西安電子科技大學(xué)機電院微機原理課程設(shè)計

1、微機原理課程設(shè)計 學(xué) 院 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 自動化 姓 名 * 學(xué) 號 * 指導(dǎo)教師 千博 董瑞軍 一、微元課程設(shè)計1.1 課程設(shè)計的意義微機原理是國家教育部規(guī)定的計算機專業(yè)、電子信息專業(yè)、自動化專業(yè)、機電一體化等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程。課程設(shè)計涉及8086CPU的指令系統(tǒng)、匯編語言及程序設(shè)計、存儲器組成、8259A中斷控制器以及8253可編程定時計數(shù)器的編程與應(yīng)用等內(nèi)容,是將所學(xué)知識融會貫通的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。為了培養(yǎng)學(xué)生分析問題、獲取信息和綜合應(yīng)用知識的能力。1.2 課程設(shè)計的目的通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉微機系統(tǒng)在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中的應(yīng)用，了解計算機技術(shù)和控制技術(shù)對現(xiàn)代科技事業(yè)

2、發(fā)展的作用，能夠綜合運用所學(xué)的微機原理知識和控制理論知識為專業(yè)學(xué)習(xí)服務(wù)，并使學(xué)生受到必要的基本技能的訓(xùn)練，有助于學(xué)生綜合能力和整體素質(zhì)的提高。為微機軟硬件開發(fā)和分析設(shè)計各種自動控制系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。1.3課程設(shè)計的要求 （一）設(shè)計微處理器8088最小系統(tǒng)；熟練掌握Protel99電路圖設(shè)計功能設(shè)計8088最小系統(tǒng)電路，也可以是其他型號的微處理器 1.基本要求了解工具軟件在課程設(shè)計中的作用。掌握Protel99電路圖設(shè)計功能。熟練掌握工具軟件設(shè)計8088最小系統(tǒng)電路。2.重點、難點重點：設(shè)計時鐘電路、總線電路、存儲器（ROM和RAM）電路。難點：設(shè)計譯碼電路。（二）設(shè)計微機接口應(yīng)用電路；1設(shè)計溫

3、度檢測A/D變換接口電路2設(shè)計D/A變換接口電路驅(qū)動直流電機3設(shè)計步進(jìn)電機控制電路 1.基本要求了解模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)模變換電路的原理。掌握繪圖軟件繪圖技術(shù)。熟練掌握工具軟件設(shè)計8088系統(tǒng)接口電路設(shè)計。2.重點、難點重點：用0809設(shè)計8位溫度檢測A/D變換接口電路。用0832設(shè)計8位D/A變換接口電路完成直流電機速度控制難點：用5255和8253設(shè)計步進(jìn)電機控制電路。（三）打印電路圖，撰寫設(shè)計報告（論文）要求學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計的微機系統(tǒng)電路：1.打印電路圖，2.寫出設(shè)計報告（論文）。論文中必須明確設(shè)計出存儲器（ROM和RAM）的地址分配，以及I/O接口地址分配。二、 設(shè)計思路系統(tǒng)采用8088最

4、小方式工作，在這種方式下，存儲器或者I/O口讀寫的信號都有8088產(chǎn)生。開始工作時8284提供時鐘信號，復(fù)位信號和準(zhǔn)備好信號。3片74LS373鎖存器和一片74LS245雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器形成總線邏輯電路和最小系統(tǒng)工作電路。2片2764和2片6264形成16KB的ROM和16KB的RAM。溫度采集電路用AD590采集溫度信號并送入0809進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。使用8259對EOC信號進(jìn)行中斷控制。然后將系統(tǒng)數(shù)據(jù)送入0832進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換。定時計數(shù)器8253對步進(jìn)電機進(jìn)行計數(shù)，使用8255并行接口來控制步進(jìn)電機,還有鍵盤部分使用8255以及2片74LS373和倆個數(shù)碼管等元件組成。 系統(tǒng)各模塊地址空間分配：存

5、儲器模塊： ROM 2764: FC000HFFFFFH RAM 6264: 00000H-03FFFHAD變換模塊： ADC0809：000H007H 8259：008H009H直流電機模塊： DAC0832：00AH步進(jìn)電機模塊：8253：00CH00FH8255:010H013H鍵盤顯示模塊： 8255:014H017H三、 總體介紹3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計： 3.1.1 8088芯片介紹1.8088芯片簡介： 圖3.1.1 8088芯片8088為40條引線、雙列直插式封裝。8088有最小組態(tài)（單微處理器組成的小系統(tǒng)）和最大組態(tài)（多處理器系統(tǒng)）兩種工作模式，大部分引腳在兩種組態(tài)下功能是一樣的

