接口課程設計說明書電工門控制系統(tǒng)設計

1、 學 號： 012課 程 設 計題 目電動門控制系統(tǒng)設計學 院機電學院專 業(yè)班 級姓 名指導教師摘 要微機原理與接口技術是以微機為對象，研究其工作原理及其內部各個硬件之間的關系，和微機對信息的加工過程的一門綜合性課程。微處理器是現(xiàn)代生活之中不可缺少的部分，不論是在工商業(yè)，教育，交通運輸?shù)阮I域，微處理器都起到不可代替的作用。本文主要研究在8086cup最小工作模式下，運用8255、8259三種可編程芯片，和6116、2732存儲器設計出電動門控制系統(tǒng)。用74ls138譯碼器進行地址譯碼和數(shù)據(jù)譯碼，利用8259可編程中斷控制器接收并控制管理外部產(chǎn)生的中斷請求信號，經(jīng)8086cpu進行處理，再由82

2、55并行接口輸出給外部電機執(zhí)行動作。本文從硬件接口線路、軟件編寫對系統(tǒng)進行研究，該系統(tǒng)最大優(yōu)點在于可以根據(jù)不同需要，靈活運用不同原件來實現(xiàn)不同的響應程序，編程簡便，原理簡單。關鍵字：8086cpu最大模式，8259，8255，led顯示器目錄1.概述61.1課題及分析62.總體設計62.1設計方法與步驟62.2總體布局72.3功能框圖83. 主要芯片簡介83.1 8086cup介紹83.1.1 8086最大模式的典型配置83.1.2 8086最大模式管腳功能93.2 8255可編程并行接口芯片簡介:103.3 8259可編程中斷控制器113.4 8259可編程中斷控制器123.5 led數(shù)碼管

3、133.6 74ls48譯碼器143.7 74ls138譯碼器154.譯碼方式及地址范圍計算164.1芯片選擇164.2地址譯碼方式：164.3各芯片端口地址164.3.1 ram,rom芯片地址：164.3.2 8259、8253、8255端口地址設計：174.3.3中斷向量表185.接口電路設計185.1電路設計185.1.1 8253電路設計185.2計數(shù)電路設計195.2.1電路簡圖195.2.2 電路原理195.3總電路設計（見圖紙）195.4初始化程序206.程序設計216.1程序流程圖216.2系統(tǒng)程序及相關子程序（見附錄）227.小結22附錄一（主程序）23附錄二（中斷子程序）

4、25參考文獻27致謝281.概述1.1題目分析 本系統(tǒng)要求使用8088cpu的最小模式，以及8255，8259、74ls138、若干繼電器、三相交流電機，實現(xiàn)電動門的開關和暫停功能。為實現(xiàn)此功能，需要具備以下知識： 掌握、了解8086最小模式的工作情況與特點，理解其與最大模式的區(qū)別。 掌握、了解8255、8259的工作原理，及其工作方式的特點，并運用做學知識掌握各芯片的初始化編程。 了解中斷系統(tǒng)、中斷請求、中斷源、中斷判優(yōu)等概念，掌握向量中斷響應和處理過程，包括實現(xiàn)中斷及返回，優(yōu)先權排隊，中斷嵌套。 了解并掌握8255可編程并行接口的不同工作方式及端口應用。 掌握步進電機及繼電接觸器的工作原理

5、及特點。2. 總體設計2.1設計方法與步驟 學習各個芯片功能和作用，結合任務要求設定8255及8259的工作方式。 通過要求的通過74ls138譯碼實現(xiàn)各存儲器及8255,8259芯片的地址譯碼，選擇8255的a口為外部輸出端口，b口為外部輸出端口。 根據(jù)設想畫出接口電路圖，并設計各芯片的端口地址。 設計中斷源：（1）ir0：由一個開關提供中斷信號，當打開電動門時，該信號有效，輸入一個高電平信號。(2) ir1：由一個開關提供中斷信號，當關閉電動門時，該信號有效，輸入一個高電平信號。 這個系統(tǒng)的開始運行由設置在8086reset上的開關控制。 根據(jù)端口地址，各芯片實現(xiàn)的功能，工作方式，編寫初始

