微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)2

1、瀏南鼻諛護(hù)f易微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：生產(chǎn)流水線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：郭志敏學(xué)號(hào): 06120105專業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)同組姓名:郭堯堯、何偉指導(dǎo)教師：范軼彥設(shè)計(jì)時(shí)間：2010.142010.1.10指導(dǎo)老師意見：評(píng)定成績(jī):簽名：日期：摘要當(dāng)代計(jì)算機(jī)是微電子學(xué)與計(jì)算數(shù)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。微電子學(xué)的基本元件及其集成電路構(gòu)成了他的硬件基礎(chǔ)；而計(jì)算數(shù)學(xué)的計(jì)算方法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則構(gòu)成計(jì)算機(jī)的軟件基礎(chǔ)。自從1945年底世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC誕生以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)取得了異常迅猛的發(fā)展。由電子管、晶體管、集成電路以至第四代的超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，都與微電子技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)，且以所采用的邏輯元

2、件作為劃分每代的標(biāo)志。計(jì)算機(jī)正是大規(guī)模集成電路孕育的產(chǎn)物。微型計(jì)算機(jī)被廣泛地用于數(shù)值計(jì)算和工業(yè)控制之中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中最為普遍的應(yīng)用系統(tǒng)。 他的任務(wù)是采集生產(chǎn)過程中的工況參數(shù)并經(jīng)過A/ D轉(zhuǎn)換器送入內(nèi)存儲(chǔ)器，CPU將再對(duì)這些參數(shù)、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和處理，如數(shù)字濾波、量綱變換、儀表誤差修正、數(shù)字顯示、 越限報(bào)警、打印制表等功能 。若再配上輸出 通道就可以方便地組 成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)為一生產(chǎn)流水線監(jiān)控系統(tǒng)， 每當(dāng)一定數(shù)目的產(chǎn)品下線，該系統(tǒng)能發(fā) 出提示信息；根據(jù)需要，系統(tǒng)能給出當(dāng)天已生產(chǎn)產(chǎn)品的總的數(shù)量。利用KK1+開關(guān)模擬流水線上通過的產(chǎn)品，每按動(dòng)一次開關(guān)就相當(dāng)于有一個(gè)產(chǎn)

3、品下線； 現(xiàn)要求 每當(dāng)有若干個(gè)（自定）產(chǎn)品下線，系統(tǒng)給出提示信息，同時(shí)發(fā)出提示聲音。另外, 根據(jù)需要，管理者可隨時(shí)察看當(dāng)天已經(jīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。關(guān)鍵字：流水線發(fā)聲中斷本次設(shè)計(jì)分工如下：1何偉同學(xué)負(fù)責(zé)需求分析，確定對(duì)系統(tǒng)的綜合要求，總結(jié)設(shè)計(jì)思想，寫出相 應(yīng)的算法。2. 郭堯堯同學(xué)負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖，設(shè)計(jì)硬件電路圖，硬件連圖。3. 郭志敏同學(xué)負(fù)責(zé)詳細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)芯片引腳的功能、流程圖和算法編寫相應(yīng) 的匯編程序。4. 綜合了解8255芯片的工作原理和主要功能，結(jié)合 TDN微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱以 及自行設(shè)計(jì)的外圍檢測(cè)電路，制作一個(gè)能測(cè)量某流水線工件個(gè)數(shù)， 并顯示報(bào)警的 簡(jiǎn)易檢測(cè)裝置。目錄1、需求分析5

4、.1.1 設(shè)計(jì)題目5.1.2設(shè)計(jì)要求5.1.3設(shè)計(jì)目的5.1.4開發(fā)環(huán)境5.2、系統(tǒng)總體框架圖6.2.1系統(tǒng)框圖6.2.2系統(tǒng)流程圖.7.3模塊設(shè)計(jì)與分析 8.3.1主程序模塊.8.3.2小鍵盤模塊9.3.3顯示模塊103.4定時(shí)模塊113.5中斷處理模塊114調(diào)試分析125用戶說明125.1連線圖125.2電子發(fā)生器程序流程圖 136試驗(yàn)結(jié)果157總結(jié)1.58參考文獻(xiàn)151、需求分析1.1設(shè)計(jì)題目生產(chǎn)流水線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)要求1. 采用模擬計(jì)數(shù)裝置，自行設(shè)計(jì)外圍電路，將光電檢測(cè)開關(guān)的色標(biāo)信號(hào)（代替工件） 送給TDN微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱中的 8253進(jìn)行計(jì)數(shù)。2. 設(shè)計(jì)一生產(chǎn)流水線監(jiān)控系統(tǒng)，每

