微機原理與接口設(shè)計課程設(shè)計

數(shù)字轉(zhuǎn)速表微機系統(tǒng)與接口技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計目的.建立微機系統(tǒng)概念，加深對微機系統(tǒng)的認識，提高微機系統(tǒng)應(yīng)用能力、.進一步學(xué)習(xí)和掌握微機設(shè)計方法，通過應(yīng)用程序的編寫和調(diào)試，學(xué)習(xí)程序的調(diào)試方法。.進一步熟悉微機典型接口芯片的使用、接口及外部設(shè)備與系統(tǒng)的連接方法，掌握基本微機系統(tǒng)的應(yīng)用。二、設(shè)計題目微機系統(tǒng)與接口技術(shù)課程設(shè)計數(shù)字轉(zhuǎn)速表三、設(shè)計要求.以8086/8088CPU為主題單元，構(gòu)建微機應(yīng)用單元。.進行應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計，畫出電路原理圖和線路連接圖。.進行應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計，畫出軟件流程圖，寫出主要控制程序。.根據(jù)實驗條件進行微機應(yīng)用系統(tǒng)的部分模擬調(diào)試工作，寫出調(diào)試說明。.整理課程設(shè)計說明書，列出參考文獻（5種以上）。列出使用的元件和設(shè)備清單。完成定時器8253及中斷控制器8259的實驗，分別寫出實驗報告。目錄TOC\o"1-5"\h\z目錄 1\o"CurrentDocument"摘要 1…\o"CurrentDocument"一、硬件設(shè)計 2..\o"CurrentDocument"設(shè)計方案 2.\o"CurrentDocument"傳感器的選擇 2.\o"CurrentDocument"所需硬件及介紹 2.\o"CurrentDocument"微處理器8088 2.\o"CurrentDocument"顯示器8255A 3\o"CurrentDocument"定時器8253 4.\o"CurrentDocument"中斷器8259 5.\o"CurrentDocument"譯碼器74LS138 6.\o"CurrentDocument"霍爾傳感器 6.\o"CurrentDocument"電路原理圖 7.\o"CurrentDocument"線路連接圖 8.\o"CurrentDocument"二、軟件設(shè)計 8..\o"CurrentDocument"軟件原理圖 8.\o"CurrentDocument"8253的軟件設(shè)計 9.\o"CurrentDocument"8259的初始化及中斷 1.1\o"CurrentDocument"8255的顯示 1.2三、模擬程序 13轉(zhuǎn)速顯示程序 1.3\o"CurrentDocument"報警系統(tǒng) 1.5\o"CurrentDocument"四、總結(jié) 16\o"CurrentDocument"五、元件與設(shè)備清單 1.6\o"CurrentDocument"參考文獻 17\o"CurrentDocument"附錄 1.7#摘要數(shù)字轉(zhuǎn)速表是機械行業(yè)必備的儀器之一，在各個領(lǐng)域中都必不可少，其結(jié)構(gòu)簡單，品種多樣，常用來測定電機的轉(zhuǎn)速、線速度或頻率。大多常用的為手持離心式數(shù)字轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速測量方法有F/V轉(zhuǎn)換和頻率運算。其中F/V轉(zhuǎn)換數(shù)字轉(zhuǎn)速表，由轉(zhuǎn)速傳感器和表頭（顯示器）組成。目前常用的轉(zhuǎn)速傳感器，大多輸出脈沖信號，只要通過頻率電流轉(zhuǎn)換就能與電壓電流輸入型的指針表和數(shù)字表匹配，或直接送PLC。在顯示精度、可靠性、成本和使用靈活性上有一定要求時，就可直接采用脈沖頻率運算型轉(zhuǎn)速儀（即頻率運算）。頻率運算方法，有定時計數(shù)法（測頻法）、定數(shù)計時法（測周法）和同步計數(shù)計時法。定時計數(shù)法（測頻法）在低速測量時誤差較大；定數(shù)計時法（測周法）在高速測量時誤差較大；同步計數(shù)計時法綜在整個測量范圍都達到了很高的精度，大多測量轉(zhuǎn)速儀表基本都采用同步計數(shù)計時法。本說明書所設(shè)計的數(shù)字轉(zhuǎn)速表采用光電傳感器并運用 8088CPU微處理器，通過8253計數(shù)器0定時向8259發(fā)送中斷，計數(shù)器1對傳感器發(fā)出的電脈沖計數(shù)，再通過軟件編程對數(shù)據(jù)處理模擬實現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)速表的部分功能, 8255A的數(shù)碼管顯示來實現(xiàn)顯示轉(zhuǎn)速數(shù)值，LED燈的亮滅表示是否在合適的轉(zhuǎn)速范圍。