6、化程序和中斷子程序。 在電腦上進行程序調試。2.2總體布局74ls1388088cpuabab82558259暫停開門2732eprom6116ram開門關門暫停暫停 db 圖1系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)圖2.3功能框圖8088cpu地址譯碼器存儲器（ram，eprom）可編程芯片（8255、8259）74ls138譯碼器電磁繼電器電動機圖2電動機開關門功能實現(xiàn)圖3. 主要芯片簡介3.1 8086cup介紹3.1.1 8086最大模式的典型配置 8086管腳圖3.1.2 8086最小模式管腳功能（1）ad15ad0：分時復用的地址/數(shù)據(jù)引腳，具有雙向、三態(tài)功能。在總線周期的第一個時鐘周期t1用來輸出要訪

7、問的存儲單元或i/o端口的低16位地址a15a0。（2）a19a16/s6s3：地址，狀態(tài)服用的引腳，三態(tài)輸出。在8088執(zhí)行指令的過程中，某一時刻從這4個引腳上送出地址的最高4位（a19a16）。而在另外的時刻，這4個引腳送出狀態(tài)信號s6s3。這些信息狀態(tài)里，在其它時鐘周期，則用來輸出狀態(tài)信息。（3）bhe/s7：高8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復用引腳，三態(tài)輸出，低電平有效.bhe0表示數(shù)據(jù)總線高8位ad15ad8有效，即8086使用了16根數(shù)據(jù)線。用作選體信號，與最低位地址線a0配合，表示當前總線使用情況。s7用來輸出狀態(tài)信息，在8086芯片設計中未被賦予實際意義。（4）rd：讀信號，三態(tài)、輸出

8、。低電平有效時，表示當前cpu正在對存儲器或io端口進行讀操作。（5）ready：準備就緒信號，輸入，高電平有效。ready1時，表示cpu訪問的存儲器或i/o端口已準備好傳送數(shù)據(jù)，馬上可以進行讀寫操作。（6）test：測試信號，輸入，低電平有效。引腳用于多處理器系統(tǒng)中，實現(xiàn)8086與協(xié)處理器間的同步。（7）intr：可屏蔽中斷請求信號，輸入，電平觸發(fā)，高電平有效。（8）nmi：不可屏蔽中斷請求信號，輸入，上升沿觸發(fā)。（9）reset：復位信號，輸入，高電平有效。cpu復位后，從ffff0h單元開始讀取指令。（10）clk：主時鐘信號，輸入。（11）mn/mx：工作方式選擇信號，輸入。mn/m

9、x1，cpu工作在最小模式下；mn/mx0，cpu工作在最大模式下。（12）電源線vcc和地線gnd：8086只需單一的+5v10%電源，由vcc端輸入，gnd是接地端。（13）2、1、0：總線周期狀態(tài)信號，三態(tài)輸出。在最大模式系統(tǒng)中，它用來作為總線控制器8288的輸入，經(jīng)譯碼后產(chǎn)生7個控制信號。s0,s1,s2狀態(tài)編碼表（14）rq/gr0和rq/gr1：總線保持請求信號輸入/總線請求允許信號輸出，雙向、低電平有效。其含義與最小模式下hold和hlda兩個信號類同。（15）lock：總線封鎖信號，三態(tài)輸出，低電平有效。有效時，表示cpu不允許其它總線控制器占用總線。（16）qs1、qs0：指

