家用電器模擬控制系統(tǒng)

1、武漢理工大學華夏學院課程設(shè)計課程名稱接口技術(shù)及應(yīng)用I題目家用電器模擬控制系統(tǒng)專業(yè)班級學號姓名成績指導(dǎo)教師2013年6月28日課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名：專業(yè)班級：計算機1102指導(dǎo)教師：工作單位：信息工程系設(shè)計題目：家用電器模擬控制系統(tǒng)初始條件：1、家用電器控制原理示意圖2、TDN86/88型多功能微機實驗平臺要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）主要任務(wù)：（在規(guī)定的時間內(nèi)完成下列任務(wù)）1畫出硬件原理圖（接口芯片和外設(shè)部分）和實驗連線圖；采用TDN86/88實驗教學系統(tǒng)作為實驗平臺，利用實驗系統(tǒng)提供的8253芯片及其它器件，設(shè)計硬件原理圖（接口芯片和外設(shè)部

2、分）和實驗連線圖；使8253工作在3方式，產(chǎn)生定時時間間隔，作為計時的最小時間單位。編程實現(xiàn)4小時（實驗用60秒）延時到，接通家用電器電源，使家用電器工作。5用2位7段LED數(shù)碼管顯示時間的計時，60秒到顯示00,同時使喇叭響5秒。時間安排：（部分時間,某些工作可以重疊進行）6月24日布置題目，確定任務(wù)、查找相關(guān)資料6月25日6月27日功能分析，硬件設(shè)計，擬定實驗電路，編寫程序，調(diào)試程序、運行系統(tǒng)，6月27日下午4:00前檢查完系統(tǒng)運行6月28日答辯后撰寫設(shè)計報告。6月28日上午12：00前檢查完設(shè)計報告下午3:30前（本人）交設(shè)計報告具體要求：設(shè)計報告撰寫格式要求（按提供的設(shè)計報告統(tǒng)一格式撰

3、寫）具體內(nèi)容如下：設(shè)計任務(wù)與要求總體方案與說明硬件原理圖與說明實驗電路圖與說明軟件主要模塊流程圖源程序清單與注釋問題分析與解決方案（包括調(diào)式記錄、調(diào)式報告，即在調(diào)式過程中遇到的主要問題解決方法及改進設(shè)想）；小結(jié)與體會附錄：源程序（必須有簡單注釋）使用說明參考資料系主任簽字：指導(dǎo)教師簽字：2013年06月24日2013年06月日目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 需求分析1 HYPERLINK l bookmark16 設(shè)計題目1 HYPERLINK l bookmark18 設(shè)計任務(wù)及要求1 HYPERLINK l bookmark20 軟硬件運行環(huán)境

4、及開發(fā)工具1 HYPERLINK l bookmark22 總體方案與說明1 HYPERLINK l bookmark24 主要器材和芯片簡介1 HYPERLINK l bookmark26 2.1.1LED數(shù)碼管介紹1 HYPERLINK l bookmark30 2.1.28255A芯片介紹2 HYPERLINK l bookmark32 設(shè)計原理及方法實現(xiàn)3 HYPERLINK l bookmark34 設(shè)計原理3設(shè)計實現(xiàn)方法4家用電器模擬控制系統(tǒng)流程圖5 HYPERLINK l bookmark40 詳細設(shè)計6 HYPERLINK l bookmark42 芯片初始化6 HYPERLI

5、NK l bookmark44 8255芯片初始化6 HYPERLINK l bookmark46 8253芯片的初始化6 HYPERLINK l bookmark48 LED數(shù)碼管顯示6延時模塊設(shè)計7 HYPERLINK l bookmark58 系統(tǒng)調(diào)試及操作說明8 HYPERLINK l bookmark60 系統(tǒng)調(diào)試8 HYPERLINK l bookmark62 軟件調(diào)試8 HYPERLINK l bookmark64 硬件調(diào)試8 HYPERLINK l bookmark66 運行結(jié)果調(diào)試8 HYPERLINK l bookmark68 實驗操作說明8 HYPERLINK l boo

6、kmark70 實驗小結(jié)與體會9 HYPERLINK l bookmark72 參考文獻9 HYPERLINK l bookmark74 附錄：源程序及部分注釋10 需求分析設(shè)計題目運用所學知識設(shè)計家用電器模擬控制系統(tǒng)1.2設(shè)計任務(wù)及要求1采用TDN86/88實驗教學系統(tǒng)作為實驗平臺，利用實驗系統(tǒng)提供的8255芯片及其它器件，2.設(shè)計硬件原理圖（接口芯片和外設(shè)部分）和實驗連線圖；3使8255工作在3方式，產(chǎn)生定時時間間隔，作為計時的最小時間單位。4編程實現(xiàn)4小時（實驗用60秒）延時到，接通家用電器電源，使家用電器工作。用2位7段LED數(shù)碼管顯示時間的計時，最后顯示LED燈亮。1.3軟硬件運行環(huán)

