家用電器模擬控制系統(tǒng)

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 接口技術(shù)及應(yīng)用 題 目 家用電器模擬控制系統(tǒng) 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 成 績 _指導(dǎo)教師 2013 年 6 月 28 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)1102 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程系 設(shè)計(jì)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(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)連線圖；2. 采用TDN86/88實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用實(shí)

2、驗(yàn)系統(tǒng)提供的8253芯片及其它器件，設(shè)計(jì)硬件原理圖（接口芯片和外設(shè)部分）和實(shí)驗(yàn)連線圖；3.使8253工作在3方式，產(chǎn)生定時(shí)時(shí)間間隔，作為計(jì)時(shí)的最小時(shí)間單位。4.編程實(shí)現(xiàn)4小時(shí)（實(shí)驗(yàn)用60秒）延時(shí)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(shí)間的計(jì)時(shí)，60秒到顯示00，同時(shí)使喇叭響5秒。時(shí)間安排：(部分時(shí)間,某些工作可以重疊進(jìn)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(jì)，擬定實(shí)驗(yàn)電路，編寫程序，調(diào)試程序、運(yùn)行系統(tǒng)，6月27日下午4:00前檢查完系統(tǒng)運(yùn)行6月28日答辯后撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。6月28日上午12：00前檢查完設(shè)計(jì)報(bào)告下午3:30

3、前(本人)交設(shè)計(jì)報(bào)告具體要求：設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫格式要求（按提供的設(shè)計(jì)報(bào)告統(tǒng)一格式撰寫）具體內(nèi)容如下： 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 總體方案與說明 硬件原理圖與說明 實(shí)驗(yàn)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(bào)告，即在調(diào)式過程中遇到的主要問題、解決方法及改進(jìn)設(shè)想）； 小結(jié)與體會(huì)附錄： 源程序（必須有簡單注釋） 使用說明 參考資料指 導(dǎo) 教 師 簽 字： 2013年06 月 24 日系 主 任 簽 字： 2013年06 月 日目 錄1. 需求分析11.1設(shè)計(jì)題目11.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求11.3軟硬件運(yùn)行環(huán)境及開發(fā)工具12. 總體方案與說明12.1主要器材和芯片簡介

4、12.1.1LED數(shù)碼管介紹12.1.2 8255A芯片介紹22.2設(shè)計(jì)原理及方法實(shí)現(xiàn)32.2.1 設(shè)計(jì)原理32.2.2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法42.3家用電器模擬控制系統(tǒng)流程圖53. 詳細(xì)設(shè)計(jì)63.1芯片初始化63.1.1 8255芯片初始化63.1.2 8253芯片的初始化63.2 LED數(shù)碼管顯示63.3延時(shí)模塊設(shè)計(jì)74.系統(tǒng)調(diào)試及操作說明84.1系統(tǒng)調(diào)試84.1.2軟件調(diào)試84.1.3硬件調(diào)試84.1.4運(yùn)行結(jié)果調(diào)試84.2 實(shí)驗(yàn)操作說明85.實(shí)驗(yàn)小結(jié)與體會(huì)9參考文獻(xiàn)9附錄：源程序及部分注釋101. 需求分析1.1設(shè)計(jì)題目運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)家用電器模擬控制系統(tǒng)。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.采用TDN8

5、6/88實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供的8255芯片及其它器件，2.設(shè)計(jì)硬件原理圖（接口芯片和外設(shè)部分）和實(shí)驗(yàn)連線圖；3.使8255工作在3方式，產(chǎn)生定時(shí)時(shí)間間隔，作為計(jì)時(shí)的最小時(shí)間單位。4.編程實(shí)現(xiàn)4小時(shí)（實(shí)驗(yàn)用60秒）延時(shí)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(shí)間的計(jì)時(shí)，最后顯示LED燈亮。1.3軟硬件運(yùn)行環(huán)境及開發(fā)工具 實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)開發(fā)設(shè)備是TDN86/88型多功能微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它的硬件由基本系統(tǒng)、外設(shè)功能模塊和面包板實(shí)驗(yàn)區(qū)三大部分，按模塊化開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成。另外微機(jī)一臺(tái)，一個(gè)8253芯片，導(dǎo)線若干。通過TDN86/88實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行硬件連接

6、，利用TDN集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)（采用8086匯編語言）、調(diào)試、運(yùn)行直到滿足設(shè)計(jì)要求。2. 總體方案與說明2.1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(gè)8字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）而作為一個(gè)引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接VCC和GND。再把多個(gè)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。圖2.1 常見LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖2.1.2 8255A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(jī)以及外設(shè)直接相連，廣泛用作外部并行

