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1、家用风扇控制器的设计与实现家用风扇控制器的设计与实现一、实验目的一、实验目的实现对步进电机的控制来模拟风扇控制器。掌握微机硬件和软件的综合设计方法。二、实验内容与要求二、实验内容与要求设计并制作一个家用风扇控制器。1用六个发光二极管，指示风速强、中、弱，类型为睡眠、自然和正常。2处于主菜单状态时，有下列选项：(1) 直接默认状态运行，默认状态为：风速-“弱” ，类型-“正常” 。(2) 进入风速子菜单界面，修改风速。(3) 进入类型子菜单界面，修改风的类型。4. 风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。5. 类型的不同选择，分别为：(1) 正常电扇连续运转；(2) 自然电扇模拟自然风，即转
2、4s，停 8s；(3) 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转 8s；6. 按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。三、三、实验报告要求实验报告要求设计目的和内容总体设计硬件设计：原理图（接线图）及简要说明软件设计框图及程序清单设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、总体设计四、总体设计18253 定时/计数器通道 0 定时控制步进速度，通道 2 和 3 定时电机的转停时间，8255 的 PA0 控制步进电机的转停。28255 的 C 口输出控制脉冲，经 74452 电路驱动电路。B 口输出控制 LED 显示风扇当前的状态。五、硬件设计五、硬件设计由于本设计主要是用步进电机的控
3、制来模拟家用风扇控制器，所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。除利用了 PC 机本身资源外（如中断资源） ，还利用了平台上的 8253 计数/定时器、8255 并行接口单元，LED 指示灯电路等，再加上电机的驱动电路，便构成以风扇电机控制电路。硬件原理图如图 1：图图 1 硬件原理图硬件原理图六、软件设计六、软件设计本设计通过软件编程使 8253 通道 0 输出定时信号申请中断，CPU 发出命令由 8255 的下 C 口输出脉宽信号来控制步进电机的走步。8253 的定时时间决定了电机转动的快慢。电机的转动和停止则是通过 8255 的 PA0 端子输出高低电平来继续或暂停 8253 通
4、道 0 的计数从而控制中断申请来实现的。用 8253 的通道 1 和 2 一起来定时控制电机转动和停止时间的长短。1设计思路控制系统分四个功能模块，分别是风速设置、类型设置、默认状态运行、退出系统，在前四个功能块中都设置了 ESC 键来取消或暂停执行当前操作。程序中同时提供三个操作界面，一个主菜单和两个子菜单界面，进行可视控制。（1）风速设置风速即为电机转速设置，风速分为强、中、弱三种，对应不同的电机转速。根据赋给计数器的计数初值，我们可以计算出步进电机各相脉宽信号的频率和电机转速，也可以反过来根据对电机转速要求，计算并调整计算初值。这里采用的是 8253 的 0 号计数器和方波产生方式，输入
5、时钟为 f=46875hz，设计数初值为 n，要求转速为 0.25 转/秒，对四相步进电机而言即为 5 步/秒，则有：f / n = 5n=f/5=46875/5=9375反过来，当计数器初值确定时，决定了电机的转速，如计数初值为 625 时，有电机转速为 1 步每秒（本设计中的慢风速）；当计数初值为 125 时，电机转速为 375 步每秒（本设计中的快快速）。具体设置初值及风速见表 1。表 1风速步速转速计数初值慢753.75625中1256.25375快37518.75125（2）风的类型设置风的类型有：正常、自然、睡眠三种。风的类型的不同选择，用 FLAG0 来记录状态：a)正常 电扇连
6、续运转。FLAG0=2b)自然 电扇模拟自然风，即转 4s，停 8s。FLAG0=0c)睡眠 电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转 8s。FLAG0=1电机的运转是通过让 8255 的 A0 口输出高电平到 8253 的 GATE0 使其 0 号计数器继续工作，并开放中断进入循环等待中断状态。A0 口为低电平使 8253 的 0 号计数器暂停计数，则无法产生中断信号，电机停止转动。电扇的运转和停转的时间是由 8253 的通道 1 和通道 2 两个计数器一起来定时的。通道 1 的输入时钟为 f=46875hz，设计数初值为 46875，则会产生 1s 的定时。通道 1 的 OUT1作为通道
7、 2 的输入脉冲，输入的计数初值为 N，则定时的时间为 N 秒。我们需要的是定时4s 和 8s，定时中断到修改 8255 的 A0 口的输出的电平和下次计数的初值就可以实现风的不同类型。风的类型为正常时，不用启用计数器 2 产生中断，让计数器 0 一直运行。睡眠时，通道 2 的计数初值一直为 8，不用修改。如果是自然就得修改了。（3）中断子程序 1在由 8253 定时器通道 0 产生的中断子程序 1 中，将值为 11001100B 的 NUM 内存单元循环左移或右移一位，通过 8255 的下 C 口输出低四位，控制步进电机的相序变化，从而使电机连续转动。（4）中断子程序 28253 定时器通道
8、 2 产生的中断子程序 2 中，修改输入到 8255 的 A0 口的电平值，控制电机的转停，令 NUM1=0,每次求反，输出到 8255 的 A 口。根据当前选择的风的类型 FLAG0以及当前所处的状态，修改通道 2 的计数初值。（5）菜单界面设置利用 DOS 下的 BIOS 功能调用，设计出彩色的形象而又易于操作的界面，详细设计特点请参考课本上相关介绍。使用类型 10H 中断，可以实现对屏幕的完整的控制。常用的彩色文本功能的参数设置见表 2。表 2AH=0设置显示方式AL=3 8025 彩色方案 CH= 位 4-0 为光标起始行 AH=1设置光标类型 CL= 位 4-0 为光标结束行AH=2
9、设置光标位置DH= 行 DL= 列CX= 要写的字符数 AH=9在光标位置写属性/字符 AL= 要写的字符BH= 调色板 ID(0-127) AH=11选择彩色调色板 BL= 调色板 ID 的颜色ES:BP= 指向字符串CX= 字符串的长度AH=19写字符串BH= 页号2程序流程图（1）主程序流程图如图 2开始系统初始化主菜单等待按键选择是1键是2键是3键是4键风速设置类型设置默认状态运行回到DOSYYYYNNNN图图 2 主程序流程图主程序流程图（1）中断服务子程序一的框图如图 3保护现场NUM循环右移一位8255C口输出NUM低4位恢复现场复位中断服务寄存器中断返回图图 3 中断服务子程序二中断服务子程序二（2）中断服务子程序二框图如图 4保护现场FLAG0=0CNT=4CNT=8NUM1求反CNT=4输出NUM1到 8255的A口设置8253的通道2计数 初值为CNT复位中断服务寄存器中断返回恢复现场YNNY图图 4 中断服务子程序二中断服务子程序二