5、當(dāng)一定數(shù)目的產(chǎn)品下線，該系統(tǒng)能發(fā)出提示信息； 根據(jù)需要，系統(tǒng)能給出當(dāng)天已生產(chǎn)產(chǎn)品的總的數(shù)量。3. 利用KK1+開關(guān)模擬流水線上通過的產(chǎn)品，每按動(dòng)一次開關(guān)就相當(dāng)于有一個(gè)產(chǎn)品下線；現(xiàn)要求每當(dāng)有若干個(gè)（自定）產(chǎn)品下線，系統(tǒng)給出提示信息，同時(shí)發(fā)出提示聲音（使發(fā)聲器發(fā)聲，持續(xù)時(shí)間3秒鐘）。另外，根據(jù)需要，管理者可隨時(shí)察看當(dāng)天已經(jīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。根據(jù)需要，需選擇的芯片有8254，8259；其他參數(shù)可運(yùn)行 check.exe程序查詢。1.3設(shè)計(jì)目的系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)利用 TDN微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱以及自行設(shè)計(jì)的外圍檢測(cè)電路，制作一個(gè)能測(cè)量某流水線工件個(gè)數(shù)，并顯示報(bào)警的簡(jiǎn)易檢測(cè)裝置。光電開光的引線說明及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：實(shí)驗(yàn)箱

6、中，8255 的地址為 60H、61H、62H、63H，8253 的地址為 40H、41H、42H、43H。對(duì) 用戶開放的引腳如圖： 中斷控制采用系統(tǒng)總線上的 IR6 （中斷向量地址：0038H-003BH ）實(shí) 現(xiàn)。1.4開發(fā)環(huán)境生產(chǎn)流水線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境如下：硬件條件：微機(jī)， SUPERPRO編程器、GAL、EEPROM芯片,TEC-2000教學(xué)機(jī)；軟件條件：監(jiān)控程序 MONITOR、交叉匯編程序、GAL邏輯的設(shè)計(jì)開發(fā)軟件 FM軟件。2、系統(tǒng)總體框架圖2.1系統(tǒng)框圖顯示模塊小鍵盤模塊LED顯示緩沖的值鍵盤讀入的數(shù)主控模塊秒脈沖定時(shí)模塊8253/8254圖2-1系統(tǒng)框圖2.2系統(tǒng)流程

7、圖總體流程圖（圖4-1）開始關(guān)中斷初始化 PCI_INTCSR替換INTR中斷矢量，打開屏蔽位設(shè)置8254工作方式并裝入計(jì)數(shù)初 值。設(shè)置8255工作方式開中斷關(guān)中斷恢復(fù) PCI_INTCSTINTR中斷矢量和中斷屏蔽字開中斷返回DOS結(jié)束圖2-2流程圖匚匚窗CSAlAoCLK2OUT：GATE2CLK1GATE1OUTi3模塊設(shè)計(jì)與分析3.1主程序模塊主控模塊是系的核心模塊，對(duì)8253/8254、8255進(jìn)行初始化，設(shè)置中斷向量， 掃描鍵盤根據(jù)按鍵值作相應(yīng)的處理。intel8253是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器，有幾種芯片型號(hào)，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計(jì)數(shù)速率有所差

8、異，例如 8253 ( 2.6MHz),8253-5(5MHz)8253內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之 間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器0L。執(zhí)行部件實(shí)際上是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖

9、 存器OL用來鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對(duì)此進(jìn)行讀操作。順便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來用。DtD6D5DdD3D2DlDOCLGOOVTCGATEDGHT圖3-1 8253 引腳圖3.2小鍵盤模塊小鍵盤模塊送入主控模塊的子功能模塊。 由軟件和硬件實(shí)現(xiàn)，硬件上由小鍵 盤和8255互連，將小鍵值由8255送入主控模塊。軟件上使用行掃描法獲得鍵值 并送回主控模塊。本課題只考慮去抖動(dòng)。執(zhí)行一個(gè)約 10ms的延時(shí)程序后再掃描 鍵盤，若F0=1表示真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)影響。實(shí)現(xiàn)代碼如下:KEYROC NEARPUSH CXMOV DX,PB