關(guān)鍵詞：數(shù)字轉(zhuǎn)速表8088微處理器8253定時器中斷器8255并行接口一、硬件設(shè)計設(shè)計方案霍爾傳感器測得轉(zhuǎn)速的電脈沖信號，通過 8253計數(shù)器0定時向8259發(fā)送中斷信號并且由計數(shù)器1對傳感器輸出的脈沖計數(shù)，對數(shù)據(jù)處理后通過8255控制數(shù)碼管輸出轉(zhuǎn)速的大小。再結(jié)合汽車行駛時轉(zhuǎn)速應(yīng)保持在各個檔位下的 1250轉(zhuǎn)/分左右，實現(xiàn)當(dāng)大于某一上限值時，提醒加檔，當(dāng)小于某一下限值時，提醒減檔的功能(即報警系統(tǒng))。傳感器的選擇(1)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器：以磁電感應(yīng)為基本原理來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的?；魻杺鞲衅魇瞧渲械囊环N。(2)光電傳感器：由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，并借助光電元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。(3)電渦流式傳感器：利用電渦流產(chǎn)生磁場時，傳感器測量到磁場中的被測物發(fā)生位移變化并根據(jù)轉(zhuǎn)軸上突起或者凹陷時數(shù)量來計算轉(zhuǎn)速。(4)電感開關(guān)式傳感器：電動機轉(zhuǎn)動，金屬片隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，每次接近電感式開關(guān)時，電感式開關(guān)的振蕩器產(chǎn)生的電磁信號的減弱或消失，信號放大后傳遞轉(zhuǎn)速數(shù)顯上，從數(shù)顯上讀出轉(zhuǎn)速本次設(shè)計采用霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速。所需硬件及介紹8088CPU,并行接口8255A,定時器8253,中斷器8259,74LS138譯碼器及LED燈，霍爾傳感器。微處理器80888088是一個Intel以8086為基礎(chǔ)的微處理器，二者內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，均由兩個獨立的工作部件組成，一個是執(zhí)行部件EU,另一個是總線接口部件BIU。不同則在于8088的指令隊列是4字節(jié)，8086的是6字節(jié)和8088外部數(shù)據(jù)總線是8位，8086外部數(shù)據(jù)總線是16位。本次課設(shè)所用到的8088的引腳如下圖。

1GA2<D VCCAD15 D7AD14 D<5破口 8088 sAD12 D4ADU D3ADIC D2AD9 DIAD8 DOAOAlA2IXTEl RDz<tatO.MA7ASCLK A5A4A332圖18088引腳圖其中D0?D7為數(shù)據(jù)輸送端，通過A0,A1,A2可設(shè)置芯片的控制字，WR、RD為讀寫操作，IO/M控制訪問方式（I/O總線或存儲器），A3?A7接譯碼器即A3,A4,A5對應(yīng)譯碼器的A,B,C輸入端，IO/M、A6及A7控制使能端，INTR與INTA接中斷器的INT與市TA引腳。顯示器8255A8255A具有三個獨立的輸入/輸出端口，每個端口的并行數(shù)據(jù)寬度為8位。三個端口為A端口、B端口和C端口，可分別與不同的外設(shè)進行數(shù)據(jù)交換，并實現(xiàn)了外設(shè)與CPU間的數(shù)據(jù)傳遞。其具有通用性強，使用靈活的特點。8255A在使用前要設(shè)置方式控制字，選才？A、B、C三個端口各自的工作方式，共有三種。方式0:基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分別設(shè)置成輸入或輸出。方式1:選通輸入輸出方式，此時接口和外圍設(shè)備需聯(lián)絡(luò)信號進行協(xié)調(diào)，只有A口和B口可以

