微原課程設(shè)計(jì)

1、微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 姓 名 顏秦鑫學(xué) 號(hào) 04123075 指導(dǎo)教師 千博 董瑞軍 第一章 緒論1.1課程設(shè)計(jì)的意義：微機(jī)原理與接口技術(shù)是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在總課程體系種占有重要的位置。課程設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生更進(jìn)一步掌握微機(jī)原理及應(yīng)用課程的有關(guān)知識(shí)，加深對(duì)微機(jī)應(yīng)用的理解，以達(dá)到鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，提高動(dòng)手能力，增強(qiáng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的重要部分。1.2課程設(shè)計(jì)的目的：1.掌握8088最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法2.掌握利用8088最小系統(tǒng)完成存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)及其擴(kuò)展方法3.掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的地址空間分配及其譯碼電

2、路設(shè)計(jì)4.掌握利用8088最小系統(tǒng)完成接口設(shè)計(jì)的方法5.掌握8255、8253、0809、0832等芯片的使用方法1.3 課程設(shè)計(jì)的要求：1.構(gòu)成8088最小工作系統(tǒng)2.分別采用兩片6264和2764完成存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì)3.采用ADC0809組成8位溫度AD變換接口電路4.采用DAC0832組成8位DA變換接口電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)5.采用8255和8253組成步進(jìn)電機(jī)的控制電路 第二章 設(shè)計(jì)思路說(shuō)明2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析：系統(tǒng)要求采用8088工作于最小方式下，在這種方式中，8088CPU引腳直接產(chǎn)生存儲(chǔ)器或I/O口讀寫(xiě)的所有控制信號(hào)。首先利用8284提供時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)也提供了復(fù)位信號(hào)和準(zhǔn)備好信號(hào)。然

3、后利用3片74LS373鎖存器芯片形成20位地址總線，利用1片74LS245雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器芯片形成8位數(shù)據(jù)總線，至此形成總線邏輯電路和最小系統(tǒng)工作電路。存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)分別采用2片2764和2片6264進(jìn)行擴(kuò)展，分別形成16KB的ROM和16KB的RAM。溫度變換電路采用AD590采集溫度信號(hào)送入0809的通道進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并用8259對(duì)其產(chǎn)生的EOC信號(hào)產(chǎn)生中斷控制。將系統(tǒng)數(shù)據(jù)送入0832進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換，完成控制直流電機(jī)。系統(tǒng)的定時(shí)計(jì)數(shù)器8253完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)，采用8255并行接口控制步進(jìn)電機(jī)。以上各模塊譯碼電路均由74LS138產(chǎn)生。2.2 系統(tǒng)各模塊地址空間分配：存儲(chǔ)器模塊： ROM:F

4、C000HFFFFFH RAM:00000H03FFFH 溫度變換模塊： ADC0809：000H007H 8259：008H009H直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊： DAC0832：00AH步進(jìn)電機(jī)控制模塊： 8253：00CH00FH8255:010H013H鍵盤(pán)顯示模塊： 8255:014H017H 第三章 電路總體構(gòu)成3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 3.1.1 8088芯片介紹1.8088芯片簡(jiǎn)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，只有8根引腳的名稱及功能不

5、同（24腳31腳）。下面介紹各個(gè)引腳的功能：2.8088引腳介紹：（1）與工作模式無(wú)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(shí)，作為地址總線輸出低8位地址；在其他T狀態(tài)時(shí)，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(shí)，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(xiě)存儲(chǔ)器或I/O端口的整個(gè)周期中，均輸出高8位地址總線。 A19/S6-A16/S3（輸出，三態(tài)）：分時(shí)復(fù)用的地址/狀態(tài)信號(hào)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(shí)，用來(lái)輸出狀態(tài)信息。需要地址鎖存器對(duì)T1狀態(tài)時(shí)的地址進(jìn)行鎖存。MN

6、/MX（輸入）：工作方式控制線。接+5V時(shí)，8088工作在最小方式；接地時(shí)，8088工作在最大方式。RD（輸出，三態(tài)）：讀信號(hào)，低電平有效。有效時(shí)表示CPU正在執(zhí)行從存儲(chǔ)器或I/O端口輸入的操作。NMI（輸入）：非可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)，上升沿有效。出現(xiàn)有效信號(hào)時(shí)，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(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。CPU在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)INTR進(jìn)行測(cè)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(hào)，高電平有效（至少保持4個(gè)時(shí)鐘周期） CPU，清除IP、DS、ES、SS、PSW、指令隊(duì)列；該信號(hào)結(jié)束后，CPU從存