7、I/O擴(kuò)展接口。 8255A內(nèi)部由PA、PB、PC三個(gè)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 圖2.2 8255A 結(jié)構(gòu)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、/WR：/RD為讀命令線，/WR為寫命令線，皆為低電平有效。A0、A1：地址輸入線：用于選中PA、PB、PC口和控制寄存器中哪一個(gè)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(gè)控制字：方式控制

8、字和C口置位/復(fù)位控制字。用戶通過程序可以把這兩個(gè)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(gè)端口工作于什么方式，是輸入還是輸出方式。 圖2.2 8255A狀態(tài)字2.2設(shè)計(jì)原理及方法實(shí)現(xiàn)2.2.1 設(shè)計(jì)原理 系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的模擬控制，延時(shí)60S后，家用電器開始工作，并且用數(shù)碼管來顯示時(shí)間，記錄倒數(shù)60S，用8253和8259中斷來實(shí)現(xiàn)延時(shí)，用8255來輸出顯示倒計(jì)時(shí)，并在60s后輸出低電平。表2.2.1 8255各端口的作用A口B口C口顯示倒計(jì)時(shí)的高位顯示倒計(jì)時(shí)的低位60秒后輸出低電平時(shí)家用電器工作2.2.

9、2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的8255端口地址為60H63H，分別為a口，b口，c口，控制口。因此A0、A1為選片信號(hào)，所以的A0、A1引線直接接到8255的A0、A1。設(shè)計(jì)原理圖2.4如下：圖2.4 設(shè)計(jì)原理圖實(shí)驗(yàn)連線圖如下： 圖2.5 8255實(shí)驗(yàn)連線圖2.3家用電器模擬控制系統(tǒng)流程圖圖2.6系統(tǒng)流程圖芯片初始化60秒計(jì)完，pc7輸出低電平，使燈亮顯示時(shí)間，DL1，DH不變顯示時(shí)間，DH1，DL=9調(diào)用1S延時(shí)NYYNDH里面放6，DL放0，記作60秒。判斷DL是否為0判斷DH是否為0 3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1芯片初始化3.1.1 8255芯片初始化標(biāo)志特征位為1，A、B口均采用工作方式0，A、

10、B、C口均作輸出 。 MOV AL,80H ;8255初始化 10000000 OUT 63H,AL3.1.2 8253芯片的初始化 8253選擇通道2，2個(gè)字節(jié)，3工作方式，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)初值等于1.19MHZ除以100HZ，即11900，轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)2E7CH。 MOV AL,0B6H ;8253控制命令字 10110110 （OUT2接IQR7） OUT 43H,AL MOV AL,7CH ;給8253裝初值，產(chǎn)生10MS的方波,每當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)方波，OUT2為1，產(chǎn)生中斷IQR7 OUT 42H,AL MOV AL,2EH OUT 42H,AL3.2 LED數(shù)碼管顯示通過匯編語言編寫

11、代碼將數(shù)據(jù)顯示到led數(shù)碼管上LED: PUSH CX ;數(shù)碼管顯示數(shù)字 PUSH AX MOV AX,CX MOV BL,0AH MOV AH,0 DIV BL ;商放在 AL用a口輸出，余數(shù)放在AH用b口輸出 MOV BX,OFFSET TAB ;取段碼表首地址 XLAT ;查表得段碼 OUT 60H,AL ;輸出（十位）顯示 MOV CX,0600H ;延時(shí)A2: LOOP A2 MOV AL,AH MOV BX,OFFSET TAB XLAT OUT 61H,AL ;輸出（個(gè)位）顯示 MOV CX,0600HA3: LOOP A3 POP AX POP CX RET 3.3延時(shí)模塊設(shè)計(jì)

12、通過匯編語言編寫代碼編寫延時(shí) 1s 的子程序，實(shí)現(xiàn)延時(shí) 1s 并在數(shù)碼管中顯示 CX 中 的內(nèi)容。DELLAY1S: ;AX、bx、cx壓入堆站寄存器 PUSH AX PUSH BX PUSH CX CALL LED MOV CX,0FFFFH D0: PUSH AX ；實(shí)現(xiàn)循環(huán) POP AX LOOP D0 POP CX POP BX POP AX RET4.系統(tǒng)調(diào)試及操作說明4.1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(shí)模塊，發(fā)現(xiàn)沒有延時(shí)的效果，后來采用了軟件延時(shí)的方法，來調(diào)試時(shí)間顯示模塊，發(fā)現(xiàn)時(shí)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4.1.2軟件調(diào)