6、，只有8根引腳的名稱及功能不同（24腳31腳）。下面介紹各個引腳的功能：2.8088引腳介紹：（1）與工作模式無關(guān)的引腳 AD7-AD0（雙向，三態(tài)）：低8位地址/數(shù)據(jù)的復(fù)用引腳線。在總線周期的T1狀態(tài)時，作為地址總線輸出低8位地址；在其他T狀態(tài)時，作為雙向數(shù)據(jù)總線輸出低8位數(shù)據(jù)。T1狀態(tài)輸出地址時，需要鎖存器進(jìn)行地址鎖存。 A15-A8（輸出，三態(tài)）：高8位地址總線。在讀寫存儲器或I/O端口的整個周期中，均輸出高8位地址總線。 A19/S6-A16/S3（輸出，三態(tài)）：分時復(fù)用的地址/狀態(tài)信號線。在總線周期的T1狀態(tài)，表現(xiàn)為高4位地址總線，而在其他狀態(tài)時，用來輸出狀態(tài)信息。需要地址鎖存器對T

7、1狀態(tài)時的地址進(jìn)行鎖存。MN/MX（輸入）：工作方式控制線。接+5V時，8088工作在最小方式；接地時，8088工作在最大方式。RD（輸出，三態(tài)）：讀信號，低電平有效。有效時表示CPU正在執(zhí)行從存儲器或I/O端口輸入的操作。NMI（輸入）：非可屏蔽中斷請求輸入信號，上升沿有效。出現(xiàn)有效信號時，CPU在執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，立即進(jìn)行中斷處理。INTR（輸入）：可屏蔽中斷請求輸入信號，高電平有效。CPU在每條指令的最后一個時鐘周期對INTR進(jìn)行測試，以決定現(xiàn)行指令結(jié)束后是否響應(yīng)中斷。RESET（輸入）：系統(tǒng)復(fù)位信號，高電平有效（至少保持4個時鐘周期） CPU，清除IP、DS、ES、SS、PSW、指令隊

8、列；該信號結(jié)束后，CPU從存儲器的0FFFFH地址開始讀取和執(zhí)行指令。READY（輸入）：準(zhǔn)備好信號，來自存儲器或I/O接口的應(yīng)答信號，高電平有效。該信號有效時，表示存儲器或I/O接口準(zhǔn)備就緒。TEST（輸入）：測試信號，低電平有效。若為高電平，則CPU繼續(xù)處于等待狀態(tài)，直到出現(xiàn)低電平時，CPU才執(zhí)行下一條指令。（2）最小方式下的引腳 INTA（輸出）：CPU發(fā)向中斷控制器的中斷響應(yīng)信號。在相鄰的兩個總線周期中輸出兩個負(fù)脈沖。ALE（輸出）：地址鎖存允許信號，高電平有效。當(dāng)ALE信號有效時，表示地址線上的地址信息有效，將地址信息鎖存到地址鎖存器中。DEN（輸出，三態(tài)）：數(shù)據(jù)允許信號，低電平有效

9、。DEN信號有效時，表示允許74LS245數(shù)據(jù)收發(fā)器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。DT/R（輸出，三態(tài)）：數(shù)據(jù)收/發(fā)信號，用來控制數(shù)據(jù)傳送方向。DT/R為低電平時，CPU接收數(shù)據(jù)；DT/R為高電平時，CPU發(fā)送數(shù)據(jù)。IO/M（輸出，三態(tài)）：訪問存儲器或I/O端口的控制信號。IO/M為高電平時，表示訪問I/O端口；IO/M為低電平時，表示訪問存儲器。WR（輸出，三態(tài)）：寫信號，低電平有效。當(dāng)WR有效時，表示CPU正在執(zhí)行向存儲器或I/O端口的輸出操作。HOLD（輸入）：系統(tǒng)中其他總線主控設(shè)備向CPU請求總線使用權(quán)的總線申請信號，高電平有效。HLDA（輸出）：CPU對系統(tǒng)中其他總線主控設(shè)備請求總線使