7、儲(chǔ)器的0FFFFH地址開(kāi)始讀取和執(zhí)行指令。READY（輸入）：準(zhǔn)備好信號(hào)，來(lái)自存儲(chǔ)器或I/O接口的應(yīng)答信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)有效時(shí)，表示存儲(chǔ)器或I/O接口準(zhǔn)備就緒。TEST（輸入）：測(cè)試信號(hào)，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(shí)，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(hào)。在相鄰的兩個(gè)總線周期中輸出兩個(gè)負(fù)脈沖。ALE（輸出）：地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)ALE信號(hào)有效時(shí)，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(hào)，低電平有效。DEN信號(hào)有效時(shí)，表示允許

8、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(hào)，用來(lái)控制數(shù)據(jù)傳送方向。DT/R為低電平時(shí)，CPU接收數(shù)據(jù)；DT/R為高電平時(shí)，CPU發(fā)送數(shù)據(jù)。IO/M（輸出，三態(tài)）：訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O端口的控制信號(hào)。IO/M為高電平時(shí)，表示訪問(wèn)I/O端口；IO/M為低電平時(shí)，表示訪問(wèn)存儲(chǔ)器。WR（輸出，三態(tài)）：寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。當(dāng)WR有效時(shí)，表示CPU正在執(zhí)行向存儲(chǔ)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(qǐng)求總線使用權(quán)的總線申請(qǐng)信號(hào)，高電平有效。HLDA（輸出）：CPU對(duì)系統(tǒng)中其他總線主控設(shè)備請(qǐng)求總線使用權(quán)的應(yīng)答信號(hào)，高電平有效。

9、SSO：系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)。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)設(shè)計(jì)圖圖3.1.2最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3.2 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)3.2.1 2764芯片介紹 1.2764芯片簡(jiǎn)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(chǔ)器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持電流為35mA，讀出時(shí)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(gè)存儲(chǔ)單元。 D0D7：8根雙向數(shù)據(jù)線，正常工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線。編程時(shí)

10、為數(shù)據(jù)輸入線。 OE：輸出允許信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由D0D7端輸出。 CE：選片信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)表示選中此芯片。 PGM:編程脈沖輸入端。對(duì)EPROM編程時(shí)，在該端加上編程脈沖。讀操作時(shí)該信號(hào)為1。 VPP：編程電壓輸入端。編程時(shí)應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對(duì)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(shí)，Vpp=Vcc=+5V,PGM=+5V。 編程時(shí)，Vpp+25V（高壓），PGM端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。3.2.2 6264芯片16264芯片簡(jiǎn)介： 圖3.2.2

11、6264芯片 6264是一種靜態(tài)存儲(chǔ)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(chǔ)空間。 D7D0：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。 OE：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。 WE：寫(xiě)允許信號(hào)，輸入，低電平有效。CS1：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為低電平。 CS2：片選信號(hào)2，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為高電平。 VCC：+5V工作電壓。GND：信號(hào)地。36264的工作方式： 寫(xiě)入：當(dāng)WE和CE1為低電平，且OE和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸入 緩沖器打開(kāi)，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7D0寫(xiě)入被選中的存儲(chǔ)單元。 讀出：當(dāng)OE和CE1為低電平，且WE

12、和CE2為高電平時(shí)，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(shí)，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(xiě)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FC000HFDFFFH和第二片所占地址為FE000HFFFFFH。 3.2.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)電路 圖3.2.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)電路3.3 8位溫度AD變換接口電路 3.3.1 ADC0809芯片1ADC0809芯片

13、簡(jiǎn)介： 圖3.3.1 ADC0809芯片ADC0809是美國(guó)國(guó)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(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)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(hào)，用來(lái)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(hào)輸出； CLK： 時(shí)鐘信號(hào)(10K1.2M)； VREF：基準(zhǔn)電壓，VREF(+) 接VCC，VREF (-)接地； START：轉(zhuǎn)換啟

14、動(dòng)信號(hào)； EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)； OE：輸出允許信號(hào):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(dòng)轉(zhuǎn)換脈沖到來(lái)時(shí)，逐次逼近寄存器清0之后，在CLK時(shí)鐘脈沖同步下, 該寄存器從高位開(kāi)始計(jì)數(shù)；第一個(gè)CLK時(shí)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(gè)CLK時(shí)鐘決定了D7=1/0如此，第8個(gè)CLK時(shí)鐘脈沖后，便將vi轉(zhuǎn)換成了與之對(duì)應(yīng)的D7D0；轉(zhuǎn)換結(jié)束, V