7、境及開發(fā)工具實驗所使用的實驗開發(fā)設(shè)備是TDN86/88型多功能微機實驗平臺，它的硬件由基本系統(tǒng)、外設(shè)功能模塊和面包板實驗區(qū)三大部分，按模塊化開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計而成。另外微機一臺，一個8253芯片，導(dǎo)線若干。通過TDN86/88實驗平臺進行硬件連接，利用TDN集成開發(fā)環(huán)境進行交通信號燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計（采用8086匯編語言）、調(diào)試、運行直到滿足設(shè)計要求。總體方案與說明主要器材和芯片簡介2.1.1LED數(shù)碼管介紹LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多

8、個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。具體結(jié)構(gòu)如圖2.1。引腳排列共陽雖姑樹共M楹結(jié)構(gòu)圖2.1常見LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖(a)LED*碼管2.1.28255A芯片介紹8255A是一種可編程的I/O接口芯片，可以與MCS-51系統(tǒng)單片機以及外設(shè)直接相連，廣泛用作外部并行I/O擴展接口。8255A內(nèi)部由PA、PB、PC三個8位可編程雙向I/O口，A組控制器和B組控制器，數(shù)據(jù)緩沖器及讀寫控制邏輯四部分電路組成。8255A結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖8255A的引腳功能：數(shù)據(jù)總線（8條）：D0D7,用于傳送CPU和8255A間的數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)字。RESET：復(fù)位線，高電平有效。/CS：片選線，低電平有效。/RD

9、、/WR：/RD為讀命令線，/WR為寫命令線，皆為低電平有效。AO、A1：地址輸入線：用于選中PA、PB、PC口和控制寄存器中哪一個工作。并行I/O總線（24條）：用于和外設(shè)相連，共分三組8255A有兩個控制字：方式控制字和C口置位/復(fù)位控制字。用戶通過程序可以把這兩個控制字送到8255A的控制寄存器，以設(shè)定8255A的工作方式和C口各位狀態(tài)，具體見圖2.1。方式控制字用于設(shè)定8255A三個端口工作于什么方式，是輸入還是輸出方式。設(shè)計原理及方法實現(xiàn)設(shè)計原理系統(tǒng)要求實現(xiàn)對家用電器的模擬控制，延時60S后，家用電器開始工作，并且用數(shù)碼管來顯示時間，記錄倒數(shù)60S，用8253和8259中斷來實現(xiàn)延時

10、，用8255來輸出顯示倒計時,并在60s后輸出低電平。表2.2.18255各端口的作用A口B口C口顯示倒計時的高位顯示倒計時的低位60秒后輸出低電平時家用電器工作2.2.2設(shè)計實現(xiàn)方法本實驗設(shè)計的8255端口地址為60H63H,分別為a口，b口，c口，控制口。因此AO、Al為選片信號，所以的AO、A1引線直接接到8255的AO、A1。設(shè)計原理圖2.4如下：1PAO譽TB-JPC03D7一更一碎0A1RESET茂MsXD7XLORXLOWxaloXAIRESETIQY3系統(tǒng)總幾8255芯片ICKEJ：圖2.4設(shè)計原理圖8MKC實驗連線圖如下：2.3家用電器模擬控制系統(tǒng)流程圖圖2.6系統(tǒng)流程圖詳細

11、設(shè)計芯片初始化8255芯片初始化標志特征位為1,A、B口均采用工作方式0,A、B、C口均作輸出。MOVAL,80H;8255初始化10000000OUT63H,AL8253芯片的初始化8253選擇通道2,2個字節(jié),3工作方式，二進制計數(shù)。計數(shù)初值等于1.19MHZ除以100HZ,即11900,轉(zhuǎn)化為十六進制數(shù)2E7CH。MOVAL,0B6H;8253控制命令字10110110(0UT2接IQR7)OUT43H,ALMOVAL,7CH;給8253裝初值，產(chǎn)生10MS的方波，每當產(chǎn)生一個方波，OUT2為1,產(chǎn)生中斷IQR7OUT42H,ALMOVAL,2EHOUT42H,ALLED數(shù)碼管顯示通過匯

12、編語言編寫代碼將數(shù)據(jù)顯示到led數(shù)碼管上LED:PUSHCX;數(shù)碼管顯示數(shù)字PUSHAXMOVAX,CXMOVBL,0AHMOVAH,0DIVBL;商放在AL用a口輸出，余數(shù)放在AH用b口輸出MOVBX,OFFSETTAB;取段碼表首地址XLAT;查表得段碼OUT60H,AL;輸出(十位)顯示MOVCX,0600H;延時A2:LOOPA2MOVAL,AHMOVBX,OFFSETTABXLATOUT61H,AL;輸出（個位）顯示MOVCX,0600HA3:LOOPA3POPAXPOPCXRET3.3延時模塊設(shè)計通過匯編語言編寫代碼編寫延時1s的子程序，實現(xiàn)延時1s并在數(shù)碼管中顯示CX中的內(nèi)容。D