10、55RELEA:IN AL,DXKST:MOV AL,82HOR AL,0F8HMOV DX,P55CTLCMP AL,0FFHOUT DX,ALJNZ RELEAMOV AL,00HPOP AXMOV DX,PA55NOT AXOUT DX,ALMOV SI,OFFSET TABLEMOV DX,PB55MOV DI,OFFSET CHARIN AL,DXMOV CX,24OR AL,0F8HTT:CMP AX,SICMP AL,0FFHJZ NNJZ DELAYDEC CXMOV CX,0300HJZ KSTDLY:LOOP DLYADD SI,02MOV CL,08HINC DIMOV

11、AH,0FEHJMP TTSCAN1:MOV DX,PA55NN:MOV DL,DIMOV AL,AHMOV CHAR1,DLOUT DX,ALMOV AH,02HMOV DX,PB55INT 21HIN AL,DXPOP CXOR AL,0F8HJMP YANGCMP AL,0FFHDELAY: CALL DISPL YJNZ KEYNJMP KSTROL AH,1YANG:RETDEC CLKEYENDPJNZ SCAN1JMP KSTKEYN:PUSH AX3.3顯示模塊顯示模塊是將顯示緩沖區(qū)的數(shù)值送到 LED顯示的功能模塊，顯示緩沖區(qū)是 由六個(gè)字節(jié)構(gòu)成，分別保存小時(shí)的高位和低位，分鐘的

12、高位和低位，秒鐘的高位 和低位。硬件上由六個(gè)LED構(gòu)成，軟件上由掃描顯示的方法實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)代碼如下：DISPLAY PROC NEARMOV CX,77FFHLED52:CALL DISUPLOOP LED52DISUP:PUSH CXMOV DI,OFFSET MIN1MOV CL,01DISUP1: MOV AL,0MOV DX,PORTBITOUT DX,ALMOV AL,DIMOV BX,OFFSET LEDXLATMOV DX,PORTSEGOUT DX,ALMOV AL,CLMOV DX,PORTBITOUT DX,ALMOV BX,35HDELAY1:DEC BXJNZ DELAY

13、1CMP CL,20HJZ DISUP2INC DISHL CL,1JMP DISUP1DISUP2: POP CXRETDISPLAY ENDP3.4定時(shí)模塊定時(shí)模塊是為8259提供中斷請(qǐng)求信號(hào)的。由一片 8253實(shí)現(xiàn)，選用定時(shí)器 0#,工作在方式3,由于時(shí)鐘應(yīng)該1秒走動(dòng)一次，所以輸出值應(yīng)為1S，其輸出信 號(hào)可作為8259的中斷請(qǐng)求信號(hào)。功能：就是在有多個(gè)中斷源的系統(tǒng)中，接受外部的中 斷請(qǐng)求，并進(jìn)行判斷，選中當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求，再將此請(qǐng)求送到cpu的INTR端;當(dāng)cpu響應(yīng)中斷并進(jìn)入中斷子程序的處理過程后，中斷控制器仍負(fù)責(zé)對(duì)外部中斷請(qǐng)求的管 理。3.5中斷處理模塊中斷原理按動(dòng)KK1開關(guān)

14、，當(dāng)按下10次時(shí)，調(diào)用延時(shí)子程序產(chǎn)生中斷。中斷過程示意圖如下（圖2-1）中斷請(qǐng)求現(xiàn)1行程廠CUP響應(yīng)中斷序,V點(diǎn)丿1中斷返回rJ 1中 斷 服 務(wù)圖3-2中斷過程示意圖4調(diào)試分析本設(shè)計(jì)的難度就是在調(diào)試過程中遇到跟理論原理不一樣的結(jié)果，在實(shí)際操作的過程中，遇到了很多打挑戰(zhàn)，其中在每個(gè)芯片的管腳的認(rèn)識(shí)上來看， 要嚴(yán)謹(jǐn)慎重每個(gè)管腳的功能要嚴(yán)格按照要求。由于動(dòng)手能力不足，所以在遇 到問題都要考慮很久才能從根本上去解決。其中遇到最大的問題是，我盲目 地把整個(gè)電路連接好之后，發(fā)現(xiàn)電路不能正常工作，結(jié)果在老師的指導(dǎo)下， 發(fā)現(xiàn)由于連接的大意，沒有把相關(guān)的芯片連上電源。后來通過自己以及同組 同學(xué)的共同努力下終于

