硬件課設(shè)實驗報告-自動售貨機

1、硬件課程設(shè)計報告課題名稱 :自動售貨機班級:計科 2014-02 班姓名:周志星學(xué)號:08143088指導(dǎo)教師 :馬海波2016年 12月 27日目錄摘要11. 設(shè)計簡介21.1設(shè)計步驟及要求21.2設(shè)計題目21.3設(shè)計背景21.4面臨問題21.5解決方案31.6設(shè)計思想32. 設(shè)計任務(wù)及要求32.1實驗?zāi)康?2.2具體要求32.3使用硬件43. 總體方案與說明43.1流程設(shè)計43.1.1系統(tǒng)程序模塊43.1.2系統(tǒng)流程圖44. 硬件框圖與說明54.1DAC0832 芯片54.2可編程外圍接口芯片 8255A74.3128 × 64 字符液晶顯示器94.4可編程定時計數(shù)器 82541

2、15.電路原理圖與說明135.18254 定時電路135.2LCD 顯示電路145.3總的電路146.軟件流程圖147.實驗代碼及注釋158.結(jié)論與體會188.1實驗成果188.1.1實驗線路圖188.1.2實驗結(jié)果188.2實驗體會189.參考文獻18摘要在日常的生活中， 為了方便人群， 在人群活動較多的地方放置自動售貨機，解決了人群的需求，自動售貨機里包括多種商品，若需要購買貨物，選擇自己所需的商品，按下確定鍵，付款后及購買成功。通過使用自動售貨機， 解放了人力資源的同時， 為人們提供了便利，同時由于自動售貨機是集中調(diào)配，統(tǒng)一管理，使其成為新時期電子產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)實社會的體現(xiàn)之一。關(guān)鍵詞普通開

3、關(guān) 8255A 芯片 8254 芯片 DAC0832芯片 LCD 液晶顯示器1 設(shè)計簡介1.1 設(shè)計步驟及要求課程安排1. 指導(dǎo)老師布置任務(wù)，學(xué)生選題2. 系統(tǒng)總體設(shè)計3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計4. 系統(tǒng)調(diào)試5. 設(shè)計報告6. 檢查、評定、總結(jié)1.2 設(shè)計題目自動售貨機1.3 設(shè)計背景在日常的生活中， 為了方便人群， 在人群活動較多的地方放置自動售貨機，解決了人群的需求，自動售貨機里包括多種商品，若需要購買貨物，選擇自己所需的商品， 按下確定鍵，付款后及購買成功。通過使用自動售貨機，解放了人力資源的同時，為人們提供了便利，同時由于自動售貨機是集中調(diào)配，統(tǒng)一管理，使其成為新時期電子產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)實社會的體現(xiàn)

4、之一。1.4 面臨問題1. 如何實時反應(yīng)所購商品變化2. 如何利用 8254 上升沿下降沿實現(xiàn)定時轉(zhuǎn)動電機3. 如何將商品顯示在 LCD顯示屏上1.5 解決方案1. 利用 8255A B口作為輸入端口實時讀取開關(guān)控制信息，即所購商品。2. 將級聯(lián)后的 8254out1 端口連至 8255A輸入口，通過讀取輸入口數(shù)據(jù)，判斷 8254 處于高低點平狀態(tài)。3. 將漢字寫入系統(tǒng)根據(jù)開關(guān)讀取狀態(tài)實時顯示漢字在LCD液晶顯示屏。1.6 設(shè)計思想該系統(tǒng)通過 8255A芯片的 B 口作為輸入口，實時采集用戶從開關(guān)輸入的狀態(tài)，當(dāng)K2 開關(guān)未閉合表示用戶選擇完畢，此時顯示用戶選擇的商品，通過LCD液晶顯示屏顯示商

5、品名稱，并循環(huán)此過程，不斷的顯示用戶選擇的商品。8254 芯片定時一秒，輸出口通入8255A B口不斷讀取 PB3位狀態(tài)，在高電平時，實現(xiàn)跟蹤，低電平時通過0832芯片給電機寫 FF 電機轉(zhuǎn)動。每一種商品對應(yīng)一種轉(zhuǎn)速。2 設(shè)計任務(wù)與要求2.1 實驗?zāi)康?. 復(fù)習(xí) 8255 芯片， 8254 芯片工作原理及使用方法2. 學(xué)會使用 128×64 字符液晶顯示屏3. 鍛煉小規(guī)模邏輯電路設(shè)計4. 提高分析、解決問題的能力2 2 具體要求本系統(tǒng)需要實時提供用戶購買商品服務(wù)，客戶在通過 K0,K1 開關(guān)選擇實驗商品時，顯示屏顯示商品，按下K2 鍵即確認購買鍵，電動機根據(jù)所選商品轉(zhuǎn)動， 不同商品為