10、用權(quán)的應(yīng)答信號，高電平有效。SSO：系統(tǒng)狀態(tài)信號。在最小模式下，它與IO/M、DT/R共同組合反映當(dāng)前總線周期執(zhí)行的是什么操作。在最大模式下，該引腳輸出恒為高電平。 3.1.2 最小系統(tǒng)總線設(shè)計 圖3.1.2最小總線系統(tǒng)設(shè)計圖3.2 存儲器設(shè)計3.2.1 2764芯片介紹 1.2764芯片簡介： 圖3.2.1 2764芯片 2764是8K*8字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持電流為35mA，讀出時間最大為250nS，28腳雙列直插式封裝。 2. 2764芯片引腳介紹 A0-A12：13根地址輸入線。用于尋址片內(nèi)的8K個存儲單元。 D0D7：8根雙向數(shù)

11、據(jù)線，正常工作時為數(shù)據(jù)輸出線。編程時為數(shù)據(jù)輸入線。 OE：輸出允許信號。低電平有效。當(dāng)該信號為0時，芯片中的數(shù)據(jù)可由D0D7端輸出。 CE：選片信號。低電平有效。當(dāng)該信號為0時表示選中此芯片。 PGM:編程脈沖輸入端。對EPROM編程時，在該端加上編程脈沖。讀操作時該信號為1。 VPP：編程電壓輸入端。編程時應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對VPP的值要求的不一樣，可以是+12.5V，+15V，+21V，+25V等。3.2764的工作方式：正常工作（只讀）時，Vpp=Vcc=+5V,PGM=+5V。 編程時，Vpp+25V（高壓），PGM端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。3.2.2 6264芯片

12、16264芯片簡介： 圖3.2.2 6264芯片 6264是一種靜態(tài)存儲器，其容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯采用CMOS工藝制造2.6264引腳介紹 A12A0：地址線，可尋址8KB的存儲空間。 D7D0：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。 OE：讀出允許信號，輸入，低電平有效。 WE：寫允許信號，輸入，低電平有效。CS1：片選信號1，輸入，在讀/寫方式時為低電平。 CS2：片選信號2，輸入，在讀/寫方式時為高電平。 VCC：+5V工作電壓。GND：信號地。36264的工作方式： 寫入：當(dāng)WE和CE1為低電平，且OE和CE2為高電平時，數(shù)據(jù)輸入 緩沖器打開，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7D0寫入被選中的存儲單元。

13、讀出：當(dāng)OE和CE1為低電平，且WE和CE2為高電平時，數(shù)據(jù)輸出緩 沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7D0上。 保持：當(dāng)CE1為高電平，CE2為任意時，芯片未被選中，處于保持狀 態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。WECS1CS2OED0-D7001X寫入1010讀出X00X高阻X11XX10X注：共兩片6264，第一片所占地址為00000H01FFFH，第二片所占地址為02000H03FFFH。共兩片2764，第一片所占地址為FC000HFDFFH和第二片所占地址為FE000HFFFFFH。 3.2.3 存儲器設(shè)計電路 圖3.2.3 存儲器設(shè)計電路圖3.3 8位溫度AD變換接口電路 3.3.1 A

14、DC0809芯片1ADC0809芯片簡介： 圖3.3.1 ADC0809芯片ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。2ADC0809的引腳介紹： IN0IN7：8路模擬電壓輸入； ALE： 地址鎖存信號，用來鎖存ADDAADDC路地址，上升沿有效； ADDA/B/C：8路地址線，ADDA為最低位，ADDC為最高位； D0D7：8位數(shù)字信號輸出； CLK： 時鐘信號(10K1.2M)； VREF：基準(zhǔn)電壓，VREF(+) 接VCC，VRE

15、F (-)接地； START：轉(zhuǎn)換啟動信號； EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號； OE：輸出允許信號:1允許; 0禁止，數(shù)據(jù)線高阻；3.ADC0809的工作原理 當(dāng)負(fù)啟動轉(zhuǎn)換脈沖到來時，逐次逼近寄存器清0之后，在CLK時鐘脈沖同步下, 該寄存器從高位開始計數(shù)；第一個CLK時鐘脈沖同步下，使寄存器輸出1000 0000B，經(jīng)8位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓v0：若v0 > vi : 比較器輸出負(fù)電平，控制電路使寄存器輸出01000000B；若v0< vi : 比較器輸出正電平，控制電路使寄存器輸出11000000B；即第一個CLK時鐘決定了D7=1/0如此，第8個CLK時鐘脈沖后，便將vi轉(zhuǎn)換成