15、把問題解決了，并能演示成功。5用戶說明5.1連線圖本系統(tǒng)采用了一塊8254可編程間隔定時(shí)器芯片，一快 8259A和一塊8255 芯片。其中利用8254控制程序中的中斷控制，從而控制電子發(fā)聲單元發(fā)聲。用 8254的計(jì)數(shù)通道1作為計(jì)數(shù)器，用于產(chǎn)品的計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)通道 2作為定時(shí)器，定 時(shí)為3S。當(dāng)計(jì)數(shù)通道1的OUT腳出現(xiàn)0到1的跳變的時(shí)候，將啟動(dòng)計(jì)數(shù)通道 2 開始定時(shí)，而計(jì)數(shù)通道2定時(shí)階段將控制計(jì)數(shù)通道1停止計(jì)數(shù)，只有其定時(shí)結(jié)束 并停止定時(shí)階段才可再次啟動(dòng)計(jì)數(shù)通道 1開始計(jì)數(shù)。8255是控制8254中的GATE1開關(guān)。連線圖如下（圖5-1） 1 卜tLUOUIICU3IE- 一IE- 一i上=j17圖

16、5-1連線圖5.2電子發(fā)生器程序流程圖開蛤裳入頻率表和時(shí)間表起始地址取出頻聿值計(jì)算出計(jì)數(shù)初值井裝人計(jì)數(shù)SM取出演奏相對(duì)時(shí)間值調(diào)用薙時(shí)子程序曲個(gè)悟針遞増V tVt卜:ft:L-b：DOS圖5-2電子發(fā)生設(shè)計(jì)流程圖6試驗(yàn)結(jié)果按設(shè)計(jì)的接線圖連接好元件以后，在通過CHECK.EXE程序獲得本機(jī)端口號(hào)，然后修改已編寫好的final.asm程序，編譯運(yùn)行，得到final.exe,在DOS下運(yùn)行final.exe，按動(dòng)KK1開關(guān)，產(chǎn)生中斷，顯示出“ 01020304050607080910”該數(shù)字代表連續(xù)的產(chǎn)品下線 ）當(dāng)?shù)竭_(dá)10 后，產(chǎn)生3秒蜂鳴聲（10個(gè)產(chǎn)品下線后的提示）。測(cè)試結(jié)果如下圖（圖5-1）E :

17、 Final 01020304050607680910 01E：6-1測(cè)試結(jié)果圖7總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備非常充分，從網(wǎng)絡(luò)和圖書館查找了很多資料。另外，從實(shí)驗(yàn)課基礎(chǔ)知識(shí)入手，認(rèn)真閱讀任務(wù)書和電子鐘設(shè)計(jì)要求，制定計(jì)劃。第一步，分析課程題目，先把設(shè)計(jì)要求搞明白，反復(fù)考慮后，確定大概的步驟。第二步，查找資料掌握相應(yīng)指令具體用法，為后面寫程序奠定基礎(chǔ)。第三步，寫程序，這是最重要的步驟，也是最難的步驟。根據(jù)相關(guān)資料，把每一個(gè)語句 寫出來，有一些從網(wǎng)上找到或者將書中程序直接寫進(jìn)去，然后慢慢理解貫通， 變成自己的程序。程序?qū)懽鬟^程是和同學(xué)一起完成的，可以相互學(xué)習(xí)。第四步，程序調(diào)試，整理修改，完成試驗(yàn)報(bào)告。本

18、來以為這是比較簡(jiǎn)單的步驟?？墒?，事實(shí)證明，這一步也很難，在所有程序完成后，準(zhǔn)備寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。我調(diào)試的程序出現(xiàn)了錯(cuò)誤沒有得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不得不花時(shí)間重新整理，計(jì)算誤差。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。 使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別 是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步8參考文獻(xiàn)1趙樹升，趙雪梅.現(xiàn)代微機(jī)原理及接口技術(shù)M，北京：清華大學(xué)出版社， 2008.82周明德.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用（第5版）M，北京：清華大學(xué)出版社，2007.13西安唐都科教儀器公司.32位微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程.

19、2005年4西安唐都科教儀器公司.32位微機(jī)原理與接口技術(shù)用戶手冊(cè).2005年辛沁園春雪北國(guó)風(fēng)光， 千里冰封， 萬里雪飄。望長(zhǎng)城內(nèi)外，惟余莽莽；大河上 下，頓失滔滔。山舞銀蛇，原馳蠟象，欲與天公試 比高。須晴日，看紅裝素裹，分外妖嬈。 江山如此多嬌，引無數(shù)英雄競(jìng)折腰。惜秦皇漢武，略輸文采；唐宗宋 祖，稍遜風(fēng)騷。一代天驕，成吉思汗，只識(shí)彎弓射 大雕。俱往矣，數(shù)風(fēng)流人物， 還看今朝。/ II克出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂， 今天下三分，益州疲弊，此誠(chéng)危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠(chéng)宜開張圣聽，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