10、令隊列狀態(tài)，輸出。qs1,qs0編碼集其功能8255管腳圖3.2 8255可編程并行接口芯片簡介:8255可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即a口、b口和c口，對應于引腳pa7pa0、pb7pb0和pc7pc0。其內部還有一個控制寄存器，即控制口。通常a口、b口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。c口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個端口包含一個4位鎖存器。它們分別與端口ab配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。8255可編程并行接口芯片工作方式說明:方式0：基本輸入輸出方式。適用于三個端口中的任何一個。每一個端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入

11、不能鎖存。方式1：選通輸入輸出方式。這時a口或b口的8位外設線用作輸入或輸出，c口的4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡信號和中斷請求信號。方式2 ：雙向總線方式。只有a口具備雙向總線方式，8位外設線用作輸入或輸出，此時c口的5條線用作通訊聯(lián)絡信號和中斷請求信號。3.4 8259可編程中斷控制器一片8259可以管理8級中斷，通過多片級聯(lián)可擴展至64級；每一級都可單獨被屏蔽或允許。8259在中斷響應周期，可提供相應的中斷向量號；8259設計有多種工作方式，可以通過編程來選擇，以適應不同的應用場合。它的主要功能有：1.具有8級優(yōu)先權控制，通過級連可擴展至64級優(yōu)選權控制。2.每一級中斷都可以屏蔽或允許。

12、3.在中斷響應周期，8259可提供相應的中斷向量，從而能迅速地轉至中斷服務程序。8259是可編程的中斷控制器。當有一條或若干條中斷請求輸入線（irq1irq7）變高，如果沒有中斷程序在運行， 則執(zhí)行此中優(yōu)先級最高的中斷，如果有中斷程序在運行，那么則將正在運行的程序的中斷優(yōu)先級與中斷申請信號的優(yōu)先級比較，如申請信號的優(yōu)先級低，則掛起正在運行的程序，轉而執(zhí)行優(yōu)先級高的中斷程序；反之則不做響應。3.5 led數(shù)碼管數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共

13、陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極com接到+5v，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極com接到地線gnd上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。3.6 74ls48譯碼器74ls48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅動器，在與8255，led相接，它只需4根線輸入譯碼實現(xiàn)

14、led的1f的顯示，簡化接線線路和編程難度。十進數(shù)或功能輸入bi/rbo輸出ltrbid c b a abcdefg0hh0 0 0 0h11111101hx0 0 0 1h01100002hx0 0 1 0h11011013hx0 0 1 1h11110014hx0 1 0 0h01100115hx0 1 0 1h10110116hx0 1 1 0h00111117hx0 1 1 1h11100008hx1 0 0 0h11111119hx1 0 0 1h111001110hx1 0 1 0h000110111hx1 0 1 1h001100112hx1 1 0 0h010001113hx1

15、 1 0 1h100101114hx1 1 1 0h000111115hx1 1 1 1h00000003.7 74ls138譯碼器74ls138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74s138和 54/74ls138 兩種線路結構型式，其工作原理如下：當一個選通端（g1）為高電平，另兩個選通端（ g2a和g2b）為低電平時，可將地址端（a、b、c）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。 利用 g1、g2a和g2b可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74ls138還可作數(shù)據(jù)分配器，其輸出端低電平有效。其真值表

16、如下：輸 入輸 出s1+a2a1a0100000111111110001101111111001011011111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111104.譯碼方式及地址范圍計算4.1芯片選擇內存芯片：2片6132（4k8），1片2732（4k8）eprom；8255、8259、8253各1片，3片74ls138、2片74ls484.2地址譯碼方式：采用全地址譯碼方式，采用該種方式可以避免地址沖突，確保系統(tǒng)中各芯片地址的唯一性，保證系統(tǒng)運行的流暢，同時也便于后面程序的設計。本次設計選用三片74ls138

