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1、.专业整理.北 京 科 技 大 学微机原理课程设计说明书题目: 家用电风扇的控制设计 学院: 计算机与通信工程学院 专业: 通信1003 姓名: 张三 学号: 4100000 指导教师: 2012年 8月 24 日目录前言.11注释清单说明.22芯片介绍.3 2.18253芯片.3 2.28255芯片.43设计过程.6 3.1总体设计.6 3.2硬件设计.6 3.3软件设计.6 3.3.1风速设计 .7 3.3.2类型设计 .73.3.3转头设计.74硬件框图及说明 .85软件模块及流程说明.9 5.1软件框图.9 5.2程序代码.10参考文献.17 总结体会.18前言 随着物联网时代的到来,
2、芯片越来越显示其重要的价值,而如何将物联网引入普通家庭,让普通老百姓感受到他们的实惠,针对这个问题我设计了一个简易的电风扇程序其概况如下:一.课程设计的题目是家用风扇控制器,用微机中硬件与软件相结合的方法设计出一个电风扇的控制器.二.控制器有四个按钮,分别为风速,类型,转头和停止键; 三个LED指示灯用于指示风速强、中、弱；另外三个LED指示灯用于指示类型为睡眠、自然和正常,还有一个直流电机控制是否转头.功能如下:1. 电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时电扇才会旋转。电扇在任何状态，只要按下“停止”键，则进入停转状态。2. 风速的强、中、弱分别对应于电扇转动的快速、中速和
3、慢速.3. 初始状态为：风速“弱”，类型“正常”.4. 按“风速”键，状态由“弱”“中”“强”“弱” 往复循环改变，每按一下按键改变一次状态；5. 按“类型”键，其状态由“正常”“睡眠”“自然”“正常” 往复循环改变；1) 正常电扇连续运转；2) 自然电扇模拟自然风，即转2s，停4s；3) 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 2s，停转6s.6. 当按下K3摇头键的时候会摇头，再按会停止摇头，可以手动选择是否摇头.三.本设计主要用到的芯片是8086,8253A和8255A. 1注释说明清单下文中所表示的字母的意思如下: K1:风速键,用来控制风速,风速包括弱风,中风,强风三种.每按一次K1键风
4、速就循环改变一次. K2:类型键,用来控制风的类型,类型包括正常风,睡眠风,自然风,每按一次K2键风种将会循环改变一次.K3:转头键,只要系统启动后按此键,风扇就会在转头与不转头之间切换. K4:停止键,一旦风扇运行按停止键就会关闭.L1:弱风指示灯L2:中风指示灯L3：强风指示灯L5：正常风指示灯L6：睡眠风指示灯L7：自然风指示灯2芯片介绍2.1 8253芯片8253是Intel公司生产的可编程间隔定时器。8253具有以下基本功能： (1) 有3个独立的16位计数器； (2) 每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数； (3) 每个计数器可编程工作于6种不同工作方式； (4) 8254每
5、个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）； (5) 8254有读回命令（8253没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。 (6) 计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为n=fCLKifOUTi、其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。 图14-1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述： (1) 方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。 (2) 方式1：硬件可重触发单稳方式。 (3) 方式2：频率发生器方式。 (4) 方式3：
6、方波发生器。 (5) 方式4：软件触发选通方式。 (6) 方式5：硬件触发选通方式。 图14-1 8254的内部接口和引脚 8253的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表14-1所示。读回控制字格式如表14-2所示。当读回控制字的D4位为0时，由该读回控制字D1D2位指定的计数器的状态寄存器内容将被锁存到状态寄存器中。状态字格式如表14-3所示。 表14-1 8253的方式控制字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0计数器选择读/写格式选择工作方式选择计数码制选择00计数器0
7、01计数器110计数器211读出控制字标志00锁存计数值01读/写低8位10读/写高8位11先读/写低8位，再读/写高8位000方式0001方式1010方式2011方式3100方式4101方式50二进制数1十进制数 表142 8253读出控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0110锁存计数值0锁存状态信息计数器选择（同方式控制字）0表143 8253状态字格式D7D6D5D4D3D2D1D0OUT引脚现行状态1高电平 2低电平计数初值是否装入1无效 2计数有效计数器方式（同方式控制字）2.2 8255芯片 8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B
8、、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0 基本输入/出方式；方式1 选通输入/出方式；方式2 双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图12-1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图12-2所示。 图12-1 8255的内部结构及引脚 图12-2 8255控制字格式3设计过程3.1总体设计：根据题目要求，其基本功能是用四个按键来控制风速、类型，转头以及停止这四个状态的变换。当风速键按下时实现风速强、中、弱三种状态依次循环切换，由于电机控制芯片没找好，所以用三个LED指示灯来显示；当类型键按下时实现类型正常、睡眠、自然三种状态的依次循环切换
9、，并用三个LED指示灯来显示。题目中类型键要求自然状态转2秒，停4秒；睡眠状态转2秒，停转6秒，这个涉及到时间问题，可以通过硬件或者软件来实现，我们选择通过软件来实现。综上所述，可以采用硬件与软件结合的设计方法来实现基本功能。3.2硬件设计：本次实验除利用了PC机本身资源外(如中断资源),还利用了平台上的8255并行接口单元，8253计数器,LED指示灯电路,直流电机，便构成家用风扇控制电路.本次实验硬件部分主要是用可编程并行通信接口8255A来实现的。四个按键是输入，用8255A的其中一个端口作为输入，这里选择用端口A作为输入；六个LED指示灯用作输出，这里选择用端口B和端口C作为输出。8255A是有多种功能的可编程并行接口电路芯片,8255A分3个端口:端口A、端口B和端口C,每个端口都是8位,共24个外设引脚,共三种输入输出工作方式。1)方式0基本输入输出方式, 适用于无条件传送和查询方式的接口电路。2)方式1选通输入输出方式, 适用于查询和中断方式的接口电路。3)方式2双向选通传送方式, 适用于与双向传送数据的外设; 适用于查询和中断方式的接口电路。本次实验我们选择方式0,只实现基本的输入、输出即可。8253A有3个计数器，这里我们选择计数器0进行计数
