5级微机原理课程设计.docx

名垢如I%:姓班专学K/及莎火号Jlangsuuniversityofscienceandtechnology微机原理与接口技术课程设计设计报告15电气1班电气工程及其自动化电气与信息工程学院2018年3月系统功能要求2.1 菸本功能要求2.2 附件功能要求I、Ijt13.1 方案一13.3 方案比较2¢3、11'34.1 系统硬件原理34. H80x86简介4.2 功能模块设计104.3 遇到问他及解决措施IlEltl««165.1 总体设计思想165.2 功旎模块设计175.3 遇到问即及解决措施21六、七、附录模拟空调限制系统设计一、课程设计内容（1）利用8255A芯片，在数码管上实时显示温度或其他信息：（2）利用8254芯片,调控电机工作时间：（3）利用8259A芯片，设置按键或开关中断限制功能：（4）利用0809芯片，采集室内温度，限制电机旋转。二、系统功能要求2.1 基本功能要求（1）能够实现在数码管上实时显示室内的温度：（2）能够实现按健限制操作，比如设置“启动键”、“关闭键”、“调档健”等：（3）能够实现用指示灯区分不同的档位，其中3档时电机转速最高：（4）能够实现室温与设定的温度一样时，蜂鸣器响35声:（5）能够通过8254实现电机的调速功能；（6）能够通过8259A限制按键，假设电机正转表示降温，反转表示增温；（7）能够通过0809聚集室内的温度值。2.2 附件功能要求（1）能膨实现在数码管上显示时间：（2）室内温度调整范闹比较大：（3）自己设计的其他有特色的功能。三、系统方案论证3.1 方案一本次模拟空谢限制系统的设计试验主要运用微机原理试验箱上的8255A,8259,8254.ADCo809芯片，包含的输入设备主要有启动按钮，关闭按钮，档位选择按钮（可分I档、2档、3档等，3档转速最富）。主要的输出设备包含指示灯，步进电机，蜂鸣器，数码管等.本次设计的模拟空调限制系统包含主要的几个部分先确定好大致的硬件组成及其结构，依据系统的各个功能分成几个不同的模块，然后分步实现每个模块的功能，再汇编语句把各个模块组合起来成为一个整体，可以完整连续的实现整个系统的功能，完成本次设计。3.2 方案二本次设计试验运用8255A芯片，在数码管上显示档位和时间倒计时，并且具有换档功能，按下一档键相应的数码管上会显示一，设置时间并且在空调限制系统起先工作时倒计时，选择4个数码管作为信号输出，以状态输入开关作为输入信号，都连接至8255芯片上。温度调整功能通过设置步进电机完成，四相步进电机有双四抽，双八拍双六拍等方式，试验平台可连接的步进电机为四项八拍电机，电压为DC12V步进电机由8255A的PC4-PC7口驱动。同时,上述过程的时间都由8254供应定时信号实现在预定时间状态的转换。通过8259A设置按键或中断，运用AD0809采集温度传感器的值，用来作为限制电机转动的信号。选档，拨动启动开关后，系统起先检测室温，并在数码管上实时显示室内的温度，当室温未达到设定的湿度时，步进电机起先转动，电机正转表示降温，反转表示增温。在实现室温与设定的温度一样时，蜂鸣器鸣响35声。对于各个连续自动的功能以及独立实现的功能，整个过程可以通过先画出一个流程图，可以清晰地看出每个功能之间的关系以及组合方式，在对芯片初始化之后，先推断输入信号的状态，依据输入状态的不同调用不同的子程序，鉴于定时程序在许多子程序里调用到，多次编写加长了程序的长度，所以每次在调用之前先聘计数值读入一个寄存器中，在延时程序中读取此寄存器中的数值即可。当依据输入状态运行完之后，最终检测到已完成的时候就启动蜂鸣报警，温度调整过程完成。33方案比较方案的思路相对简洁点，对于做过的微机试验相当于已经熟识了每个芯片的引脚以及功能,并且完成过每个芯片对应的试验，因此.可以很快的单独实现每个模块的功能，但是，不荷洁将每个模块有机的整合起来时，会出现接口冲突，处理起来比较麻烦，而方案二从整体动身,充分安排好各个端口的配置及用途，避开了方案一中的冲突，所以方案二更合适，更有效率.四、系统硬件设计4.1系统硬件原理4.1180x86简介80x86是Intel系列的16位微处理器,采纳HMOS工艺,内部包含29000个晶体管,内部总线16位，外部总线8位.主要用丁兼容当时的外围接口芯片.8086CPU有两部分组成，指令执行部件EU和总线接口部件BIU,80x86内部结构图如图1所示：AXEXCXW*ADu一ADlADlDb-A6A6AOAaAaADbADiADiAD»AdNMCPU图18086CPU内部结构桩图80x86引脚图如图2所示：Vec(5V>-3Sl-A,SA>>S>AS"BHES>一MNE-H(XDE-H1.IA(TCfOT)WR(115CR)-UD-DT/R&)-DDl()-A1.Eg-JgE(QSD_TErr-RIADV-RfSET图280x86CPU引脚图80x86的基本性能指标如卜所示：(I)16位微处理位;(2)采纳高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管:(3)使为5MHz-IOMHz,基本指令执行时间为().3ms0.6ms:(5)16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB：(6)8086可以和浮点运算潺、输入/输出处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高/系统的数据吞吐实力和数据处理实力.