17、譯碼器分別對ram，rom，8259a、8253、8255a進行地址譯碼。4.3各芯片端口地址4.3.1 ram,rom芯片地址：本次任務采用2片6132ram，1片2732eprom。2片ram每片有12根地址線，分別作為奇偶片，每片其尋址范圍為32k，主要用作存放中斷地址向量、程序等，則其地址應在00000h01fffh。1片2732eprom有12根地址線，尋址范圍為32k，主要用于存放初始程序、及相關參數(shù)，則其地址應在ff000hfffffh。a19-a16a15-a12a11-a8a7-a4a3-a06132ram偶片最小00000000000000000000最大000000011

18、11111111110奇片最小00000000000000000001最大000000011111111111112732eprom最小11111111000000000000最大111111111111111111112732eprom地址：ff000h-fffffh 偶片：00000h-01ffeh6132ram地址 00000h-01fffh 奇片：00001h-01fffh4.3.2 8259、8253、8255端口地址設計：8259、8253、8255的端口地址只需8位地址線，則可在00hffh中選擇。8259有兩個端口，8253、8255有四個端口，其地址見下表： 8259a端口地

19、址表8259aa7a6a5a4a3a2a1a0端口地址a0=00000000000ha0=10000000101h 8259a端口地址：00h-01h 8253端口地址表8253a7a6a5a4a3a2a1a0端口地址通道00001010014h通道10001010115h通道20001011016h控制口0001011117h 8253端口地址：14h-17h 8255a端口地址表8255aa7a6a5a4a3a2a1a0端口地址a口0000100008hb口0000100109hc口000010100ah控制口000010110bh 8255a端口地址：08h-0bh 4.3.3中斷向量表

20、中斷序號ir0ir1ir2功能調用90h91h92h矢量地址0240h-0243h0244h-0247h0248h-024bh 5.接口電路設計5.1電路設計5.1.1 8253電路設計 5.1.1.1計數(shù)值的確定8086系統(tǒng)的主頻為5mhz，由于時鐘周期過短會使led顯示計數(shù)值刷新頻率過高，導致看不出led顯示的變化，因此必須使用8253降低時鐘頻率，此頻率定位2hz，固可算出8253計數(shù)值為：n=5mhz2hz=2500000由于8253一個計數(shù)器最大計數(shù)65535，所以要將兩個計數(shù)器串聯(lián)才可達到要求的時鐘頻率。因此將計數(shù)器0的out0接到計數(shù)器1的clk1上，并且設置計數(shù)器1的計數(shù)值為2

21、500，計數(shù)器2的計數(shù)值為1000。任務要求醉倒計數(shù)值為20，設置計數(shù)器2的計數(shù)值為20。5.1.1.2 工作方式確定為使led顯示觀察方便，應將led的刷新頻率固定與一個值，首選工作方式三，其產(chǎn)生的方波可以滿足要求，使out1定時向8259發(fā)送中斷請求信號，所以對計數(shù)器0和計數(shù)器1均選用工作方式三。計數(shù)器二只需在計數(shù)完成時發(fā)送中斷請求信號，可以將其設置為工作方式二。 8253相關參數(shù)表計數(shù)值間隔時間通道025000.5s通道11000通道22010s5.2計數(shù)電路設計5.2.1電路簡圖pa0pa1pa2pa3 8255pa4pa5pa6pa774ls4874ls485.2.2 電路原理任務要

22、求顯示最大為20的計數(shù)值，需要2個led顯示器，分別顯示個位和十位，數(shù)據(jù)的傳輸通過8255的a口輸出，pa1-pa3傳個位數(shù)據(jù)，pa4-pa7傳十位數(shù)據(jù)，兩組數(shù)據(jù)口分別接在兩個74ls48譯碼器上，通過譯碼將數(shù)據(jù)在共陰極led數(shù)碼管上顯示出來。5.3總電路設計（見圖紙）5.4初始化程序-8255初始化程序-mov al,10000000 b ；8255初始化，a口，工作方式0，輸出out 0bh,al -8259初始化程序-mov al,00010011 b ；8259初始化，icw1：上升沿有效，單片out 00h,almov al,10010000 b ；icw2：設置中斷類型號為90ho

