微机原理 电风扇控制器设计

1、摘要电风扇控制器课程设计中主要应用了芯片8086、8255、8254、DAC0832。8086为控制系统的核心。8255 A口输入,检测开关的状态;B口输出,控制数码管,显示开关状态;C口输出,控制发光二极管LED,指示各开关状态。8254起定时作用,计数器0输出周期为50ms的方波信号;计数器2数定时4秒输出一个高电平信号。DAC0832控制电机的转速。最终在各芯片共同作用下实现对电风扇的控制。关键字:8255;8254;DAC0832;定时第1章小组成员及分工小组成员及分工见表2.1表 2.1 小组成员及分工 第2章设计题目及要求2.1、设计的题目1、设计家用电风扇控制器,实现电风扇的启停

2、控制、风速控制和类型选择功能,所有操作由发光二极管LED指示,编制相应的汇编语言源程序并进行系统调试。2、控制器面板包括:风速、类型和启停键,发光二极管LED指示灯。风速分强、中、弱。类型为睡眠、自然和正常。3、电风扇处于停转状态时,所有指示灯不点亮,只有按下“风速”键时,才会进入起始工作状态。不论电风扇处于何种状态,只要按下停止键,电风扇就进入停转状态。2.2、设计要求1、初始状态:风速为“弱”,类型为“正常”。2、按“风速”键,其状态由“弱”“中”“强”“弱”往复循环改变,按每一下键,状态改变一次。3、按“类型”键,其状态由“正常”“睡眠”“自然”“正常”往复循环改变。4、风速的弱,中,强

3、对应于电风扇转动的慢快。5、类型的不同选择,分别对应如下情况。 正常:电风扇连续转动。 自然:电风扇模拟自然风,转动8秒,停止8秒。 睡眠:电风扇慢转,产生轻柔的微风,转动4秒,停止8秒。6、按照风速与类型的设置输出相应的控制信号,点亮或熄灭相应的指示灯。第3章 所需芯片功能简介 3.1、8255功能简介1、8255是Intel 公司生产的可编程并行I/O 接口芯片,有3个8位并行I/O 口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚。 其各口功能可由软件选择,使用灵活,通用性强。8255作为主机与外设的连接芯片,必须提供与主机相连的3个总线接口,即数据线、地址线、控制线接口。同时

4、必须具有与外设连接的接口A 、B 、C 口。2、8255在使用前要写入一个方式控制字,设置三个端口A 、B 、C 的工作方式。共三种。方式0:基本输入/输出方式,其特点信号时与外设传送数据时,不需要设置专用的联络信号,可以无条件的直接进行I/O 传送。A,B,C3个端口都可以工作在方式0.A 口和B 口工作在方式0时,只设置以8位数据格式输入/输出;C 口工作在方式0时,可以高4位和低4位分别设置为数据输入或数据输出方式。方式0常用于与外设无条件数据传送或查询方式数据传送。方式1:单向选通输入/输出方式,方式1是一种带选通信号的单方向输入/输出工作方式,其特点是:与外设传送数据时,需要联络信号

5、进行协调,允许用查询或中断方式传送数据。由于C 口的0PC ,1PC 和2PC 定义为B 口工作在方式1的联络信号线,3PC ,4PC 和5PC 定义为A 口工作方式1的联络信号,因此只允许A 口和B 口工作在方式1.方式2:双向选通输入/输出方式,是方式1输入和输出的组合,即同一端口的信号线既可以输入又可以输出。由于C 口的7PC 3PC 定义为A 口工作在方式2时的联络信号线,因此只允许A 口工作在方式。3.2、8254功能简介8254 芯片是一款使用十分广泛的可编程定时,计数芯片,其主要功能是定时和计数的功能。8254芯片主要由四部分组成:1、数据总线缓冲器数据总线缓冲器是一个三态、双向