在这个系统中8086作为整个系统的主控芯片，用来限制协调整个系统的工作。4.128255A芯片8255A的功能介绍如下:(I)Intel8255A是个通用的可编程的并行接口芯片，内部有2个8位UO口(A,B),两个4位I/O口(PC7-4、PC3-0):(2)通过编程可设理3种工作方式，可适用于PUC与I/O设备之间的多种数据传送方式的要求：(3)C口可作为数据口，可作为信号线(CPU与Uo设备之间的应答信号,可作为状态口，可按位置位/复位：(4)价格低廉，运用便利，可以干脆与Inld系列的芯片连接运用，在中小系统中有着广泛的应用。8255A的内部结构框图如图3所示：M三vora>-r图3825SA内部结构框图8255A的引脚安排：(1)EM)-D7:8位,双向，三态数据线,用来与系统数据总线相连:（2）与外设相连的24个引脚：PA0-PA7（A组数据信号，用来连接外设）：PBOPB7<B组数据信号，用来连接外设）：PCOPC7（C组数据信号，用来连接外设或者作为限制信号）。（3）CS.RESET、WR、RD、AKAO（内部4个端口）：（5）VCC,GND“8255A外部引脚安排如图4所示：roFMru/»FAi)r4>M>4S<113RSXTT<M><»AlntAO-tt42WK.71'.CflIl,MIQ一UMFG-U1»Mr5KlKSPQMHllKJXf>WDMSENCHMm»>"m图48255A外部引卿图8255A的工作方式：方式0一简洁输入/输出一一查询方式：A.B,C三个端口均可:方式1一选通输入/输出一一中断方式：A,B,两个端口均可：方式2双向输入/输出中断方式。只有A端口才有。工作方式的选择可通过向限制端口写入限制字来实现。4.13 8259A芯片ntcl8259A是与8086系列CPU赖容的可编程中断限制器，具有8级优先权限制，通过级联可以扩展至64级优先权限制，在中断响应周期，8259A可供应相应的中断矢依，从而能快速地转至中断服务子程序，具有多种工作方式，可以通过软件编程进行选择。芯片内含中断恳求寄存涔，中断屏蔽寄存器，优先级分析器，正在服务寄存器以及数据总统缓冲器,级联缓冲器/比较器，读/写限制电路和限制逻辑电路。8259A内部结构框图如图5所示:«if»8259A引脚图如图6所示:图68259A的外部引脚图4.14 ADco809芯片ADeO809转换器，它由一个八路模拟开关，一个地址译码器，一个A/D转换器和一个三态输出所存器组成，辨别率为8位。采纳逐次靠近的转换方法，三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平常，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。其内部有一个8通道多路开关，它可以依据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADO8O9的工作原理：IN0-1N7：8条模拟量输入通道ADCo809对输入模拟M要求：信号单极性，电压范围是35V,若信号太小,必需进行放大:输入的模拟量在转换过程中应当保持不变，如若模拟量:变更太快,则需在输入湍前加采样保持电路.地址输入和限制线：4条A1.E为地址锁存允许输入线，高电平为效，当A1.E线为高电平常,地址锁存与译码器将A,B,C条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道模拟量通过转换落进行转换。A.B和C为地址输入线，用于选通IN0-IN7上的-路模拟量输入。ADCO809转换器通道选择表如下表I所示：表10809通道选择表ADDCADDBADDA被选中的模拟通道000INO00IINl0I0IN20I1IN3I00IN4I0I1N51I0IN6I1I1N7数字量输出及限制线：Il条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，全部内部寄存器清零：卜跳沿时，起先进行A/D转换：在跳转期间,ST应保持低电平，EoC为转换结束信号，当EOC为高电平常，表明转换结束：否则表明正在进行A/D转换，OE为输出允许信号，用于限制三条输出锁存器想雎片机输出转换得到的数据，OE=I,输出转换得到的数据OE=O输出数据线呈高阳状态。D7D0为数字量输出线C1.K为时钟输入信号线，因ADCO809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必需由外界供应，通常频率为500KHZ,VREF(+),VREF(一)为参考电压输入。ADCo809转换器内部结构框如图7所小：-ryWHJ'>iV-'<."24-22:l?l>1'>lsrlbl5图7ADCo809内部结构框图ADC0809转换器用脚图如图8所示：IM7IS2ZADCWO>INIIN5INOIN6ADDANADDBSTARTADDCEOCA1.ED3D7OED6C1.oCKDSVccMVREI()DOGNDrREF(一)DlD24.158254芯片8254芯片是