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1、University of Science & Technology Beijing微机原理课程设计前言加热器数字控制系统的设计与功能的实现要求学生在学习完微 机原理及应用这门课的基础上，在对芯片类知识以及汇编语言有一定 基础的前提下进行的一个非常体现学生综合能力的一个设计。要想很 好的完成这个题目，必须对芯片的功能有很详细的了解，同时也要求 学生的汇编语言基础要扎实。计算机技术的飞速发展，使的计算机知 识和应用技能已成为人类知识经济的重要组成部分。微型计算机原 理正是掌握计算机结构和工作原理的入门课程，它偏重于实际应 用的课程，要求学生在学好理论知识的基础上，培养定的实践动手 操作能力，学生
2、将所学的理论知识和实践有机结合，初步掌握计算 机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问 题的能力。微机原理课程设计是对微型计算机原理课程理论教学 和实验教学的综合和总结。通过该课程设计，可以使学生对微机原理及应用这门课有更深刻 的了解与认识，同时在做课程设计的过程中也锻炼了学生将书本上的 知识应用到具体实践上的能力。不仅回顾了上课老师所讲的知识，同 时也培养了自身的创新能力，自主设计能力，纠错能力，加强了学生 动手的能力。目录1前言22 课程设计题目43 设计任务分析54 总体设计思路65 硬件设计76 软件设计117 小结138 参考文献149 设计图纸1510 程序清单1
3、6课程设计题目：数字控制系统在加热器中的应用一、课程设计的目的意义通过课程设计培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：（1）调查研究、分析问题的能力；（2）使用设计手册、技术规范的能力；（3）查阅中外文献的能力；（4）制定设计方案的能力；（5）计算机应用的能力；（6）设计计算和绘图的能力；（7）技术经济指标的分析能力；（8）语言文字表达的能力。二、课程设计任务介绍当把物品放入加热器中，首先要启动加热器和电机工作，设定加热时间 为5分钟，为使物品均匀加热，每隔30秒电机要反转一次，（正转一反转、 反转一正转），加热时间到后，停止加热器和电机工作，并发声，告知加热结 束。设计任务分析根
4、据题目，要实现的设计任务大致为：1通过可编程定时器8253实现5分钟与30秒的定时2通过可编程并行接口芯片8255A实现电机的正转与反转，加热器与电机 的启动与停止，蜂鸣器的启动与停止3通过可编程中断控制器8259A实现各个中断优先级的排序，以便有序的 响应不同的中断信号，不至于时序混乱总体设计思路本设计课程题目要求对加热器不同时间间隔采用不同的控制方式，需要用到 的芯片为可编程中断控制器8259A,可编程定时器8253,可编程并行接口芯片 8255A以及8086微处理器。8253定时器外接的时钟信号频率设置为1.1932MHz,通过设置初始值以及 工作方式，可以使8253每隔一定时间产生一个
5、中断信号，将其送给可编程中断 控制器8259A,由其判断完中断优先级之后送给8086处理器一个中断请求信号, 由8086微处理器对其进行响应，同时通过计数判断对该中断请求信号做出相应 的不同的操作，根据判断的结果对可编程并行接口芯片8255A的输出信号做出 控制。硬件设计一、各芯片的使用方法（1）8259A的使用方法：8259A的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。8259A 的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字0CW1- 0CW3 分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。ICW1-ICW4各命令字格式如 图1. 1到1. 4所示,0CW1-
6、0CW3各命令字格式如图1. 5所示，其中0CW1用于设 置中断屏蔽操作字，0CW2用于设置优先级循环方式和中断结束方式的8操作命 令字，0CW3用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259 内部寄存器的读出命令。A0D7D6D5D4D3D2D11)000丨o| LHM | A1DI | SNGL |IC4TT1Da-o： DO1-不狂要ICW4fB5ICV4多片级莊 单片便用 边SteM电啟发18086戍不使用无效Dl=Ox Dl=l：D3=l：图11ICW1A0D7D6D5D4D3D2DIDOT7| T6 | T5 | T4131 o 1 o 1 0 1111 11中断类