工作在方式1,此時C口的某些線被規(guī)定為A口或B口與外圍設(shè)備的聯(lián)絡(luò)信號，余下的線只有基本的I/O功能，即只工作在方式0o方式2:雙向輸入輸出方式，只有A口可以工作在這種方式，該I/O線即可輸入又可輸出，此時C□有5條線被規(guī)定為A口和外圍設(shè)備的雙向聯(lián)絡(luò)線，C口剩下的三條線可作為B口方式1的聯(lián)絡(luò)線，也可以和B□一起方式0的I/O線。8255A的引腳圖如下。17AO VCCA1D0DI PA7D2 PA6D3 PA5D4 PA4D5 PA3D6 PA2D7 8255ApaiPAOPC7PC6PC5 PB7PC4 PB6PC3 PBSPC2 PB4PCI PB3PCO PB2PB1PBOWR亞CS GXD35162427282923為223121321332:1343S4369101137123S133914401520, 41二019IS-7 Jh—丁圖28255A引腳圖其中D0?D7為數(shù)據(jù)輸送端，通過A0,A1可設(shè)置芯片的控制字，WR、RD為讀寫操作，CS為片選端口，接譯碼器Y2,PB0?PB2接三個數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速。定時器82538253為可編程定時/計數(shù)器，其主要功能：一片8253上有3個獨立的16位計數(shù)器通道，可作為定時器與計數(shù)器使用；每個計數(shù)器都可設(shè)定為按照二進制或BCD碼計數(shù)；每個通道有6種工作方式，可由程序設(shè)置和改變。這種定時電路功能較

強，使用靈活。在使用時需對8253設(shè)置控制字。8253的弓I腳圖如下82^3VCCWRRDCLKO82^3VCCWRRDCLKIGATE2GATE1CLK1OUT2OUT1圖38253引腳圖其中D0~D7為數(shù)據(jù)輸送端，CS為片選端口接譯碼器Y1,通過A0,A1可設(shè)置芯片的控制字，WR、RD為讀寫操作，將8253的計數(shù)器0用作定時即CLK0接8259中斷IR0,8253的計數(shù)器1用作計數(shù)即CLK1接霍爾傳感器的輸出端。中斷器82598259A是一種可編程中斷控制器，對外部中斷進行控制和管理。過程為：接

受外部的中斷請求；確定當(dāng)前級別最高的的中斷請求， 并送至CPU的INTR弓|腳;CSVCCWRRDIR7D7IR6D6CSVCCWRRDIR7D7IR6D6IR5D5IR4D4IR3~ 8259D3IR2D2IR1D1IRODOAOTnTaGNDint圖48259引腳圖其中D0~D7為數(shù)據(jù)輸送端，CS為片選端口接譯碼器Y0,通過A0,A1可設(shè)置芯片的控制字，WR、RD為讀寫操作，將8259的INTA與8088的INTR弓|腳相接，INT與8088的INTA引腳相接。譯碼器74LS13874LS138為3—8線譯碼器，工作原理如下：當(dāng)一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（/（G2A）和/（G2B））為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。74LS138譯碼器的引腳圖如下。G2AY0TOC\o"1-5"\h\zG2B Y1 —74LS138_ _14C — 13B Y3 —A圖574LS138譯碼器的引腳圖霍爾傳感器霍爾傳感器是一種以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成的磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻杺鞲衅鞯碾娐吩韴D如下。圖6霍爾傳感器電路原理圖1.4電路原理圖霍爾傳感器測直流電機轉(zhuǎn)速的原理如下流程圖圖7測轉(zhuǎn)速原理圖圖88253對霍爾傳感器的脈沖信號計數(shù)1.5線路連接圖根據(jù)電路原理圖對所選的硬件進行連線，線路連接圖如圖 8一一用看含川R一一用看含川R圖8線路連接圖電路圖連接方式如圖所示，電位器控制電機的轉(zhuǎn)速，霍爾傳感器輸出電脈沖接8253的CLK0端，計數(shù)器0的0UT1端接8259的IR0端，同時8253為計數(shù)器1進行計數(shù)，最后通過8255控制數(shù)碼管以動態(tài)顯示的方式將結(jié)果顯示出來。 8255的PB接數(shù)碼管的段控制端，PA口接數(shù)碼管的位控制端，PC為撥動開關(guān)，控制輸入高電平時開始，低電平時停止工作。二、軟件設(shè)計軟件原理圖首先用霍爾傳感器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖電信號，再通過8253計數(shù)器0向8259發(fā)送中斷進行定時，確定采樣周期為1S,同時8253的另一個通道進行計數(shù)，最后通過8255控制數(shù)碼管顯示結(jié)果，并通過開關(guān)控制啟動和停止。主程序流程圖如下。