16、了與之對應(yīng)的D7D0；轉(zhuǎn)換結(jié)束, V0=Vi , 比較器輸出0電平，控制電路立即輸出一個低電平作為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，使寄存器輸出鎖存到緩沖器中，從而得到輸出數(shù)字量；3.3.2 AD590芯片1.AD590芯片簡介 圖3.3.2 AD590電路符號 AD590是電流輸出型兩端溫度傳感器，它是AD公司利用PN結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器（熱敏器件）。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。2.AD590使用方法AD590的輸出電流為I=(273+T)A(T為攝氏溫度),因此測量的電壓V為(273+T)A ×10K= (2.73+T/100)V。為了

17、將電壓測量出來又需使輸出電流I不分流出來,我們使用電壓追隨器其輸出電壓V2等于輸入電壓V。由于一般電源供應(yīng)較多零件之后,電源是帶雜波的,因此我們使用齊納二極體作為穩(wěn)壓零件,再利用可變電阻分壓,其輸出電壓V1需調(diào)整至2.73V。3.3.3 溫度變換接口電路：圖3.3.3 ADC0809溫度變換接口電路3.4 DA變換接口電路3.4.1 DAC0832芯片1.DAC0832芯片簡介 圖3.4.1 DAC0832芯片 D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。它由倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、運算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。2.DAC0832引腳

18、介紹D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯)；ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存；XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時，D

19、AC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V；VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V；AGND：模擬信號地；DGND：數(shù)字信號地。3.DAC0832的工作原理DAC0832中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，它的鎖存信號為ILE；第二級鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號為傳

20、輸控制信號。因為有兩級鎖存器，DAC0832可以工作在雙緩沖器方式，即在輸出模擬信號的同時采集下一個數(shù)字量，這樣能有效地提高轉(zhuǎn)換速度。此外，兩級鎖存器還可以在多個D/A轉(zhuǎn)換器同時工作時，利用第二級鎖存信號來實現(xiàn)多個轉(zhuǎn)換器同步輸出。3.4.2 直流伺服電機 1.直流伺服電機簡介及工作原理 直流伺服電機本身就是直流電動機。其工作原理與一般直流電動機的工作原理完全相同。其工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上的，電磁力的大小與電機中的氣隙磁場成正比。2. 直流伺服電機的調(diào)速 由直流電機的基本原理分析得到：         n=

21、(uIaRa)/Ce 式中：n電樞的轉(zhuǎn)速，r/min；     u電樞電壓； Ia 電樞電流；      Ra電樞電阻； 由此可知，調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速有三種方法：(1)改變電樞電壓u： 調(diào)速范圍較大，直流伺服電機常用此方法調(diào)速；(2)變磁通量：改變激磁回路的電阻Rf以改變激磁電流If，可以達(dá)到改變磁通量的目的；調(diào)磁調(diào)速因其調(diào)速范圍較小常常作為調(diào)速的輔助方法，而主要的調(diào)速方法是調(diào)壓調(diào)速。若采用調(diào)壓與調(diào)磁兩種方法互相配合，可以獲得很寬的調(diào)速范圍，又可充分利用電機的容量。(3)在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻Rt：，此時有

22、n=uIa(Ra+Rt)/ Ce 此法轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，而且電阻上的銅耗較大，辦法并不經(jīng)濟，很少使用。3.4.3 直流電機驅(qū)動電路 圖3.4.2 直流電機驅(qū)動電路3.5 步進(jìn)電機的控制3.5.1 8255芯片1.8255芯片簡介 圖3.5.1 8255芯片 8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設(shè)連接時的中間接口電路。 2.8255引腳介紹 RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清

23、除，所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/CS=0時,表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊;/CS=1時,8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低跳變沿時,即/RD產(chǎn)生一個低脈沖且/CS=0時,允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低跳變沿時,即/WR產(chǎn)生一個低脈沖且/CS=0時,允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，

24、控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。 PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個8位的I/O鎖存器，一個8位的輸入輸出緩沖器。 PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設(shè)定而分成2個4位的端口， 每個4位的端口包含一個4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。 A1,A0:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。 CSA0A1選中端口000端口A001端口B010端口

25、C011方式控制端口1XX未選中 3.8255工作方式3種工作方式可用軟件編程對控制口設(shè)置來指定。三種基本的工作方式為： 方式0基本的輸入輸出。相當(dāng)于三個獨立的8位簡單端口；各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，但不能同時實現(xiàn)輸入及輸出；C端口可以是一個8位的簡單接口，也可以分為兩個獨立的4位端口；方式1選通輸入輸出方式。A口和B口仍作為兩個獨立的8位輸入/輸出數(shù)據(jù)通道，可單獨連接外設(shè)；C口要有6位(分成兩個3位)分別作為A口和B口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，其余2位仍可工作在方式0；聯(lián)絡(luò)信號線已經(jīng)定義，不能由用戶改變。A口、B口在作為輸入和輸出時的選通信號不同。方式2雙向傳送方式。只有A端口可工作在方

