《微机原理课程设计》

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1、微机原理课程设计一简易全 自动洗衣机设计jiangsu university of science and technology姓名：学号：_班级：专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院江苏科技大学2013年9月目录一、课程设计内容 1二、系统功能要求 12.1基本功能要求 12.2附件功能要求 1三、系统方案论证 1四、系统硬件设计 24.1系统硬件原理 24.2功能模块设计 74.3遇到问题及解决措施 8五、系统软件设计 95.1总体设计思想 95.2 功能模块设计 115.3遇到问题及解决措施 12六、总结 12七、附录 14简易全自动洗衣机设计一、课程设计内容(1) 利用82

2、55A芯片，在数码管上实时显示洗衣机档位和洗衣时间倒计时；(2) 利用 8254 芯片，设置精确倒计时时间或者发送信号给蜂鸣器；( 3)利用 8259A 芯片，设置按键或开关中断控制功能；(4)利用 0809 芯片，模拟水位传感器采集一个电压信号，控制电机旋转。二、系统功能要求2.1 基本功能要求(1) 能够实现洗衣机换挡功能，比如设置“1挡键”、“2 挡键”等不同挡位；(2) 能够实现电机的正转功能；比如设置电机正转 3 圈，反转3 圈，循环工作( 3)能够实现洗衣机按键控制，比如设置 “启动键”、“暂停键”或“停止键”( 4)能够实现按键或开关控制洗衣机的暂停，比如按下 “暂停键”，正在旋

3、转的 电机停止工作，再按一下“启动键”，洗衣机又继续工作；( 5)能够实现洗涤、甩干连续自动功能，甩干后，洗衣机会通过蜂鸣器发出报 警声音；2.2 附件功能要求( 1)能够实现洗衣机单独甩干功能，此时电机旋转速度很快；( 2)能够实现洗衣机进水、排水或者洗涤、漂洗、甩干等不同功能使用不同颜 色的指示灯；( 3)能够实现洗涤、漂洗、甩干全过程自动化；( 4)能够实现洗衣机甩干后，发出优美的音乐，音乐一直响直到人为关掉或者 音乐响一定时间后自动关闭。( 5)自己设计的其他有特色的功能。三、系统方案论证3.1 方案一 输入设备主要有启动按钮、暂停按钮、档位选择、排水按钮、及脱水按钮。输出设备主要有电

4、源指示灯、数码管、步进电机、蜂鸣器等。首先构思系统的总体结构，根据设计要求确定好系统大致的硬件组成及其 结构，其次根据系统的各个功能把软件分成几个不同的模块，依次实现各个模 块的功能，最后把各个模块组合起来完成整个系统的功能。3.2 方案二根据任务的要求，选择了 4 个数码管作为信号输出，以状态输入开关作为 输入信号，都连接至8255A芯片上。步进电动机由8255PC4-PC7 口驱动，其中 洗衣过程漂洗过程排水过程的时间都由 8254提供定时信号，实现在预定时间状 态的转换。在对芯片进行初始化之后，先判断输入信号的状态，根据输入状态的不同 调用不同的子程序，鉴于定时程序在很多子程序里调用到，

5、多次编写加长了程 序的长度，所以每次在调用之前先将计数值读入一个寄存器中，在延时程序中 读取此寄存器中的数值即可。当按照输入状态运行完之后，最后检测到已完成的时候就启动蜂鸣报警， 洗衣过程完成。3.3 方案比较方案一相对来说刚开始容易，但是后续工作麻烦，不容易将每个模块有机 的整合起来，会出现接口冲突，而方案二在设计初就从全局出发，充分分配好 各个端口的配置及用途，避免了方案一中的冲突，所以方案二更优越。四、系统硬件设计4.1 系统硬件原理（1）8255A 芯片8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，内部有2个8位I/O 口（A、 B）,两个4位I/O 口（PC74、PC30） 通过编程可

6、设置3种工作方式，可 适用于CPU与I/O设备之间的多种数据传送方式的要求。C 口可作为数据口， 可作为信号线（ CPU 与 I/O 设备之间的应答信号），可作为状态口，可按位置 位/复位。8255A的内部结构如图1所示：CPU 口内部逻辑外部接口控制IADFd PAa8位内部数据总线111B组控制端口匚上半部（43B組端口 C下半部I/OPC7 - PC+IJOPCj * PCoI/OPBt- PEo图 1 8255 的内部结构图8255 的引脚分配：（1） DOD7： 8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；（ 2）端口 A、B、C： PA0PA7（ A 组数据信号，用来连接外设）