23、ut 01h,almov al,00000001 b ；icw4out 01h,almov al,11111000 b ；ocw1：只對ir0，ir1，ir2響應out 01h,al-8253初始化程序-mov al,00110111b ；8253初始化out 17h,al設置計數(shù)器0，工作方式3，bcd計數(shù)，計數(shù)值為2500mov al,00hout 14h,almov al,25hout 14h,almov al,01110111bout 17h,al設置計數(shù)器1，工作方式3，bcd計數(shù)，計數(shù)值為1000mov al,00hout 15h,almov al,10hout 15h,almov

24、 al,10010001 b設置計數(shù)器2，工作方式2，bcd計數(shù)，計數(shù)值為20out 17h,almov al,20hout 16h,al6.程序設計6.1程序流程圖關中斷地址填寫中斷ir0,ir1,ir2入口地址8253，8259，8255初始化將cl中數(shù)值傳至al，通過al寫入8255，并通過a口輸入led顯示計數(shù)值開中斷中斷源提供中斷延時期間led不刷新計數(shù)值鎖存8253計數(shù)器2的clk2當前計數(shù)值病傳至cx響應中斷，獲取中斷向量 ir2中斷 ir1中斷 ir0中斷結束6.2系統(tǒng)程序及相關子程序（見附錄）7.小結通過8253對系統(tǒng)時鐘周期的轉換，由計數(shù)器out2輸出的方波影起的中斷使系統(tǒng)

25、運行中斷程序對8255的a口數(shù)據(jù)刷新，從而可以清晰的看到led顯示數(shù)值的變化過程。當計數(shù)完結時，再由計數(shù)器out3輸出中斷信號從而結束程序，推出計數(shù)。這里在8259上附加一個觸發(fā)開關從而可以實現(xiàn)延時程序。整個系統(tǒng)總開管設置在8086的reset線上。整個設計中遇到很多困難，在老師和同學的幫助下，查閱資料，將這些問題一一解決，當然還存在很多問題，這也是需要不斷思考和改進的事情。附錄一（主程序）data segmentdata endsstack segment stacksta dw 50 dup(?)top equ length stastack endscode segmentassume

26、cs：code,ds：data,es：data,ss：stackstart： mov ax,data mov ds,ax cli ；關中斷 cld mov ax,0 ；填寫中斷向量表 mov es,ax mov di,90h*4 mov ax,offset int0填寫90h中斷地址 stosw mov ax,seg int0 stosw mov di,91h*4 mov ax,offset int1填寫91h中斷地址 stosw mov ax,seg int1 stosw mov di,92h*4 mov ax,offset int2填寫92h中斷地址 stosw mov ax,seg in

27、t2 stosw mov al,00110111b ；8253初始化 out 17h,al設置計數(shù)器0，工作方式3，bcd計數(shù)，計數(shù)值為2500 mov al,00h out 14h,al mov al,25h out 14h,al mov al,01110111b out 17h,al設置計數(shù)器1，工作方式3，bcd計數(shù)，計數(shù)值為1000 mov al,00h out 15h,al mov al,10h out 15h,al mov al,10010001 b設置計數(shù)器2，工作方式2，bcd計數(shù)，計數(shù)值為20 out 17h,al mov al,20h out 16h,al mov al,1

28、0000000 b ；8255初始化，a口，工作方式0，輸出 out 0bh,al mov al,00010011 b ；8259初始化，icw1：上升沿有效，單片 out 00h,al mov al,10010000 b ；icw2：設置中斷類型號為90h out 01h,al mov al,00000001 b ；icw4 out 01h,al mov al,11111000 b ；ocw1：只對ir0，ir1，ir2響應 out 01h,alsti ；開中斷a1： jump a1 ；循環(huán)等待done： mov ax,4c00hint 21hcode endsend start附錄二（中斷子程序）（1）iro中斷程序：退出程序int0 proc farjmp done（2）ir1中斷程序：延時作用