15、0=Vi , 比較器輸出0電平，控制電路立即輸出一個(gè)低電平作為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，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(jiǎn)介 圖3.3.2 AD590電路符號(hào) 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(guó)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(cè)量的電壓V為(273+T)A ×10K= (2.73+T/100)V。為了將電壓測(cè)量出來(lái)又需使輸出電流I不分流

16、出來(lái),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 溫度變換接口電路3.4 8位DA變換接口電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)3.4.1 DAC0832芯片1.DAC0832芯片簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。2.DAC0832引腳介紹D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TT

17、L電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；CS：片選信號(hào)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(xiě)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(shí)，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(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)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(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變

18、化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開(kāi)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(hào)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(hào)地；DGND：數(shù)字信號(hào)地。3.DAC0832的工作原理DAC0832中有兩級(jí)鎖存器，第一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器，它的鎖存信號(hào)為ILE；第二級(jí)鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號(hào)為傳輸控制信號(hào)。因?yàn)橛袃杉?jí)鎖存器，DA

19、C0832可以工作在雙緩沖器方式，即在輸出模擬信號(hào)的同時(shí)采集下一個(gè)數(shù)字量，這樣能有效地提高轉(zhuǎn)換速度。此外，兩級(jí)鎖存器還可以在多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作時(shí)，利用第二級(jí)鎖存信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)轉(zhuǎn)換器同步輸出。3.4.2 直流伺服電機(jī) 1.直流伺服電機(jī)簡(jiǎn)介及工作原理 直流伺服電機(jī)本身就是直流電動(dòng)機(jī)。其工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)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(jī)中的氣隙磁場(chǎng)成正比。2. 直流伺服電機(jī)的調(diào)速 由直流電機(jī)的基本原理分析得到：         n=(uIaRa)/Ce 式中：n電樞

20、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(jī)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(jī)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(jī)的容量。(3)在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻Rt：，此時(shí)有n=uIa(Ra+Rt)/ Ce

21、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(jì)，很少使用。3.4.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.4.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.5 步進(jìn)電機(jī)的控制電路3.5.1 8255芯片1.8255芯片簡(jiǎn)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(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)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(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)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(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式

22、。CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊;/CS=1時(shí),8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/RD產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/CS=0時(shí),允許8255通過(guò)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(xiě)入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/WR產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)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(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳

23、送。 PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器，一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。 PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)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(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。 A1,A0:地址選擇線,用來(lái)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C011方式控制端口1XX未選中

24、 3.8255工作方式3種工作方式可用軟件編程對(duì)控制口設(shè)置來(lái)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(gè)獨(dú)立的8位簡(jiǎn)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(shí)實(shí)現(xiàn)輸入及輸出；C端口可以是一個(gè)8位的簡(jiǎn)單接口，也可以分為兩個(gè)獨(dú)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(gè)獨(dú)立的8位輸入/輸出數(shù)據(jù)通道，可單獨(dú)連接外設(shè)；C口要有6位(分成兩個(gè)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(hào)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(shí)的選通信號(hào)不同。方式2雙向傳送方式。只有A端口可工作在方式2下；雙向輸入輸出方式-可以既

25、作為輸入口，又作為輸出口；PC6、7作為輸出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，PC4、5作為輸入的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，PC3仍作為中斷請(qǐng)求信號(hào)；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(gè)方面：一是將方式控制字寫(xiě)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(jiǎn)介 圖3.5.2 8253芯片 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)速率有所差異。 2.8253芯片引腳介紹CS：片選信號(hào)，低電平有效； RD：讀信號(hào)，低電平有效；WR：寫(xiě)信號(hào)，低

26、電平有效 CLK ： 時(shí)鐘脈沖輸入 GATE ：門(mén)控信號(hào)輸入 OUT ：定時(shí)輸出A1、A0：端口選擇信號(hào)A0A1端口00CNT001CNT110CNT211控制寄存器3.8253的工作方式 方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)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(dòng)裝入計(jì)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(hào)發(fā)生器 方式5：硬件觸發(fā)的選通信號(hào)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(jì)數(shù)器；二是先寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫(xiě)入初值。3.5.3 步進(jìn)電機(jī)1.步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介 圖3.5.3 步進(jìn)電機(jī)電路符號(hào) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信

27、號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)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(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 2.步進(jìn)電機(jī)工作原理 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角

28、度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.步進(jìn)電機(jī)的工作方式 本設(shè)計(jì)中電機(jī)線圈由四相組成，BA,BB,BC,BD，驅(qū)動(dòng)方式為兩相激磁方式，個(gè)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(dòng)電流，接著為BB-BC,BC-BD,BD-BA相順序從0到1稱為一步，電機(jī)軸將轉(zhuǎn)過(guò)18度，01234則稱為通電一周，轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過(guò)72度，