6、8位寄存器主要作用是与cpu 进行数据交换,8位数据线D7D0与CPU 的系统数据总线连接,构成CPU 和8254之间信息传送的通道,CPU通过数据总线缓冲器向8254写入控制命令、计数初始值或读取计数值。2、读写逻辑读写逻辑是芯片的控制部分,编程人员通过控制信号的选择来选择芯片的工作方式。读/写控制逻辑用来接收CPU系统总线的读、写控制信号和端口选择信号,用于控制8254内部寄存器的读/写操作。3、控制字寄存器控制寄存器是一个只能写不能读的8位寄存器,系统通过指令将控制字写入控制寄存器,设定8254的不同工作方式。4、计数器8254内部有三个结构完全相同而又相互独立的16位减“1”计数器,每

7、个计数器有六种工作方式,各自可按照编程设定的方式工作。8254芯片的工作方式8254芯片共有六种工作方式,分别对应与六种不同的用途。(1方式0:计数结束产生中断 在写入控制字CW后,OUT引脚初始电平为低电平,写入计数初始值N之后的第一个CLK的下降沿将N装入计数执行部件,待下一个CLK的下降沿到来且门控信号GATE为高电平时,开始启动减“1”计数,随后每一个CLK的下降沿,计数器减1。在计数过程中,OUT引脚一直保持低电平,直到计数为“0”时,OUT 引脚输出由低电平变为高电平,并且保持高电平。方式0的特点:计数初始值无自动装入功能,若要继续计数,则需要重新写入计数初始值。门控信号GATE用

8、来控制CE,当GATE为高电平时,允许计数;当GATE为低电平时,禁止计数。当GATE重新为高电平时,计数器接着当前的计数值继续计数。计数期间给计数器装入新值,则会在写入计数初始值后重新开始计数过程。由于方式0在计数结束后,OUT引脚输出一个由低电平到高电平的跳变信号,因此可以用它作为计数结束的中断请求信号。 方式1的特点:硬件启动计数,即由门控信号GATE的上升沿触发计数。在计数过程中,CPU可改变计数值,但是对计数过程没有影响。计数为“0”,OUT 引脚输出高电平,若再次触发,则计数器将按新输入的计数初始值进行计数。 控制字CW写入之后,OUT引脚初始电平为高,在写入计数值N之后第一个CL

9、K的下降沿将N装入计数执行单元CE,待下一个CLK的下降沿到来且门控信号GATE为高电平时,启动计数。在计数过程中,OUT引脚始终保持高电平,直到CE减到“1”时,OUT引脚变为低电平,维持一个时钟周期后,又恢复为高电平,同时自动将计数值N加载到CE,重新启动计数,形成循环计数过程,OUT引脚连续输出负脉冲。方式2的特点:计数初始值有自动装入功能,不用重新写入计数值,计数过程可由GATE信号控制。当GATE为低电平时,暂停计数;在GATE变为高电平后的下一个CLK脉冲使计数器恢复计数初始值,重新开始计数。 工作原理与方式2类似,有自动重复计数功能,但OUT 引脚输出的波形不同。当计数值N 为偶

10、数时,OUT 输出对称的方波信号,正负脉冲的宽度为2N 个时钟周期;当计数值N 为奇数时,OUT 输出不对称的方波信号,正脉冲宽度为21+N 。 个时钟周期,负脉冲宽度为2 写入控制字CW 后,OUT 初始电平为高,在写入计数初始值N 之后的第一个CLK 的下降沿将N 装入计数执行单元CE ,待下一个计数脉冲信号CLK 到来且门控信号GATE 为高电平时(即软件启动,开始计数。当计数为“0”时,OUT 引脚由高电平变为低电平,维持一个时钟周期,OUT 引脚由低电平变为高电平。一次计数过程结束后,OUT 引脚输出宽度为一个时钟周期的负脉冲信号.方式4的特点:无自动重复计数功能,只有在输入新的计数