13、ELLAY1S:;AX、bx、cx壓入堆站寄存器PUSHAXPUSHBXPUSHCXCALLLEDMOVCX,0FFFFHD0:PUSHAX；實現(xiàn)循環(huán)POPAXLOOPD0POPCXPOPBXPOPAXRET系統(tǒng)調(diào)試及操作說明系統(tǒng)調(diào)試采用了分模塊的調(diào)試，先調(diào)試硬件中斷延時模塊，發(fā)現(xiàn)沒有延時的效果，后來采用了軟件延時的方法，來調(diào)試時間顯示模塊，發(fā)現(xiàn)時間顯示模塊能正常工作，最后在一起調(diào)試，能正常顯示，并60s后輸出低電平軟件調(diào)試在軟件調(diào)試過程中，先給CX賦值60,再調(diào)用延時1S的程序，在延時程序中，再調(diào)用數(shù)碼管顯示程序，該循環(huán)執(zhí)行完成后，CX計數(shù)器減1,進入下一次循環(huán)。硬件調(diào)試在硬件調(diào)試過程中，先

14、給CX賦值0,將其與6000比較，若大于則轉(zhuǎn)入停中斷，通知電器工作；否則開中斷，進入倒計時計數(shù)，數(shù)碼管顯示倒計時。該程序執(zhí)行完成后，CX計數(shù)器加1，進入下一次循環(huán)。運行結(jié)果調(diào)試程序加載和運行成功后，我們可以看到2位LED數(shù)碼管，從60開始顯示，采用硬件延時，依次減1，一直顯示到00,然后LED燈亮。4.2實驗操作說明按照實驗線路圖連接電路，連接前檢查測試七段數(shù)碼管是否都亮及接線是否接觸不良,t如果發(fā)現(xiàn)顯示不正常首先檢查連線是否問題，看是否是連線接觸不良，如果連線都正確就可能是實驗器材出問題，可以選擇更換LED數(shù)碼管和更換實驗器材。器材檢查和連線鏈接好后，打開編譯軟件測試端口鏈接成功后，輸入編譯

15、程序并檢查無誤，經(jīng)匯編后，連接后裝入系統(tǒng)。點擊編譯，運行，當顯示的結(jié)果與我們要達到的效果不一致時，采用單步調(diào)試，觀察寄存器中的數(shù)據(jù)和標志位的變化，以及程序中的每一行語句是否執(zhí)行，是否在寄存器中顯示出正確的數(shù)據(jù)，進一步找出錯誤的位置和解決方法。運行完程序后，注意當數(shù)碼管從60秒到顯示00時，觀察到LED燈由暗變亮，如果中途沒有出現(xiàn)運行錯誤，則實驗基本成功。實驗小結(jié)與體會一個星期的課程設(shè)計快要結(jié)束了，本次課程設(shè)計雖然短暫，但依舊讓人獲益良多。起初拿到題目后不知道從何下手，因為平時雖然學了微機接口的基礎(chǔ)知識，但對于設(shè)計題目的具體設(shè)計還是有些不清楚，而且匯編語言是一門比較使用的機器語言，運用起來對于剛

16、學不久的還是比較麻煩，所以仔細研究了題目的具體意思后，通過查閱書籍和平時的課程設(shè)計報告以及和同學的討論后，已經(jīng)有了個初步的印象，然后知道實驗的大概設(shè)計思路。雖然最后完成了實驗，但實驗過程中遇到了許多困難，比如LED燈的連線，必須細心仔細，不然容易不亮，還有在設(shè)計代碼是，必須注意代碼之間的銜接，不然容易運行錯誤，最后通過查閱資料和同學的指導(dǎo)下一步一步的慢慢將實驗逐漸完成。通過此次的課程設(shè)計，不僅鍛煉我們的動手能力和代碼設(shè)計能力，也加深了我們對微機接口知識的進一步了解，更夠活學活用融匯貫通平時所學的書本理論知識，讓人獲益良多。參考文獻1彭虎等編著微機原理與接口技術(shù)（第三版）北京：電子工業(yè)出版社，2

17、0112郭景坤，微機原理與接口技術(shù)，清華大學出版社，2011.8設(shè)計者：徐立日期：2013年6月28日附錄：源程序及部分注釋STACKSEGMENTSTACKDW64DUP(?)STACKENDSDATASEGMENTTABDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODESTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,80HOUT63H,ALMOVal,0ffhOUT62H,alMOVCX,60T0:CALLDELLAY1

18、SDECCXINCCXLOOPT0MOVAL,00H;8255初始化;燈的初始化;延時60s;調(diào)用Is延時;60s計時結(jié)束接通家用電器LED:PUSHCXPUSHAXMOVAX,CXMOVBL,0AHMOVAH,0DIVBL;數(shù)碼管顯示數(shù)字MOVBX,OFFSETTAB;商放在AL用a口輸出，余數(shù)放在AH用b口輸出;取段碼表首地址OUT62H,ALXLATOUT60H,ALMOVCX,0600HA2:LOOPA2MOVAL,AHMOVBX,OFFSETTABXLATOUT61H,ALMOVCX,0600HA3:LOOPA3POPAXPOPCXRET;查表得段碼;輸出（十位）顯示;延時;輸出（個位）顯示DELLAY1S:;延時1s的子程序，實現(xiàn)延時1s并在數(shù)碼管中顯示CX中的內(nèi)容PUSHAXPUSHBXPUS