6、了區(qū)分， 使其設(shè)置為不同的電動機轉(zhuǎn)速。2.3 使用硬件8255A芯片 8254 芯片 DAC0832芯片 128 ×64 字符液晶顯示器3 總體方案與設(shè)計說明3.1 實驗流程設(shè)計系統(tǒng)程序模塊圖 3-1 系統(tǒng)程序模塊系統(tǒng)流程圖圖 3-2 系統(tǒng)流程圖4 硬件框圖與說明4.1DAC0832芯片1. 概述DAC0832是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個 DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、8 位 DAC寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。2. 芯片結(jié)構(gòu)圖圖

7、4-1DAC0832結(jié)構(gòu)圖*D0 D7：8 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，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效；* WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500n

8、s）有效。由 WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當(dāng) LE2為高電平時， DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2的負跳變時將數(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。4.2

9、 可編程外圍接口芯片8255A1. 概述8255A是一種通用的可編程并行I/O 接口芯片，它是為Intel系列微處理器設(shè)計配套電路，也可用于其他微處理器系統(tǒng)中。通過對它編程，芯片可工作于不同的工作方式。在微型計算機系統(tǒng)中，用8255A做接口時，通常不需要附加外部邏輯電路就可直接為CPU與外設(shè)之間提供數(shù)據(jù)通道，因此得到了極為廣泛的應(yīng)用。2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖 4-2 8255A 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖可見， 8255A由數(shù)據(jù)端口 A、B、C（期中， C口被分為 C口上半部分和 C口下半部分），A 組和 B組控制邏輯，數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀寫控制邏輯。3. 控制字8255A 具有 3 種基本工作方式。方式 0：基

10、本輸入輸出方式；方式 1：選通輸入輸出方式；方式 2：雙向總線 I/O 方式。端口 A可以工作于 3 種方式中的任一種； 端口 B 只能工作于方式 0 和方式 1，而不能工作于方式 2；端口 C常被分成 2 個 4 位端口，除了用做輸入輸出端口外， 還能用來配合 A 口和 B 口工作，為這兩個端口的輸入輸出操作提供聯(lián)絡(luò)信號。4. 工作方式方式 0 基本輸入輸出方式，它適用于不需要應(yīng)答信號的簡單輸入輸出場合。 A B C 口適用方式 1 選通輸入 / 輸出方式。在這種方式下， A 口和 B 口作為數(shù)據(jù)口，均可用于輸入或輸出方式。A B 口方式 2雙向總線方式。 A口4.3128×64

11、字符液晶顯示器1. 概述ST7920是臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形控制芯片, 它是一種內(nèi)置 128×64-12 漢字圖形點陣的液晶顯示控制模塊, 用于顯示漢字及圖形 ? 12864A-1 漢字圖形點陣液晶顯示模塊集成ST7920驅(qū)動器，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192 個中文漢字（ 16×16 點陣）、128 個字符（ 8×16 點陣）及 64×256 點陣顯示 RAM（GDRAM）。2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外形如圖圖 4-3 LCD 顯示屏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖 4-4 LCD 系統(tǒng)圖3. 工作原理12864 液晶顯示器工作于并行模式。 8 位數(shù)據(jù)線與 8255A芯片 8

12、 位數(shù)據(jù)口連接，控制口（ E、R/W、D/I ）與 8255A 芯片 C口四位相連。通過 8255A的 8 位數(shù)據(jù)空向 12864 液晶顯示器傳送數(shù)據(jù)，通過C口低四位傳送控制信號。控制口E 為使能端，高電位有效。R/W為讀寫控制，低點位為寫數(shù)據(jù)、高電位為讀數(shù)據(jù)。D/I 為數(shù)據(jù)與命令口，低電位為命令、高電位為數(shù)據(jù)。將需要顯示的地址通過數(shù)據(jù)口以命令的形式送入顯示器，再將需要顯示的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)口以數(shù)據(jù)的形式送入顯示器，即可顯示內(nèi)容。表 4-1 LCD 漢字顯示坐標(biāo) X 坐標(biāo)L88888888ine10H1H2H3H4H5H6H7HL99999999ine20H1H2H3H4H5H6H7HL88888

13、888ine38H9HAHBHCHDHEHFHL99999999ine48H9HAHBHCHDHEHFH圖 4-5 LCD 中文字庫截圖4.4可編程定時器計數(shù)器82541. 概述8254 芯片是一款使用十分廣泛的可編程定時，計數(shù)芯片，其主要功能是定時和計數(shù)的功能。我們的微機內(nèi)的動態(tài)存儲器刷新電路，系統(tǒng)日時鐘的技術(shù)以及發(fā)聲系統(tǒng)的聲源都是由8254 芯片來完成的。2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 4-6 8254 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)總線緩沖器： 數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個三態(tài)、 雙向 8 位寄存器主要作用是與 cpu 進行數(shù)據(jù)交換， 8 位數(shù)據(jù)線 D7D0與 CPU的系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接，構(gòu)成 CPU和 8254 之間信息傳送

