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1、- 1 -微机原理课程设计说明书微机原理课程设计说明书题目题目: 家用电风扇的控制设计 学院学院: 计算机与通信工程学院 专业专业: 姓名姓名: 学号学号: 指导教师指导教师: 2012 年年 8 月月 24 日日- 2 -目目 录录前前言言.11注注释释清清单单说说明明.22 2 芯芯片片介介绍绍 .32 2. .1 1 8 82 25 53 3 芯芯片片 .32.282552.28255 芯片芯片 .43 3 设设计计过过程程 . .63 3. .1 1 总总体体设设计计 .63 3. .2 2 硬硬件件设设计计 .63 3. .3 3 软软件件设设计计 .63.3.13.3.1风速设计风
2、速设计 .7 73.3.23.3.2类型设计类型设计 .7 73.3.33.3.3转头设计转头设计.744硬件框图及说明硬件框图及说明 .855软件模块及流程说明软件模块及流程说明.95.15.1软件框图软件框图 .95 5. .2 2 程程序序代代码码 .10参考文献参考文献.17总结体会总结体会.18- 3 -前言前言随着物联网时代的到来,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
3、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
4、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. - 4 -1 1 注释说明清单注释说明清单下文中所表示的字母的意思如下下文中所表示的字母的意思如下: :K1: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 键风速就循环改变一次. .K2: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:K3:转头
5、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:K4:停止键,一旦风扇运行按停止键就会关闭.L1:L1:弱风指示灯L2:L2:中风指示灯L3L3：强风指示灯L5L5：正常风指示灯L6L6：睡眠风指示灯L7L7：自然风指示灯- 5 -2 2 芯片介绍芯片介绍2.12.1 82538253 芯片芯片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 每个计数器允许的最高计数频率为
6、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
7、) 方式 3：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 - 6 -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
8、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 01计数器 1 10计数器 2 11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 0 001方式 1 010方式 2 011方式 3 100方式 4 101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D7D6D5D4D3D2D1D0 OUT 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
9、式（同方式控制字）2.22.2 82558255 芯片芯片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、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。 - 7 -图12-1 8255的内部结构及引脚 图12-2 8255控制字格式- 8 -3 3 设计过程设计过程3.13.1 总体设计总体设计：根据题目要求，其基本功能
10、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，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。3.23.2 硬件设计：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
11、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