26、式2下；雙向輸入輸出方式-可以既作為輸入口，又作為輸出口；PC6、7作為輸出的聯(lián)絡(luò)信號，PC4、5作為輸入的聯(lián)絡(luò)信號，PC3仍作為中斷請求信號；其余三根可用作方式0，也可用作B口方式1的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線。4.8255的初始化8255的初始化工作包括兩個方面：一是將方式控制字寫入8255的控制寄存器；二是使輸出口輸出初始化狀態(tài)。 3.5.2 8253芯片 1.8253芯片簡介 圖3.5.2 8253芯片 intel8253是NMOS工藝制成的可編程計數(shù)器/定時器，有幾種芯片型號，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計數(shù)速率有所差異。 2.8253芯片引腳介紹CS：片選信號，低電平有效； RD：讀信

27、號，低電平有效；WR：寫信號，低電平有效 CLK ： 時鐘脈沖輸入 GATE ：門控信號輸入 OUT ：定時輸出A1、A0：端口選擇信號A0A1端口00CNT001CNT110CNT211控制寄存器3.8253的工作方式 方式0：計數(shù)結(jié)束時中斷 方式1：可重復(fù)觸發(fā)的單脈沖觸發(fā)器 方式2：頻率發(fā)生器（能自動裝入計數(shù)初值） 方式3：方波發(fā)生器（用的最多的方式） 方式4：軟件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器 方式5：硬件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器4.8253的初始化流程 8253的初始化有兩種方法：一是依次初始化各計數(shù)器；二是先寫所有計數(shù)器控制字，再寫入初值。3.5.3 步進(jìn)電機1.步進(jìn)電機簡介 圖3.5.3 步進(jìn)電

28、機電路符號 步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 2.步進(jìn)電機工作原理 通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向

29、一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動。 3.步進(jìn)電機的工作方式 本設(shè)計中電機線圈由四相組成，BA,BB,BC,BD，驅(qū)動方式為兩相激磁方式，個線圈通電順序如下表：順序 相BABBBCBD01100101102001131001表中首先向BA-BB線圈中輸入驅(qū)動電流，接著為BB-BC,BC-BD,BD-BA相順序從0到1稱為一步，電機軸將轉(zhuǎn)過18度，01234則

30、稱為通電一周，轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過72度，若循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作，電機便連續(xù)的轉(zhuǎn)動起來，而進(jìn)行相反的通電順序如4321將使電機同速反轉(zhuǎn)。通電一周的周期越短，即驅(qū)動頻率越高，則電機轉(zhuǎn)速越快，但步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因為它每走一步需要一定的時間，若信號頻率過高，可能導(dǎo)致電機失步，甚至只在原步顫動。3.5.4 步進(jìn)電機控制電路圖3.5.4 步進(jìn)電機控制電路 3.6 鍵盤與顯示電路 3.6.1 鍵盤簡介及其工作原理介紹 圖3.6.1 鍵盤電路符號 鍵盤按找接口原理可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，這兩種鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟

31、件來實現(xiàn)鍵盤的定義和識別。鍵盤一般都是矩陣排列，行和列分別接微機的輸出、輸入端口，每個鍵都跨接在某行和某列上，當(dāng)鍵按下時，該行與該列短路。輸入的端口線一般都通過電阻上拉至高電平。識別鍵盤上的閉合鍵，常用的方法有行掃描法和行反轉(zhuǎn)法。 3.6.2 七段數(shù)碼管 1.數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 圖3.6.2 數(shù)碼管電路符號 七段數(shù)碼管由八個發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0-9，字符A-F。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 2.數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極(二極管正端)連接在一起。通常，公共陽極接高電平(一般接電源)，其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則

32、該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極(二極管負(fù)端)連接在一起。通常，公共陰極接低電平(一般接地)，其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 3.數(shù)碼管的接口顯示方式： 存器靜態(tài)接口：用最簡單的鎖存器輸出接口，再利用OC門加以驅(qū)動的LED接口。動態(tài)顯示接口：動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時間。 3.6.3 鍵盤與顯示電