7、型号的离5位图12 ICW218086/8088不使用A0D7D6D5D4D3D2D1DOI S7 |S6I S5I S4| S3| S2I S1I SO I主片A0D7D6D5D4D3D2D1DO1IITTTTD2ID1| IDO从片不可用图13 ICW3A0D7D6D5D4D3D2D1D000| 0SFNMBUFM/S| AEOIuPM图 1. 4 ICW1A0A0叵D7D6D5D4D3D2DIDOM7M6M5M4M3M2MlMOD7D6D5D4D3D2DIDORSLEOI00L2LILO0CW1OCW2001投 EOI中断结束命令011特殊EOI101循环优先权的一般EOI自动循环100
8、在自动EOI下置循环优先权000在自动EOI下复位循环优先权111循环优先权的特殊EO谕令110设置优先权特殊循环010无效AO编陷对应IK 的最低优先权ED7D6D5D4D3D2D1DO0ESMM |SMM |011 I| RR| RIS | OCW31|0；不查询 OX：无规1：允许査询10：可读ERR11：可徵ISROX；无效10：复位特殊屏蔽11:设置繆殊屏蔽图 1. 5 OCW（2）8255的使用方法:8255是可编程的并行输入输出接口芯片，有三个8位端口，可以实现数据 的传送。芯片在使用前要先写入一个工作方式的控制字以指定A, B, C三个端口的 工作方式。8255A工作方式控制字
9、和C 口按置位/复位控制字格式如图2-1所示:D7 D6 D5 D4 D3 D2 DI DOD7 D6 D5 D4 D3 D2 DI DO1输入B 口0输田1鑰入方式选择0方式0 1方式1C 口两4位 0输岀 1綸入I不用C的位选择 位 D3D2D10 01 02 03 04 1ololololoollooll迢位豆位 o貝位1置位方式选择 00方式0 01方式1 lx方式2图2. 1 255A工作方式控制字和C I I按置位/复位控制字格式（3）8253的使用万法：8253内有三个相互独立的16位定时/计数器。通过写入控制字确定其工作 方式；通过写入定时/计数初值，改变计数/定时器的工作周期
10、。8253有六种不 同的工作方式，每种方式输出波形，自动重复功能，GATE对其控制作用不同。D7 D6 D5 D4 D3 D2 DI DO| SCi| 吕Co| RLi| RLo| Ma | lvh| M BCDp-1p-111计数制选择1-BCD计魏0-二进制计数H作行式选择000-方式0001-xtl0-方式2X11-方式3100- 右式4101- 方式5计数长度选择OO-B计数器中的数据戦存于缓冲爲0”只读/写计魏器低8位10-只读街计数器高必位口-先读/写计魏器低8位,再读/写计魏器高8位计魏器选择00-计数器001-计数器110-计数器2口一非法图3. 1 8253控制字格式二、硬件
11、电路的连接微处理器8086作为各个芯片的中枢环节，对其它芯片写入控制字以及读取 其它芯片的状态值。8086有16位数据线，为了对地址和数据加以区分，利用8086 的ALE管脚在传送地址和数据时不同的表现，采用74273锁存器通过前者控制锁 存器的时钟信号实现地址与数据的分离。对于各个芯片的选择是利用各个芯片的片选端。为防止地址的交叉对16位 地址总线釆用全译码的方式，采用或非门及与门的级联，控制74LS138译码器的 使能端和译码端产生不同的译码状态对三个芯片进行不同的选择。对8253定时器，利用了其C0UNT0和C0UNT2两个计数器，C0UNT0用于产生 中断请求信号。C0UNT2用于控制
12、蜂鸣器的运行。二者接相同的外部时钟信号（频 率 1. 1932MHz） o8259接受8253 0UT0产生的中断请求信号，产生中断控制信号送给微处理 器8086INTR端,微处理器再对当前的响应信号做出操作。8255并行接口芯片主要是用來控制外部设备，加热器，电机，蜂鸣器。它 接受來自单片机的数据信号，并对输出接口进行赋值以此來带动外设进行运转。 蜂鸣器的启动是8255输出与8253时钟信号相与共同控制的。软件设计(1)设计思路：设计题目中的加热器控制系统，由8086、8259A、8253、8255四个芯片组成, 使用8255的A 口作为输出，PAO、PAI、PA2、PA3分别控制加热器的起
13、停、电机 的起停、电机的正反转、发声报告。8259A的INTR与系统的INTR相连用于提供 中断申请，8253的0UT0与8259A的IR0相连用于提供中断信号。由8086协调 控制其它三个芯片的工作。8253提供计时功能，输入系统时钟信号，当关上开 关，计数器开始工作。计数器0输出周期为10ms的方波，即每隔10毫秒，8255 向8259提供一个中断脉冲，通过对CX、SI的设置循环判断，每30秒对8255 的A 口的PA2进行数据改变，即电机反转一次，当到达加热时间300s,过写8255 的A口的数据，实现电机和加热器的停止工作，调用扬声器子程序发声。PA0PA1PA2PA3加热器加热1加热器停止加热0电机正传11电机反转10扬声器发声1扬声器静音0(2)系统流程图:
