課程設計指導書

1、微機原理課程設計指導書（測控12-1、2）第一部分 設計的基本要求一、課程設計的目的本課程設計作為與微機原理與應用課程配套的一個實踐教學環(huán)節(jié)，主要目的是提高學生綜合運用微機硬件與軟件技術的能力，加深對微機結構原理的理解，熟練地掌握微機的編程和接口技術開發(fā)應用的水平；為以后運用微機來實現(xiàn)控制、測量與處理等任務打下基礎。二、課程設計的基本要求 設計內容所覆蓋的知識面知識面要覆蓋微機原理與應用主要內容，如匯編語言編程、定時器、并行/串行口通信、DOS 與BIOS 調用等內容。設計內容要有一定的深度與廣度，要有一定的工作量，能夠體現(xiàn)綜合設計的特點。2設計內容的基本要求 （）在定時器、并行、串行口通信、

2、DOS 與BIOS 調用等內容，至少選用2種以上的接口電路；（）應用實驗箱或擴展板做實驗樣機，畫出硬件接口的連線圖；（）用匯編語言編寫應用開發(fā)程序，程序中要加注釋；（4）二人一組,每人先負責一項內容,最后聯(lián)接統(tǒng)調；（5）系統(tǒng)必須通過調試，由指導老師觀看運行結果并認可后，方能進行設計說明書編寫； （6）手工編寫或打印設計說明書。 課程設計說明書的基本格式（1）課程設計任務書（第一頁）（2）指導教師評閱意見（第二頁，空）（3）系統(tǒng)方案比較及確定，最終確定硬件結構原理圖，并在說明書適當?shù)奈恢糜檬止だL制，或用Protel繪圖打印后貼在說明書中，不能用掃描貼圖或其它電子書的拷貝圖；（4）系統(tǒng)原理介紹：根

3、據(jù)硬件結構，結合軟件思路（可以配軟件框圖），說明實現(xiàn)本題的原理；（5）軟件程序的核心原理說明（如LED動態(tài)掃描的過程、鍵盤掃描的過程等）；（6）加注釋后完整的原程序；（7）結束語（包括收獲、不足、改進措施、致謝等）（8）參考文獻（包括書籍、論文、編程或器件資料等），不少于6篇；（9）提交設計報告的電子文檔和軟件源程序。4進度安排課程設計在一周內完成，前4天為硬件連接、編程與調試，最后1天編寫設計報告。三、課程設計的成績考核課程設計成績評定的依據(jù)有設計報告、編寫的程序、調試情況及設計中的表現(xiàn)和紀律。1. 能夠正確理解本設計的基本要求和意圖；（分）遵紀守規(guī)，不遲到，積極參與實驗室衛(wèi)生管理；（分）選

4、擇個題目，自己設計出硬件結構、編程方案，流程圖，設計思路正確；（分）獨立完成所分工的程序編寫、操作，各模塊程序功能清晰，方案選擇合理；（分）在實驗擴展箱上通過調試，操作流程和演示結果正確，能夠正確回答老師提出的問題；（分）設計說明書完整，符合標準，文筆通順，邏輯性強，篇幅達10頁以上。（分）第二部分 設計任務書注：（1）二至三人一組（各班見以下學號分配），以組為單位驗收，收到任務書后去找資料； （2）18周星期一8:00，到微機接口實驗室（王京生老師）設計； （3）課代表去教材科買“課程設計報告”（每人一本），上交時書寫內容需超過厚度一半。題目一：電子時鐘控制（學號：1、7、13、19、25、

5、31、37、43）1設計要求: （1）用8255的A口驅動四個七段數(shù)碼管（LED）的字段，C口驅動四位七段數(shù)碼管（LED）的位控端，右側兩位顯示分值，左側兩位顯示秒值。（2）段數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式，用8253做定時器，每位顯示的時間（50HZ，采用中斷方式。(3) 以5ms為基本時間單位，計數(shù)產生秒時間值，秒計數(shù)到60時對分值計數(shù)，分計數(shù)到60時對時計數(shù)。2提交：（1） 系統(tǒng)實驗的原理圖；（2） 通過調試的程序（含電子文檔）；題目二：交通燈定時控制（學號：2、8、14、20、26、32、38、44）1設計要求: （1）用8255的A口驅動6對交通燈（LED），控制方式：通行方綠燈點亮時間黃燈

6、點亮時間非通行方紅燈點亮時間，循環(huán)順序為：紅燈綠燈黃燈紅燈 （2）用8253做定時器，紅、綠、黃各燈點亮時間，取自時間緩沖區(qū)（60分鐘），用定時中斷方式(由IRQ2輸入)，在中斷服務程序中，取鍵盤緩沖區(qū)中設置各燈的控制時間裝入8253；（3） 采用動態(tài)掃描方式，用B口和C口驅動四個七段LED數(shù)碼管，顯示通行方向亮燈的剩余時間。2提交：（1）系統(tǒng)實驗的原理圖；（2）通過調試的程序（含電子文檔）；題目三：鍵盤掃描及數(shù)據(jù)輸入（學號：3、9、15、21、27、33、39）1設計要求:（1） 鍵盤為4*4矩陣結構，可設置為“0-9 、set、enter, 、，ESC”；（2） 采用外中斷方式(由IRQ7

7、輸入) 掃描鍵盤，每100ms掃描一次鍵盤或采用外部中斷方式；（3） 按“set” 鍵時，進入?yún)?shù)設置，設置數(shù)的范圍為09999，按“enter” 鍵時，確定并存入緩沖單元，可以設三個數(shù)據(jù)；（4） 設置數(shù)據(jù)，用LED顯示；（5） 在參數(shù)設置時，可以用“ 、”將設置數(shù)減小或增大；（6） 按ESC 鍵時退出設置；（7） 鍵盤用8255的A口驅動，用8253做定時器，外中斷采用IRQ7輸入。2提交：（1）系統(tǒng)實驗的原理圖；（2）通過調試的程序（含電子文檔）；題目四： LED閃爍顯示控制（學號：4、10、16、22、28、34、40）1設計要求: A .用8255的某口取開關輸入狀態(tài)，并存入數(shù)據(jù)區(qū)某單

8、元； B.開關狀態(tài)確定，采用外中斷方式(由IRQ2輸入)，按讀數(shù)鍵時，讀入內緩沖單元；C.取到的緩沖單元數(shù)據(jù)(可乘以一個系數(shù))做8253的初值,控制輸出信號驅動一排發(fā)光二極管（LED）閃爍。 D. 將發(fā)光二極管（LED）亮的時間（單位：秒），在七段數(shù)碼管上顯示。2提交：（1）系統(tǒng)實驗的原理圖；（2）通過調試的程序（含電子文檔）；題目五：開關數(shù)據(jù)讀取與串行傳送控制（學號：5、11、17、23、29、35、41）1設計要求:A 用實驗箱1的8255的B口接8個鈕子開關，采用方式1輸入中斷方式，讀取開關狀態(tài)在8個LED上顯示。B 將讀取開關狀態(tài)值，通過實驗箱的8250和RS232口，串行發(fā)送到實驗箱

9、2的RS232口和8250上。C 在實驗箱2上，將串行收到的開關狀態(tài)值，用8個LED還原顯示。2提交：（1）系統(tǒng)實驗的原理圖；（2）通過調試的程序（含電子文檔）；題目六：溫度檢測與顯示（學號：6、12、18、24、30、36、42）1設計要求:A 用A/D轉換電路0809做數(shù)據(jù)采樣模塊，采樣溫度值0-256C（取電位器的電壓值0-5V）；B 用8255的A口驅動四個七段數(shù)碼管（LED）的字段，C口驅動四位七段數(shù)碼管（LED）的位控端，顯示溫度值，保留一位小數(shù)點。C 采用定時中斷（8253）10ms方式，定時時間到時，啟動A/D并等待讀取數(shù)據(jù)；當A/D轉換結束時（EOC=1），采用中斷（IRQ2

10、）方式讀取A/D轉換的數(shù)據(jù)。2提交：（1）系統(tǒng)實驗的原理圖；（2）通過調試的程序（含電子文檔）；第三部分 FD-SJ8088A實驗箱的各模塊參考資料1單脈沖發(fā)生器。 FD-SJ8088A實驗系統(tǒng)中的單脈沖發(fā)生器電路如下圖所示，每按一下，在J23的兩個插孔中產生極性相反的兩個脈沖，脈沖寬度由用戶按下的時間決定J23的第一腳輸出負脈沖，第二腳輸出正脈沖。 2時鐘信號發(fā)生器電路FD-SJ8088A有兩個時鐘信號：RC振蕩電路和8MHz晶振電路：RC振蕩電路的時鐘信號頻率通過電位器P4來改變，頻率約在2.2KHz-4KHz晶振電路輸出固定8MHz時鐘信號。RC振蕩電路 8MHz晶體振蕩器 3、邏輯電平

11、開關電路 邏輯電平開關電路中有八個獨立的開關K17-K24，8個插口為邏輯電平輸出端。開關向下時，J21中相應的插孔輸出高電平l，向上撥時，輸出低電平“0”。電路圖如下。 4、發(fā)光二極管(LED)顯示電路 8個發(fā)光二極管(LED)顯示電路如圖。J20的8個輸入孔對應8個LED。當輸入端為高電平1時，發(fā)光二極管點亮；當輸入端為低電平0時，發(fā)光二極管為暗。5，交通燈顯示電路 模擬交通路口交通燈的發(fā)光二極管顯示電路如下圖所示， J16-J19四組插孔從左到右分別對應四組紅、黃、綠燈。當輸入端為高電平“l(fā)”時，發(fā)光二極管點亮，當輸入為低電平“0”時，發(fā)光二極管變暗。6、計數(shù)分頻電路 FD-SJ8088

12、A實驗系統(tǒng)提供兩片74LS393組成的計數(shù)分頻電路J60的第一腳接需被分頻的信號（輸入時鐘），第二腳為74LS393的清零信號(高電平有效)，第三腳到第十腳分別為一腳信號的2、4、8分頻直到256分頻J61是與J60完全相同的一套計數(shù)分頻電路。在J60和J61之間有一個跳線J99，當用戶用短路塊將J99左邊的兩針相連時，J60的最后一個腳便和J6l的第一腳相連，可組成一個更大的分頻電路。7、模擬電壓輸出 用戶調節(jié)電位器W3即可在插孔J4中得到05V的模擬電壓，為A/D轉換提供模擬電壓信號。8鍵盤 十六個鍵的鍵盤電路圖如下，鍵盤4鍵一行，共四行。J14連接鍵盤的四行，J15，連接鍵盤的四列。鍵盤

13、的行線與列線上均有上拉電阻，圖中沒有畫出 9、數(shù)碼管顯示電路 4個數(shù)碼管的七段數(shù)碼顯示電路如下圖所示。七段數(shù)碼顯示電路由位驅動電路和段驅動電路兩部分組成當位驅動電路輸出低電平，此位數(shù)碼管便顯示數(shù)據(jù)。而段驅動電路的輸出控制顯示的內容，當位控制端為低電平時，段值為高電平的筆畫則點亮 10A/D轉換器及其接口 模數(shù)(AD)，轉換器用于模擬量到數(shù)字量的轉換根據(jù)加轉換器的工作原理可以分為雙積分式、計數(shù)式、逐次比較式和并行式四種。AD轉換器速度由轉換時間決定，即A/D開始轉換到有效數(shù)據(jù)給出所需的時間。 從接口方面來看，AD轉換器的輸出有帶三態(tài)輸出鎖存器和不帶三態(tài)輸出鎖存器兩種前者允許和CPU的數(shù)據(jù)總線直接

14、相連。 一般來說，AD轉換器的接口如圖所示 CPU向A/D轉換器發(fā)出開始轉轉信號，A/D轉換器開始轉換，當其完成轉換后，向CPU發(fā)出轉換結束的狀態(tài)信號，CPU得到此信號后發(fā)出讀信號，將A/ D轉換器的數(shù)據(jù)讀入CPU。 - （1） 8位A/D轉換器ADC0809 ADC0809為一個帶8路模擬輸入的8位逐次比較的A/D。轉換器在電路內有三態(tài)輸出鎖存器。其轉換時間為100ms。ADC0809是一個28線的雙列直插式器件，如下圖所示 ADC0809的引線包括： DB0-DB7（2-12-8） 8位數(shù)據(jù)線。 START 開始轉換信號，采用正脈沖，上升沿清內部寄存器，下降沿啟動A/D轉換。 EOC 轉換

15、結束信號，當AD開始轉換時為低，當轉換結束，數(shù)據(jù)進入鎖存器后變?yōu)楦唠娖?ENABLE 輸出允許，高電平有效。 ADD-A，ADD-B，ADD-C 模擬通道地址線，用以選擇模擬通道ADD-A為低位 ALE 模擬通道地址鎖存信號。 CLOCK時鐘輸入，典型值為640KHz IN0-IN7 八條模擬信號輸入線。 Ref(+)，Ref (-) 基準電壓輸入。 Vcc，GND電源端，接地端。（2）8位A/D轉換器ADC0809與8位CPU（ISA總線）的接口當AD轉換器與CPU均為8位時，其接口相當簡單。只要把8位數(shù)據(jù)通過三態(tài)緩沖器和CPU的數(shù)據(jù)線相連接，如A/D轉換器本身帶有三態(tài)輸出鎖存器，則可將其和

16、CPU的數(shù)據(jù)線直接相連。下圖為FDSJ8088A實驗箱的ADC0809接線圖，圖中基準電壓采用5.0V，模擬通道的地址為地址總線中的低3位（A2-A0）。ALE及START信號由地址選中及寫信號提供，在產生地址信號時，地址A2-A0參加譯碼，在編程時，這低3位的地址將代表你所選中的模擬通道號。假定地址選中信號的基本地址為300H，為選擇0號模擬通道，可向300H口輸出一個任意數(shù)此時，由于地址A2-A0=000，因此選中的通道號為0如果要選擇1號模擬通道，可向301H口輸出一個任意數(shù)此時，由于地址A2-A0= 001，因此選中的通道號為1。同樣的，分別向302H一307H輸出一個任意數(shù)可選擇2-

17、7號模擬通道在向此地址輸出一個數(shù)據(jù)時，地址選中及寫信號均有效，此時A/D轉換器即被啟動并開始轉換。當轉換結束時，EOC信號變?yōu)楦唠娖剑诵盘柨勺鳛橹袛嗌暾埿盘?，也可作為狀態(tài)信號，通過狀態(tài)觸發(fā)器供CPU在查詢方式時使用。CPU在得知AD轉換已結束后，則發(fā)出讀信號，將轉換后的數(shù)據(jù)讀入CPU。 ADC0809的接口圖模擬通道地址線的另一種連接方法是將其與數(shù)據(jù)總線的低3位相連此時，地址總線的低3位也可參加地址選中信號的譯碼；而通道選擇則在執(zhí)行寫命令時，由寫出的數(shù)據(jù)決定。假定地址選中信號的地址為300H，為選擇0號模擬通道，可向300H口輸出數(shù)據(jù)00H。 此時，由于數(shù)據(jù)的低3位為000，因此選中的通道號

18、為0如果要求選擇1號模擬通道，可向300H口輸出數(shù)據(jù)01H此時，由于數(shù)據(jù)的低3位為001，因此選中的通道號為1同樣的，向300H口分別翰出數(shù)據(jù)02H07H，可選擇27號模擬通道。11. 步進電機步進電機是工業(yè)過程控制及儀表中常用的控制部件之一，例如在機械裝置中可以用絲杠角度變?yōu)橹本€位移，也可以用步進電機帶動螺旋電位器，調節(jié)電壓或電流，從而實現(xiàn)對執(zhí)行機構的控制步進電機可以直接接收數(shù)字信號，不必進行數(shù)模轉換，使用起來非常方便。步進電機還具有快速啟停，精確步連和定位等特點，因而在數(shù)控機床、 繪圖儀、打印機以及光學儀器中得到廣泛的應用(1)步進電機工作原理步進電機實際上是一個數(shù)字角麥轉換器，三相步進電

19、機的結構原理如圖所示。從圖中可以看出，電機的定子上有六個等分的磁極，A、A、B、B、C、C，相鄰的兩個磁圾之間夾角為60度，相對的兩個磁極形成一相（A-A、B-B、C-C），當某一繞組有電流通過時，該繞組相應的兩個磁極形成N極和S極， 每個磁極上各有五個均勻分布的矩形小齒，電機的轉子上有40個矩形小齒均勻地分布在圓周上， 相鄰兩個齒之間夾角為9度。當某一相繞組通電時， 對應的磁極就產生磁場，并與轉子形成磁路、如果這時定子的小齒和轉子的小齒沒有對齊，則在磁場的作用下，轉子將轉動一定的角度，使轉子和定子的齒相互對齊。 由此，錯齒是促使步進電機電機旋轉的原因。例如在三相三拍控制方式中，若A相通電，B、C相都不通電，在磁場作用下使轉子齒和A相的定子齒對齊，我們以此作為初始狀態(tài)。設與A相磁極中心線對齊的轉子的齒為0號齒，由于B相磁極與A相磁極相差120度不是9度的整數(shù)倍(1209=403)，所以此時轉子齒沒有與B相定子的齒