11、值后,才能开始新的计数。若设置的计数值为N ,则在写入计数值N 个时钟脉冲之后,才使OUT 引脚产生一个负脉冲信号。 写入控制字CW后,OUT引脚初始电平为高,在写入计数值N后,计数器并不开始计数,只有GATE信号出现由低到高的上升沿(即硬件启动之后的第一个CLK的下降沿,将N装入计数执行单元CE,待下一个CLK的下降沿才开始计数。当计数为“0”后,OUT引脚由高电平变为低电平,维持一个时钟周期,OUT 引脚由低电平变为高电平。一次计数过程结束后,OUT引脚输出宽度为一个时钟周期的负脉冲信号。方式5输出波形与方式4相同。两种工作方式的区别是:方式4为软件启动计数,即GATE=1,写入计数初始值

12、时启动计数;方式5为硬件启动计数,即先写入计数初始值,由GATE的上升沿触发,启动计数。在设置8254的工作方式时,需要注意上述六种工作方式的一些特点:方式0, 1, 4, 5的计数初始值无自动加载功能,当一次计数结束后,若要继续计数,需要再次编程写入计数值;方式2和方式3的计数初始值有自动加载功能,只要写入一次计数值,就可以连续进行重复计数。方式2, 4, 5的输出波形虽然相同,即都是宽度为一个时钟周期的负脉冲,但方式2可以连续自动工作,方式4由软件触发启动,方式5由硬件触发启动。8254的六种工作方式的特点及其功能见表3.2。表3.2 8254的六种工作方式的特点及其功能 注:GATE高电

13、平触发方式也称为软件触发方式,GATA上升沿触发方式也称为硬件触发方式。3.3、DAC0832功能简介DAC0832是NS公司生产的内部带有数据输入寄存器和R2R T型电阻解码网络的8位D/A转换器。主要特性: 电流输出型D/A转换器。 数字量输入有双缓冲、单缓冲或直通三种方式。 与所有微处理器可直接连接。 输入数据的逻辑电平满足TTL电平规范。 分辨率为8位。 满量程误差为1 LS B。 转换时间(建立时间1ms。 增益温度系数为2010-6/。 参考电压10V。 单电源+5V+15V。第4章硬件连接图4.1、硬件实验整体连线图如图4.1所示 图 4.1 硬件实验整体连线图4.2、Prote

14、us仿真整体连接图如图4.2所示 图 4.2 Proteus仿真整体连接图4.3、Proteus仿真8255连接图如图4.3所示 图 4.3 Proteus仿真8255连接图4.4、Proteus仿真8254连接图如图4.4所示 图 4.4 Proteus仿真8254连接图4.5、Proteus仿真DAC0832连接图如图4.5所示 图 4.5 Proteus仿真DAC0832连接图第5章工作原理及流程图5.1、工作原理8254计数器/定时器0和2作为定时器,定时器0的输入端CLK0连1MHZ 脉冲频率,产生周期为50ms的方波信号。OUT0作为定时器2的输入,与CLK2相连,定时4s输出一个

15、高电平信号。OUT2与8255A的PA7相连。8255A的端口A0A7读入7个开关状态;PA7与8254的OUT2相连,检测OUT2输出的高电平,起定时作用;B0B6与七段数码管相连,显示正在运行的状态; C0C6与LED灯相连,指示各开关的状态。DAC0832控制电机的转速。通过设置延时时间常数,控制高电平、低电平输出时间比,从而控制电机的转速。5.2、程序流程图 (a定时子程序 (b主程序第6章实验结果实验结果图如图6.1所示 图 6.1 实验结果第7章实验总结及问题分析7.1 问题分析问题一:在读入开关状态后,需要与预设置的状态相比较,之前我选择了TEST指令,但硬件实验调试时一直不能按

16、实验程序走。解决方法:多次调试不成功后,我认真学习比较了TEST指令与CMP指令。TEST指令TEST指令完成的操作、操作数的约定,以及对标志位的影响同AND指令,只是TEST指令不回送结果到目标操作数。使用TEST指令,通常是在不希望改变原有操作数的情况下,检测某一位或某几位的状态。所以常被用于条件转移指令之前,根据测试的结果令程序发生跳转。CMP指令的操作功能、操作数的规定以及影响标志位的情况类似于SUB指令,惟一不同的是CMP指令不保存相减以后的结果(差,即该指令执行后,两个操作数原先的内容不会改变,只是根据相减操作的结果设置标志位。CMP指令通常用在分支程序结构中比较两个数的大小,在该