13、試在軟件調(diào)試過程中，先給CX賦值60，再調(diào)用延時(shí)1S的程序，在延時(shí)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(jì)數(shù)器減1，進(jìn)入下一次循環(huán)。4.1.3硬件調(diào)試 在硬件調(diào)試過程中，先給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(jìn)入倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。該程序執(zhí)行完成后，CX計(jì)數(shù)器加1，進(jìn)入下一次循環(huán)。4.1.4運(yùn)行結(jié)果調(diào)試程序加載和運(yùn)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(shí)，依次減1，一直顯示到00，然后LED燈亮。4.2 實(shí)驗(yàn)操作說明(1)按照實(shí)驗(yàn)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

14、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(shí)驗(yàn)器材出問題，可以選擇更換LED數(shù)碼管和更換實(shí)驗(yàn)器材。(2)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，輸入編譯程序并檢查無誤，經(jīng)匯編后，連接后裝入系統(tǒng)。(3)點(diǎn)擊編譯，運(yùn)行，當(dāng)顯示的結(jié)果與我們要達(dá)到的效果不一致時(shí)，采用單步調(diào)試，觀察寄 存器中的數(shù)據(jù)和標(biāo)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(jìn)一步找出錯(cuò)誤的位置和解決方法。(4)運(yùn)行完程序后，注意當(dāng)數(shù)碼管從60秒到顯示00時(shí)，觀察到LED燈由暗變亮，如果中途沒有出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤，則實(shí)驗(yàn)基本成功。5.實(shí)驗(yàn)小結(jié)與體會(huì)

15、 一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)快要結(jié)束了，本次課程設(shè)計(jì)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?yàn)槠綍r(shí)雖然學(xué)了微機(jī)接口的基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)于設(shè)計(jì)題目的具體設(shè)計(jì)還是有些不清楚，而且匯編語言是一門比較使用的機(jī)器語言，運(yùn)用起來對(duì)于剛學(xué)不久的還是比較麻煩，所以仔細(xì)研究了題目的具體意思后，通過查閱書籍和平時(shí)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告以及和同學(xué)的討論后，已經(jīng)有了個(gè)初步的印象，然后知道實(shí)驗(yàn)的大概設(shè)計(jì)思路。雖然最后完成了實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過程中遇到了許多困難，比如LED燈的連線，必須細(xì)心仔細(xì)，不然容易不亮，還有在設(shè)計(jì)代碼是，必須注意代碼之間的銜接，不然容易運(yùn)行錯(cuò)誤，最后通過查閱資料和同學(xué)的指導(dǎo)下一步一步的慢慢將實(shí)驗(yàn)逐漸完

16、成。通過此次的課程設(shè)計(jì)，不僅鍛煉我們的動(dòng)手能力和代碼設(shè)計(jì)能力，也加深了我們對(duì)微機(jī)接口知識(shí)的進(jìn)一步了解，更夠活學(xué)活用融匯貫通平時(shí)所學(xué)的書本理論知識(shí)，讓人獲益良多。參考文獻(xiàn)1 彭虎等編著微機(jī)原理與接口技術(shù)（第三版）北京：電子工業(yè)出版社，20112 郭景坤，微機(jī)原理與接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2011.8 設(shè)計(jì)者： 徐立 日 期：2013 年 6 月 28 日附錄：源程序及部分注釋STACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENT TAB DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,3

17、9H,5EH,79H,71HDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODESTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,80H ;8255初始化 OUT 63H,AL MOV al,0ffh ;燈的初始化 OUT 62H,al MOV CX,60 ;延時(shí)60sT0: CALL DELLAY1S ;調(diào)用1s延時(shí) DEC CX INC CX LOOP T0 MOV AL,00H ;60s計(jì)時(shí)結(jié)束 接通家用電器 OUT 62H,AL LED: PUSH CX ;數(shù)碼管顯示數(shù)字 PUSH AX MOV AX,CX MOV BL,0AH

18、 MOV AH,0 DIV BL ;商放在 AL用a口輸出，余數(shù)放在AH用b口輸出 MOV BX,OFFSET TAB ;取段碼表首地址 XLAT ;查表得段碼 OUT 60H,AL ;輸出（十位）顯示 MOV CX,0600H ;延時(shí)A2: LOOP A2 MOV AL,AH MOV BX,OFFSET TAB XLAT OUT 61H,AL ;輸出（個(gè)位）顯示 MOV CX,0600HA3: LOOP A3 POP AX POP CX RET DELLAY1S: ;延時(shí) 1s 的子程序，實(shí)現(xiàn)延時(shí) 1s 并在數(shù)碼管中顯示 CX 中 的內(nèi)容 PUSH AX PUSH BX PUSH CX CALL LED MOV CX,0FFFFH D0: PUSH AX POP AX LOOP D0 POP