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1、（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）一、题义分析及解决方案1.题义需求分析用STAR ES598PCI单板开发机设计一款全自动豆浆机，豆浆机的工作原理如下：上电-水位检测-水位合适开始加热-加热到80C开始打浆（打15秒，停15秒，共4次）-继续加热一定时间（溢出到时暂时停止加热）。打浆后继续加热，检测到4次溢出完成。具体要求：（1） 加热温度可以不到80度，设为35度；（2） 水位合适由按键模拟；（3） 打浆过程由电机模拟（4） 温度要求显示由上述的需求可以分析如下：根据设计内容要求可知：1）用STAR ES598PCI单板开发机设计一个全自动豆浆机。接口可以使用8255A或8
2、279，考虑该设计要求实现的功能较多，这里 我们选择同时使用8255A和8279芯片，用于系统控制电路。其中8255芯片主要用于控制把直流电机的控制信号输出到继电器来控制电机，接收水位测量的两个按键信号。8279芯片用于控制温度的测量，控制LED数码管的温度显示。2）水位合适检测和水位溢出检测由按键模拟，考虑到方便性，我们选择二进制开关，用1表示水位合适或溢出，0表示水位不合适或不溢出。3）加热使用温度传感器DS18B20，DS18B20在本设计中主要是测量加热的温度并将接收的模拟信号转化为数字信号输出至8255A中。4）打浆过程由直流电机模拟，打浆时，打15秒，停15秒，共四次，由软件用汇编
3、语言编程来实现。5）温度的显示用七段LED显示器2.解决问题方法及思路1） 硬件部分为了完成这个实验，PC机和ES-PCI固然不可少，另外，为了能使各个功能模块更好的实现，我们选择8255和8279作为我们的主控芯片。打浆功能由直流电机来实现，温度的测量由DS18B20来实现，温度的显示由LED来实现，水位的合适与溢出由两个二进制开关来实现，直流电机的控制由继电器来实现。我们用8279的B口连接LED数码管段码，用于控制显示那一段，C口连接LED数码管选择脚。我们把8255的 PC0-PC3设置为输入口，PC0连接DS18B20的TOUT，PA口连接二进制开关， PC4-PC7设置为输出口，P
4、C4口连接继电器（用于控制直流电机），PC5连接DS18B20的TCtrl，用于控制加热和暂停加热，到此，硬件设计基本完成。2） 软件部分除了必需的硬件之外，合理的程序设计也是本实验的重中之重，为了完成本实验中的所有功能，需要5大程序段。、 温度测量程序模块。、 电机循环打浆程序模块。、 温度的显示程序模块（包括段选和位选）。、 加热程序模块。、 水位的检测由二进制开关模拟，只需输入一个信号即可（包括水位合适和水位溢出）。二、硬件设计1、 选择芯片8255A1）芯片8255A在本设计中的作用8255在本实验作为控制芯片，把直流电机的控制信号输出到继电器来控制直流电机，接收水位测量的两个按键信号
5、。2）芯片8255A的功能分析8255A是一种可控制编程的并行接口芯片，采用40脚双列直插式封装，单一+5V电源，全部输入/输出均与TTL电平兼容。它有A、B、C三个并行输入/输出端口，其功能全部由程序设定，每个端口都有自己的特点。本设计中8255A工作于方式0，即基本输入输出方式，其中PA口作为输入口，PB口作为输出口，PC0作为输入，C口的其他位不用。8255A在方式0下可将三个数据端口划分为4个独立的部分，A、B口分为两个8位端口，C口高4位和低4位分别用作两个4位端口。在此方式下，输出的数据被锁存，而输入的数据是不锁存的。1 8255A的内部结构图如下： 图 8255A的内部结构图 2
6、 8255A的方式控制字： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01A组工作方式A口I/OC7-C4 I/OB组工作方式B口I/OC3-C0 I/O | | | | | | | 特征位 00：方式0 1：输入 1：输入 0：方式0 1：输入 1：输入 01：方式1 0：输出 0：输出 1：方式1 0：输出 0：输出 10：方式2图2 8255A的方式控制字3 8255A的置位/复位控制字： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00写入位编码写入内容 写入位 | 编码 | PC0 000 0:写入0 PC1 001 1:写入1 PC2 010 PC3 011 PC4 100 PC