17、指令之后经常安排一条条件转移指令,根据比较的结果让程序转移到相应的分支去执行。他们的区别为:需要用到TEST指令处,一般是与源操作数为n2的倍数的数相比较。CMP指令则没有要求。由于我预设置的状态不是n2的倍数,所以不能简单的运用TEST指令。在将TEST指令修改为CMP指令后,调试成功。问题二:硬件调试时,改变开关的状态,但结果始终为初始驱动时的状态解决方法:在认真检查程序后,检查出跳转指令跳转的位置不正确。跳转指令跳转的位置未使8255一直检测开关的状态。修改后,调试成功。7.2 课程设计感想赵贤成的感想:感想一:这次课程设计,总的来说完成的还比较顺利。在原来软件实验和硬件实验的基础上更进

18、一步学习了汇编语言编写程序的设计方法和硬件调试的技巧。提高了运用现有的资源解决问题的能力,增强了对知识融会贯通的能力。在实验中,通过与老师、同学的讨论,在网上查找资料,更加深刻的理解了8255,、8254、DAC0832芯片功能的应用。通过实践,进一步的熟悉了教材有关类容(比如汇编语言指令。通过对各模块的分布设计,并调试,最终实现了对电风扇的控制。感想二:这次实验我也学会了灵活应对实验中的一些错误和故障(比如死循环、接线错误、符号格式不正确等等,始终应该冷静的分析问题和排除出现错误的各种原因。通过这次实践学习,我再次认识到,不管学习什么,都必须重视实践操作,自己要多动手操作,才能更好的理解理论

19、知识、增长在实践中的经验。朱杭天的感想:这次微机原理的课程设计,让我学到很多,从开始选题,设计,到理论联系到实际,我们花了很多时间和心血,毕竟对于做课设设计,我们也是刚开始接触,所以做起来比较生疏也比较辛苦,做课程设计不仅可以巩固以前所学的知识,而且学到了很多书本上没有的东西。通过这次课程设计,我懂得理论必须和实际相结合,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。设计过程碰到了许多问题,可以说得上是困难重重,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够

20、牢固,程序逻辑上的设计老是出现问题,总体的结构在开始的时候也显得有点混乱。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多编程问题,最后在马老师的辛勤指导下,终于迎刃而解。同时,在马老师的身上我学得到很多实用的知识,在此我表示感谢!同时,对给过我帮助的所有同学和指导老师再次表示忠心的感谢!参考文献1 马春燕.微机原理与接口技术. 北京:电子工业出版社,20103微机应用系统设计与综合应用实验.4模拟电风扇动作.5 微机原理.电子时钟课程设计.附录参考程序DATA SEGMENTIOPORT EQU 0D880H-280HIO0832A EQU IOPORT+2A0HIO8255A EQU IOP

21、ORT+280HIO8255B EQU IOPORT+281HIO8255C EQU IOPORT+282HIO8255T EQU IOPORT+283HIO8254K EQU IOPORT+28BHIO82542 EQU IOPORT+28AHIO82541 EQU IOPORT+289HIO82540 EQU IOPORT+288HBUF1 DW 0BUF2 DW 0ZHT1 DB ZHENG CHAND RUO,0DH,0AH,$ZHT2 DB ZHENG CHAND ZHONG,0DH,0AH,$ ZHT3 DB ZHENG CHAND QIANG,0DH,0AH,$ ZHT4 DB

22、ZI RAN,0DH,0AH,$ZHT5 DB SHUI MIAN,0DH,0AH,$ZHT6 DB TING ZHI,0DH,0AH,$DATA ENDSSTACKS SEGMENTDB 100 DUP(?STACKS ENDSCODE SEGMENTASSUME CS: CODE, DS: DATA, SS: STACKS,ES: DATA START: MOV AX, DATAMOV DS,AXMOV ES,AXMOV AX,STACKSMOV SS,AXMOV DX,IO8254KMOV AL,36H; 00110110,计数器0,方式3,先读低8位,再读高8位 OUT DX,ALMO

