,0x01,0x02,0x00,0x00,0x01,0x01,0x00,0x01,0x00,0x07,0x00,0x07,0x06};
  36.               //微程序的高八位數據
  37.               char c1[25]= {0x81,0xed,0xc0,0xe0,0xb0,0xa2,0x9a,0xe0,0x10,0xed,0xed,
  38.                             0xed,0xed,0x82,0xe0,0xa0,0xed,0xed,0xa0,0x80,0x20,0x0a,0xd1,0x0a,0x8a};
  39.               //微程序的中八位數據
  40.               char c0[25]= {0x10,0x82,0x48,0x04,0x05,0x06,0x01,0x0d,0x01,0x83,0x87,
  41.                             0x8e,0x96,0x01,0x0f,0x15,0x92,0x94,0x17,0x01,0x18,0x01,0x81,0x10,0x11};
  42.               //微程序的低八位數據

  44.               char ram[11]={0x00,0x10,0x0a,0x20,0x0b,0x30,0x0b,0x40,0x00,0x00,0x01};
  45.               //主存儲器里的數據及指令
  46.               char i;

  48.               init();
  49.               WE=0;
  50.               for(i=0;i<=24;i++)
  51.               {
  52.                             P1=i;                            //P1口用來提供微程序地址
  53.                             t=!t;                                          //微地址寄存器的時序信號

  55.                             P0=c2[i];                            //P0口用來提供微程序，先提供高八位程序
  56.                             CS2=0;                            //選中高八位的存儲器
  57.                             delay();                            //延時
  58.                             CS2=1;                            //片選無效

  60.                             P0=c1[i];
  61.                             CS1=0;                            //選中中八位存儲器
  62.                             delay();
  63.                             CS1=1;                            //片選無效

  65.                             P0=c0[i];
  66.                             CS0=0;                            //選中低八位存儲器
  67.                             delay();
  68.                             CS0=1;                            //片選無效
  69.                             t=!t;                                         
  70.               }

  72.               WE=1;
  73.               CS2=0;
  74.               CS1=0;
  75.               CS0=0;
  76.               OE=0;

  78.               P0=0x00;                                          //置微地址為0x00

  80.               for(i=0;i<25;i++)              //顯示微程序數據，用來檢查是否輸入有誤
  81.               {
  82.                             P1=i;
  83.                             t=!t;

  85.                             t=!t;
  86.                             delay();
  87.               }

  89.               P1=0x01;
  90.               t=!t;
  91.               t=!t;
  92.               delay();
  93.             
  94.               LDRAM=0;
  95.               tr=0;
  96.               for(i=0;i<11;i++)
  97.               {
  98.                             P3=i;                            //提供主存儲器地址

  100.                             tr=!tr;
  101.                             tr=!tr;                            //將地址寫入地址寄存器
  102.                             P3=ram[i];              //提供主存儲器數據或指令

  104.                             WE_RAM=0;              //主存儲器寫有效
  105.                             delay();
  106.                             WE_RAM=1;            

  108.               }
  109.               P3=0x00;
  110.               tr=!tr;
  111.               tr=!tr;

  113.               LDRAM=1;
  114.               while(1){}
  115. }
復制代碼

此代碼在Keil μVersion2中編譯為*.hex文件，然后加載到Proteus中的AT89C51，便可運行。



第四部分：時序及控制



下圖為時序的部分控制電路：


單步執行與連續執行的開關定義，如圖


全部資料51hei下載地址：
模型機.rar (1.03 MB, 下載次數: 86)
參考設計:http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-181762-1.html

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沙發
ID:818420 發表于 2020-9-14 15:11 | 只看該作者
樓主您好，我想問一下你的操作說明文檔里寫的START是指哪里呀
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板凳
ID:818420 發表于 2020-9-14 15:37 | 只看該作者
樓主您好，請問在仿真電路圖上按你的寫得操作說明操作，沒有反應可能是因為什么啊
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地板
ID:838911 發表于 2021-6-12 15:14 | 只看該作者
呆桃呀呀呀呀 發表于 2020-9-14 15:37
樓主您好，請問在仿真電路圖上按你的寫得操作說明操作，沒有反應可能是因為什么啊

需要把LED的阻值調低，太高了電流過不去
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5#
ID:1034690 發表于 2022-6-14 18:04 | 只看該作者
只有a.hex,哪來的new.hex
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