7、5 101 PC6 110 PC7 111图3 8255A的方式控制字：3） 芯片8255的技术参数表1_18255A主要技术参数参数名称符号测试条件最大规范值最小规范值输入低电平电压VIL0.8V-0.5V输入高电平电压VIHVcc2.0V输入低电平电压（数据总线）VOLIOL=2.5MA0.45V输入低电平电压（外部端口）VOLIOL=1.7MA0.45V输入高电平电压（数据总线）VOHIOH=-400MA2.4V输入高电平电压（外部端口）VOHIOH=-200MA2.4V达林顿驱动电流IDARREXT=750VEXT=1.5V-0.4MA1.0MA电源电流ICC120MA输入负载电流II
8、LI=Vcc0V+10MA-10MA输出浮动电流IOFLVout=Vcc-0+10MA-10MA 8255A主要参数分析：8255A的达林顿驱动电流最大为4.0 mA, 当电流超过达林顿驱动电流是芯片就有可能会被损坏，而LED的驱动电流要比它高的多发光，在保证8255芯片安全的同时又能让LED管显示就会需要外加器件。8255有A、B、C三个并行输入输出端口（简称为A口、B口、C口），其功能全部由程序设定，每个端口都有自己的特点。A口、B口通常作为独立的I/O的端口使用，C口也可以作为独立的I/O端口使用，但当A口、B口作为应答式的I/O端口使用时，C口分别用来为A口、B口提供应答控制信号。各端
9、口的功能如表1-2所示。表1_2 8255A的端口功能工作方式A口B口C口0基本输入/输出端口，输入不锁存，输出锁存。同A口同A口1选通输入/输出端口，输入/输出均可锁存。同A口C口3位作为A口的应答线；C口另3位作为B口的应答线。2应答式双向输入/输出端口，均可锁存。不用C口5位作为A口的应答线。2、选择芯片82791）8279在本设计中的作用：8279是专用键盘、数码管显示接口芯片，它可以自动维持7段显示器的刷新，不需要主机的干预，并且可以同时完成矩阵键盘的扫描，通过译码器获得8个显示器的选通信号，即位选通信号。8279芯片用于控制温度的测量，控制LED数码管的温度显示。2）芯片8279的
10、功能分析：A. 8279的内部结构框图如下所示：(1)数据缓冲器它连接内、外总线，暂时CPU与8279芯片之间传送的命令、数据或状态。(2)I/O控制它用于控制信息的流向及区分信息的特征。CS=1时，由RO或WR控制从8279读出或向8279写入；A0=0时，选中数据寄存器，输入/输出均为数据。A0=1时，选中命令、状态寄存器，输入时位命令，输出时位状态。(3)控制与定时寄存器它用来寄存键盘和显示的工作方式，以及由CPU编程的其他操作方式，并通过译码产生相应的控制信号，完成规定的控制功能。 图4 8279的内部结构框图 (4)定时控制它对外部时钟信号CLK分频至内部所需要的100kHz时钟。(
11、5)扫描计数器它可根据编程命令按编码或译码方式工作。编码方式：4位计数器按二进制计数，计数状态从扫描线SL0SL3输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提供16个扫描信号。译码方式：扫描计数器最低两位被译码后从SL0SL3输出，可直接作为键盘和显示器扫描信号。此时键盘矩阵为48，显示字符为4位。(6)键盘去抖与控制键盘去抖电路：在键盘扫描方式中，当有键闭合时，按命令指定方式去抖动后读入键值。控制电路：按命令指定方式控制去抖电路的工作过程，以及对返回信号进行处理。(7)返回缓冲器它锁存来自RL0RL7的回复信号，在键盘扫描方式中，返回线与键盘矩阵列线相连，在逐行扫描时搜寻一行中闭合键所在的列。
12、当有键闭合时，经去抖动后经行、列编码和附近的移位、控制状态一起形成键盘数据送至FIFO存储器，供CPU读取。表3 键盘数据格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CNTLSHIFTSL2SL1SL0R2 R1R0控制移位行编码列编码其中，控制和移位由两个独立的附加开关决定；SL2 SL1 SL0为按下键的行编码，来自扫描计数器的低3位；R2 R1 R0是根据返回信号确定的列编码。(8)FIFO RAM它是一个88RAM，在键盘输入方式时遵循先入先出（FIFO）原则。(9)FIFO RAM的状态寄存器它用来存放FIFO RAM的状态，例如RAM空、满等。当工作在键盘方式FIFO存储器不空时，将产生IRQ1信号向CPU申请中断。(10) 显示RAM、显示地址寄存器显示RAM用来存储显示数据。容量为168位。在显示过程中，存储的显示数据轮流从显示寄存器输出。显示寄存器分别为A、B两组，OUTA03和OUTB03可以单独送数，也可以组成一个8位的字。显示寄存器的输出与显示扫描配合，不断从显示RAM中读出显示数据，同时轮流驱动