23、V DX,IO82540MOV AX,50000; 初值50000,产输出周期为50ms的方波信号OUT DX,ALNOPNOPMOV AL,AHOUT DX,ALKSH:MOV DX,IO8255TMOV AL,90H; 10010000,工作方式0,A口输入,B口、C口输出OUT DX,ALMOV DX,IO8255AIN AL,DX; A口输入,检测开关的状态AND AL,7FH; A口输入,最高位清零CMP AL,49H; 正常弱,开关状态若为01001001则跳转到ZHRJZ ZHRCMP AL,4AH; 正常中,开关状态若为01001010则跳转到ZHZHJZ ZHZHCMP AL

24、,4CH; 正常强,开关状态若为01001100则跳转到ZHQJZ ZHQCMP AL,60H; 自然,开关状态若为01100000则跳转到ZRJZ ZRCMP AL,50H; 睡眠,开关状态若为01010000则跳转到SHMJZ SHMMOV AH,06HMOV DL,0FFHINT 21HJNZ PPP; 有键按下退出JMP TZH; 没键按下且开关的为其他状态则跳转到TZHPPP: MOV AH,4CHINT 21HTZH: MOV DX,OFFSET ZHT6; 显示ZHT6中的类容MOV AH,09HINT 21HMOV DX,IO8255B; B口输出,数码管显示6MOV AL,7

25、DHOUT DX,ALMOV DX,IO8255C; 00000000 全部灯熄灭MOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,80H;0832输出0V低电压MOV DX,IO0832AOUT DX,ALJMP KSH; 继续检测开关的状态ZHR: MOV DX,OFFSET ZHT1; 显示ZHT1中的类容MOV AH,09HINT 21HMOV DX,IO8255B; 数码管显示1MOV AL,06HOUT DX,ALMOV DX,IO8255C ;01001001,开关K6,K3,K0 对应的LED灯亮其,其他灯熄灭MOV AL,49HOUT DX,ALMOV BUF1, 0FFF

26、FH;设置延时常数MOV BUF2, 0090HDELAY: MOV CX,BUF1DELAY1: LOOP DELAY1; LOOP延时MOV AL,0FFH;0832输出+5V高电平MOV DX,IO0832AOUT DX,ALMOV CX,BUF2DELAY2: LOOP DELAY2; LOOP延时JMP KSH; 继续检测开关的状态ZHZH: MOV DX,OFFSET ZHT2; 显示ZHT2中的类容MOV AH,09HINT 21HMOV DX,IO8255B; 数码管显示2MOV AL,5BH;状态2OUT DX,ALMOV DX,IO8255C;01001010,开关K6,K

27、3,K1 对应的LED灯亮其,其他灯熄灭MOV AL,4AHOUT DX,ALMOV BUF1,0FFFFH;设置延时常数MOV BUF2,0900HJMP DELAY;跳转到DELAYZHQ: MOV DX,OFFSET ZHT3; 显示ZHT3中的类容MOV AH,09HINT 21HMOV DX,IO8255B; 数码管显示3MOV AL,4FH;状态3OUT DX,ALMOV DX,IO8255C;01001100,开关K6,K3,K1 对应的LED灯亮其,其他灯熄灭MOV AL,4CH OUT DX,AL MOV BUF1,0FFFFH；设置延时常数 MOV BUF2,1000H JMP DELAY； 跳转到 DELAY ZR: MOV DX,OFFSET ZHT4; 显示 ZHT4 中的类容 MOV AH,09H INT 21H MOV DX,IO8255B; MOV AL,66H;状态 4 OUT DX,AL MOV DX,IO8255C ；01100000，开关 K6,K5, 对应的 LED 灯亮其，其他灯熄 灭 MOV AL,60H OUT DX,AL K0: MOV BUF1,0FFFFH；设置延时常数 MOV BUF2,0090H MOV CX,BUF1 K1: LOOP K1； LOOP 延时 MOV AL