7、； PB0PB7 （ B 组数据信号，用来连接外设）； PCOPC7（C 组数据信号，用来连接外设 或者作为控制信号）。（3） CS、RESET、WR、RD、A1、A0 （内部 4 个端口）。（ 4） VCC、 GND。8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式0简单输入/ 输出一一查询方式；A，B, C三个端口均可。方式1选通输入/输出一一中 断方式；A，B,两个端口均可。方式2双向输入输出一中断方式。只有 A 端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。（ 2）芯片 82548254 是可编程计数器/定时器。它的引脚及功能示意图如图 2 所示。数据总 线缓冲器是

8、8254 与 CPU 之间的数据接口，它是一个 8 位双向三态缓冲器。读/ 写控制逻辑接受 CPU 送来的读/写控制信号，并加以组合完成对 8254 内部操作 的控制。 8254 内部包含三个独立的结构功能完全相同的 16 位可预置的递减计数 器。控制字寄存器用来存放由 CPU 写入 8254 的方式选择控制字，以确定计数器的操作方式。1242233224215r a.68254197IS817 .9161015團2引脚图(3) 8259 芯片8259A,可编程中断控制器芯片。它的引脚图如图3所示。128?7326斗25d246237S259A2282192010191118121713161

9、415囹 3825 9 A ftp I它是可以用程序控制的中断控制芯片。单个的8259A能管理8级 向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联级的向量优级中断系 统。8259A有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设定是在初始化 时通过软件进行的。在总线控制器的控制下，8259A芯片可以处于编程状态和操作状态，编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程 的状态。(4) 0809芯片ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个八路模拟开关，一个地址 译码器，一个A/D转换器和一个三态输出所存器组成，多路开关可选通8个模拟 通道，允许8路模拟量分

10、时输入，共用A/D转换器进行转换，三态输出用于锁存 A/D转换完的数据，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完 成的数据。IN0-IN7： 8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单 极性，电压范围是0-5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过 程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入端前加釆样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效，当ALE线 为高电平时，地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存，经 译码后被选中的通道模拟量通过转换器进行转换。A,B和C为地址输入线，用 于选通IN0-IN7上

11、的一路模拟量输入。通道选择表如下表一所示。表10809通道选择表CBAL选择的通 道000IN0001IN1010iIN2011IN3100IN4101IN5110iIN6111IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄 存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在跳转期间，ST应保持低电平，EOC 为转换结束信号，当EOC为高电平时，表明转换结束；否则表明正在进行A/D 转换，OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器想单片机输出转换得到的 数据，OE=1,输出转换得到的数据0E=(输出数据线呈高阻状态。D7-D0为数 字量输出线CLK为时钟输入信号线，因A

12、DC0809的内部没有时钟电路，所需 时钟信号必须由外界提供，通常频率为500KHZ。VREF(+),VREF(-)为参考电压 输入。4.2 功能模块设计微机总线扩展DB定时器图4 硬件功能图图4硬件功能图中，系统总体功能模块在具体实践中，因硬件资源的限制 有所调整，比如有些电路采用其他电路来模拟，进水部分有电位器来模拟，电 机驱动用直流系统来模拟。其接线图如图 5 所示：XE7I?OJgo1IA38J25 5BOAl1AOB6B7AICJ wWR_PfCOZXTORRDC3TOTOcs0XDO时钟源XD7XIOWIOY1系统接线图XIORXIOWIOY1mt钟源rxiE+wDOD7AOB25

13、9RDWRIROcsINTXIOR DORDWRCSDAOCLKOAl8254OUTOGATEt.CLK1CLK2OCriOUT2GATE1GETZ4.3 遇到问题及解决措施问题 1： 当把所有线路按照设计要求连接好过后，发现芯片8254 没有输出 时钟信号。解决方法：芯片 8254 没有输出时钟信号，这表示 8254 没有起作用，原以 为是芯片坏了，换了好几个新品牌还是一样不起作用，后来经过不断排查是由 于采用了 12V 供电电压，实际要求是 5V。问题 2：当把所有的线路按照设计要求连接好之后，发现电机不能运转。 解决方法：经检查是连接到电机驱动电路上的接线出现断路，换根接线就把问题解决了五、系统软件设计5.1 总体设计思想程序首先要用伪指令定义一下。然后是8255、8254与8259的初始化，如MOVDX,CADDR;8255初始化MOVAL,MODEOUTDX,ALMOVDX,MY8254_MODE;初始化8254工作方式MOV AL,36H;计数器0，方式3OUT DX,ALMOVDX,MY8259_ICW1;初始化实验系统中8259的 ICW1MOVAL,1BH；边沿触发、单片8259、需要ICW4OUTDX,ALMOVDX,M