29、若循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作，電機(jī)便連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，而進(jìn)行相反的通電順序如4321將使電機(jī)同速反轉(zhuǎn)。通電一周的周期越短，即驅(qū)動(dòng)頻率越高，則電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因?yàn)樗孔咭徊叫枰欢ǖ臅r(shí)間，若信號(hào)頻率過(guò)高，可能導(dǎo)致電機(jī)失步，甚至只在原步顫動(dòng)。3.5.4 步進(jìn)電機(jī)控制電路圖3.5.4 步進(jìn)電機(jī)控制電路 3.6 鍵盤(pán)與顯示電路 3.6.1 鍵盤(pán)簡(jiǎn)介及其工作原理介紹 圖3.6.1 鍵盤(pán)電路符號(hào) 鍵盤(pán)按找接口原理可分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)，這兩種鍵盤(pán)的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤(pán)主要是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤(pán)主要是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的定義和識(shí)別。鍵盤(pán)一

30、般都是矩陣排列，行和列分別接微機(jī)的輸出、輸入端口，每個(gè)鍵都跨接在某行和某列上，當(dāng)鍵按下時(shí)，該行與該列短路。輸入的端口線一般都通過(guò)電阻上拉至高電平。識(shí)別鍵盤(pán)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(hào) 七段數(shù)碼管由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0-9，字符A-F。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 2.數(shù)碼管工作原理共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極(二極管正端)連接在一起。通常，公共陽(yáng)極接高電平(一般接電源)，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)

31、發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)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(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個(gè)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(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)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(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)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(lái)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(jiǎn)單的鎖存器輸出接口，再利用OC門(mén)加以驅(qū)動(dòng)的LED接口。動(dòng)態(tài)顯示接口：動(dòng)態(tài)顯示是

32、一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，各數(shù)碼管分時(shí)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(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)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(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。采用動(dòng)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(jiǎn)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(shí)，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。 3.6.3 鍵盤(pán)與顯示電路 圖3.6.3 鍵盤(pán)與顯示電路第四章 模塊設(shè)計(jì)方法分析4.1 模塊一：最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8088是一塊具有40個(gè)引腳的集成電路，為減少引腳，許多引腳分時(shí)復(fù)用功能。本設(shè)計(jì)

33、中8088最小方式系統(tǒng)主要由8088CPU時(shí)鐘發(fā)生器8284、地址鎖存器74LS373及數(shù)據(jù)總線收發(fā)器74LS245組成。由于地址與數(shù)據(jù)、狀態(tài)線分時(shí)復(fù)用，系統(tǒng)中需要地址鎖存器。地址鎖存信號(hào)ALE控制74LS373的LE，用74LS373鎖存器產(chǎn)生地址總線；用74LS245收發(fā)器產(chǎn)生緩沖的數(shù)據(jù)總線。8088的DEN信號(hào)作為74LS245的輸出允許信號(hào)，僅當(dāng)DEN為低電平時(shí)，允許數(shù)據(jù)經(jīng)74LS245進(jìn)行傳送；8088的DT/R信號(hào)用來(lái)控制數(shù)據(jù)傳送的方向，接至74LS245的引腳DT/R。當(dāng)DT/R1時(shí)，CPU向數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)DT/R0時(shí)，則CPU接收來(lái)自系統(tǒng)總線上的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)線連至內(nèi)存及I/

34、O接口，需用數(shù)據(jù)總線收發(fā)器作驅(qū)動(dòng)。在控制總線一般負(fù)載較輕，不需要驅(qū)動(dòng)，故直接從8088引出。8088工作在最小模式，此時(shí)8088CPU提供所有的總線控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器、I/O接口的選擇。4.2 模塊二：存儲(chǔ)器設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)分別采用兩片2764和6264進(jìn)行字?jǐn)U展，采用全譯碼方式，地址總線的每個(gè)引腳都用作單元選擇線參與譯碼，每一個(gè)存儲(chǔ)器單元有唯一確定的地址。擴(kuò)展的原則是：每個(gè)芯片的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線并聯(lián)，僅片選端分別引出，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)芯片占據(jù)不同的地址范圍。分別構(gòu)成了16KB的ROM和16KB的RAM。4.3 模塊三：溫度變換接口設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用AD590采集溫度，由前述AD590的工作原理可知，其輸出電流為I=(273+T)A(T為攝氏溫度),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。接下來(lái)使用差動(dòng)放大器其輸出Vo為（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，輸出電壓接ADC0809轉(zhuǎn)換器，由前述ADC0809的工作原理我們不難