14、的通道， CPU通過數(shù)據(jù)總線緩沖器向 8254 寫入控制命令、計數(shù)初始值或讀取計數(shù)值。讀寫邏輯：讀寫邏輯是芯片的控制部分， 編程人員通過控制信號的選擇來選擇芯片的工作方式。讀 / 寫控制邏輯用來接收 CPU系統(tǒng)總線的讀、寫控制信號和端口選擇信號，用于控制 8254 內(nèi)部寄存器的讀 / 寫操作。控制字寄存器： 控制寄存器是一個只能寫不能讀的8 位寄存器，系統(tǒng)通過指令將控制字寫入控制寄存器，設(shè)定8254 的不同工作方式。計數(shù)器：8254 內(nèi)部有三個結(jié)構(gòu)完全相同而又相互獨立的 16 位減“ 1” 計數(shù)器，每個計數(shù)器有六種工作方式， 各自可按照編程設(shè)定的方式工作。3. 工作方式（ 1）方式 0：計數(shù)到

15、 0 結(jié)束輸出正躍變信號方式。（2）方式 1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。（3）方式 2：頻率發(fā)生器方式。（4）方式 3：方波發(fā)生器。（5）方式 4：軟件觸發(fā)選通方式。（6）方式 5：硬件觸發(fā)選通方式。5 電路原理圖與說明5.1 8254定時電路圖 5-1 8254 定時電路5.2 LCD 顯示電路圖 5-2 LCD 顯示電路5.3總的電路圖 5-3 系統(tǒng)總電路6 軟件流程圖圖 6-1 軟件流程圖7 實驗代碼及注釋#include<stdio.h>charlcd46=#include<conio.h>0xC4,0xCC,0xB2,0xE8,0x20,0x31;#include

16、 "ApiExusb.h"void clear();#pragmavoid cmdsetup();comment(lib,"ApiExusb.lib")void datasetup();charlcd16=void main()0xBF,0xC9,0xC0,0xD6,0x20,0x31;charlcd260xC2,0xF6,0xB6,0xAF,0x20,0x31;charlcd360xBA,0xEC,0xC5,0xA3,0x20,0x31;右轉(zhuǎn)=byte data;int i;printf("Pressbegin!nn");anyke

17、ytogetch();PortWriteByte(0x288,lcd1i);if(!Startup()/*打datasetup();開設(shè)備*/Error!n");printf("ERROR: Open Deviceelseif(data= 1|data= 9)return;PortWriteByte(0x288,0x90);/ 通道 0 工作方式3，初值 1000cmdsetup();PortWriteByte(0x283,0x36);Sleep(10);PortWriteByte(0x280,2000%256)for(i = 0;i<6;i+);PortWriteB

18、yte(0x280,2000/256);PortWriteByte(0x288,lcd2i);PortWriteByte(0x283,0x76);/datasetup();通道 2 工作方式3，初值 Out0PortWriteByte(0x281,1000%256);elseif(data= 2|data= 10)PortWriteByte(0x281,1000/256);/ 級聯(lián)后的周期2 秒clear();PortWriteByte(0x288,0x90);while(!kbhit()cmdsetup();PortWriteByte(0x28b,0x82);Sleep(10);/* 設(shè) 8

19、255為方式 0,C口輸出 ,A口輸for(i = 0;i<6;i+)出,B 口輸入 */clear();PortWriteByte(0x288,lcd3i);PortReadByte(0x289,&data);/從 B口不斷datasetup();地讀入數(shù)據(jù)printf("%dn", data);PortWriteByte(0x290,0x00);elseif(data= 3|data= 11)if(!(data & 4) /判斷 B口輸入數(shù)據(jù) K2 是否閉合PortWriteByte(0x288,0x90);if(data = 0|data = 8

20、) /cmdsetup();根據(jù) K0 K1 由 B 口傳入數(shù)據(jù)判斷鍵值四種Sleep(10);for(i = 0;i<6;i+)PortWriteByte(0x288,0x90);cmdsetup();PortWriteByte(0x288,lcd4i);Sleep(10);datasetup();for(i = 0;i<6;i+)else /鍵 K2 按下開始電機轉(zhuǎn)動if(data = 6|data = 14)PortWriteByte(0x290,0x00);while(true)PortWriteByte(0x290,0x51);if(data = 7|data = 15)if(data8254 高電平不斷獲取& 8)/跟蹤PortWriteByte(0x290,0xFF);break;break;break;PortWriteByte(0x290,0x00);break;while(true)/ 低電平開始轉(zhuǎn)動 并不斷檢測電平PortWriteByte(0x290,0x00);Cleanup();機一個轉(zhuǎn)速/ 由 K0K1共四種轉(zhuǎn)速if(!(data & 8)鍵值給電動void clear()if(data = 4|data =