圖9主程序流程圖8253的軟件設(shè)計8253的初始化及定時D7D61D5D4D3D2D1D0D7、D6:00計數(shù)器010計數(shù)器2D5、D4:00計數(shù)器鎖存10只讀/寫計數(shù)器11先讀/寫計數(shù)器］D3、D2、D1000方式001計數(shù)器111無效01只讀/寫計數(shù)器低字節(jié)高字節(jié)氐字節(jié)，后讀/寫高字節(jié)001方式1 -10方式2乂11方式3110方式4101方式5D0:0二進制計數(shù) 1BCD計數(shù)計數(shù)器0為定時通道，工作方式3,初始值5000,接1M脈沖產(chǎn)生50ms的定時脈沖程序為：MOVAL,36HMOVDX,0FFE3HOUTDX,ALMOVAL,50HMOVDX,0FFE0HOUTDX,ALMOVAL,0C3HOUTDX,AL計數(shù)器1為計數(shù)通道，工作方式2,初始值為最大值0FFFFH,其程序為：MOVAL,74HMOVDX,0FFE3HOUTDX,ALMOVAL,0FFHMOVDX,0FFE1HOUTDX,ALMOVAL,0FFHOUTDX,AL讀取8253計數(shù)器1的計數(shù)值，先鎖存后讀寫，由于計時器為減，所以需要最大值減去當(dāng)前計數(shù)值得到每秒計數(shù)值，再通過計算得到每分的轉(zhuǎn)速其程序為：MOVAL,01000000BMOVDX,0FFE3HOUTDX,AL ;對8253的計數(shù)通道1的數(shù)據(jù)鎖存MOVDX,0FFE1HINAL,DX ;先讀低8位再讀高位MOVBL,ALINAL,DXMOVAH,ALMOVAL,BL ;將讀出通道1的數(shù)據(jù)到AX中MOV[DI],0FFFFHSUB[DI],AXMOVDX,0FFE8HMOVAL,[DI]OUTDX,AL 將8253所記錄的轉(zhuǎn)數(shù)讀到DX中MOVBL,3CHMULBL ;乘以60,把每秒的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)成每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)8259的初始化及中斷圖10中斷子程序8259的ICW1設(shè)置為邊沿觸發(fā)，需要ICW4,ICW2設(shè)定中斷源為IR0;OCW1設(shè)定為只有IR0中斷請求允許MOVDX,CS8259AMOVAL,ICW1OUTDX,ALMOVDX,CS8259BMOVAL,ICW2OUTDX,ALMOVAL,ICW4OUTDX,ALMOVAL,OCW1OUTDX,AL設(shè)置中斷向量表;IF=0,關(guān)閉中斷;IF=0,關(guān)閉中斷MOVAX,0MOVDS,AXMOVBX,4*ICW2MOVAX,CODESHLAX,4ADDAX,OFFSETIENTERMOV[BX],AXMOVAX,0MOVAX,CODESHLAX,4ADDAX,OFFSETIENTERMOV[BX],AXMOVAX,0INCBXINCBXMOV[BX],AX利用8259中斷次數(shù)定時;AX左移四位;取IENTER的偏移量與AX相加；設(shè)置中斷矢量1S,即利用8253每50ms給出一個中斷請求，8259計20次中斷來實現(xiàn)1S20次中斷來實現(xiàn)1S的定時。IENTERPROCNEARPUSHAXPUSHDXINCCNTCMPCNT,14HJZA4A5:MOVDX,CS8259AMOVAL,20HOUTDX,ALPOPDXPOPAXIRETA4:MOVCL,11HCALLJISUANJMPA5IENTERENDP;中斷20次結(jié)束中斷，將轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)成每秒的轉(zhuǎn)數(shù);將中斷類型號送入AL中開始中斷;中斷返回;調(diào)用JISUAN;8259，定時1秒2.48255的顯示圖108255的控制字開關(guān)S0的設(shè)計S0為1圖108255的控制字開關(guān)S0的設(shè)計S0為1時開始工作顯示轉(zhuǎn)速，S0為0時退出程序NOPMOVCL,0MOVDX,0FFE9HMOVAL,0INAL,DXANDAL,01HCMPAL,01HJNZEXITCALLLEDJMPSTARTEXIT:MOVAH,4CHINT21H;空操作命令;8255B端口數(shù)據(jù)讀入AL中;開關(guān)0控制，S0=1,則開始工作;調(diào)用LED顯示程序，顯示轉(zhuǎn)速;無條件跳轉(zhuǎn)到A1;S0=0,退出程序三、模擬程序3.1轉(zhuǎn)速顯示程序?qū)τ嫈?shù)器0編程，工作于方式3,計數(shù)初值1234H,計數(shù)按二進制格式，并輸出到數(shù)碼管程序如下：CODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:CODEORG1300HSTART:MOVAL,36HMOVDX,0FFE3HOUTDX,ALMOVAL,34HMOVDX,0FFE0HOUTDX,ALMOVAL,12HOUTDX,ALMOVAL,00HMOVDX,0FFE3HOUTDX,ALMOVDX,0FFE0HINAL,DXMOVBL,ALINAL,DXMOVBH,ALMOVAX,BXPUSHAXMOVAH,ALANDAL,01HMOVBX,OFFSETTABLEXLATMOVDX,0FFDCHOUTDX,ALMOVAL,01HMOVDX,0FFDDHOUTDX,ALMOVAL,AHANDAL,01HMOVBX,OFFSETTABLEXLATMOVDX,0FFDCHOUTDX,ALMOVAL,02HMOVDX,0FFDDHOUTDX,ALPOPAXMOVAL,AHANDAL,01HMOVBX,OFFSETTABLEXLATMOVDX,0FFDCHOUTDX,ALMOVAL,01HMOVDX,0FFDDHOUTDX,ALMOVAL,AHANDAL,04HMOVBX,OFFSETTABLEXLATMOVDX,0FFDCHOUTDX,ALMOVAL,08HMOVDX,0FFDDHOUTDX,ALTABLEDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80HDB90H,88H,83H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFCODEENDSENDSTART3.2報警系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的范圍限制程序如下。CODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:CODEORG1300HSTART:NOPMOVAL,80HMOVDX,0FFDBHOUTDX,ALL5:MOVDX,0FFE0HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVCX,0FFHL1:LOOPL1INAL,DXCMPAL,32HJBL3CMPAL,0C8HJAL3MOVDX,0FFD8HMOVAL,0FFHOUTDX,ALJMPL5L3:MOVDX,0FFD8HMOVAL,0FEHOUTDX,ALJMPL5CODEENDSENDSTART在調(diào)試過程中，無論怎么設(shè)置 LED燈的亮滅情況，LED均為亮，問題在于每次循環(huán)時都重新設(shè)置了8255的控制字。START:NOPL5:MOVAL,80HMOVDX,0FFDBHOUTDX,ALMOVDX,0FFE0HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVCX,0FFH修改后程序如下：START:NOPMOVAL,80HMOVDX,0FFDBHOUTDX,ALL5:MOVDX,0FFE0HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVCX,0FFH修改程序后，旋轉(zhuǎn)滑動變阻器旋鈕可以看到超出轉(zhuǎn)速范圍 LED燈亮。四、總結(jié)課程設(shè)計可以提高我們綜合所學(xué)知識的能力。經(jīng)過了為期十天的課程設(shè)計，學(xué)到了很多，對所學(xué)到的各個芯片的使用及編程有了進一步的掌握和理解。學(xué)習(xí)過程中看了很多參考案例，并且跟同學(xué)討論用法，涉及到控制字和工作方式，調(diào)試不出來的還請同學(xué)和老師幫忙。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論。五、元件與設(shè)備清單硬件設(shè)計所需元件：8088CPU芯片1片，8255芯片1片，8253芯片1片，8259芯片1片，74LS138譯碼器芯片1片及LED燈，霍爾傳感器1個，直流電機，導(dǎo)線若干及數(shù)據(jù)線。模擬功能所需元件：74LS138譯碼器1片,LED燈1個，數(shù)碼管3個，8255芯片1片,導(dǎo)線若干及數(shù)據(jù)線參考文獻[1]許立梓、陳瑋等.微型計算機原理及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社.第二版[2]胥保文.微型計算機原理與接口實驗指導(dǎo)書.江蘇大學(xué)測控系.2004年[3]李恩林、陳斌生.微機接口技術(shù)300例.機械工業(yè)出版社[4]張仁杰、秦曉梅.微機原理與接口技術(shù)實驗教程.大連理工大學(xué)出版社[5]黎廷云.轉(zhuǎn)速測量法的分類及評述./[6]李紅霞.霍爾傳感器在轉(zhuǎn)速測量中的應(yīng)用./[7]李金波.基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計./附錄用ADC0809模擬轉(zhuǎn)速數(shù)值，通過8255A的數(shù)碼管顯示，得到十六進制表示的轉(zhuǎn)速。CODESEGMENTAS