(完整版)微机原理-毕业课程设计电风扇程序设计.doc

1、微机原理课程设计说明书题目 :家用电风扇的控制设计学院 :计算机与通信工程学院专业 :姓名 :学号 :指导教师 :2012年 8月 24 日目录 .11.22.32.18253.32.28255. .4 3. .63.1 .63.2 .63.3 .63.3.1.73.3.2.73.3.3. .74硬件框图及说明 .85软件模块及流程说明 . .95.1软件框图 .95.2 程序代码 .10参考文献 .17总结体会 .18前言随着物联网时代的到来 , 芯片越来越显示其重要的价值 , 而如何将物联网引入普通家庭 , 让普通老百姓感受到他们的实惠 , 针对这个问题我设计了一个简易的电风扇程序其概况如

2、下 :一 . 课程设计的题目是家用风扇控制器 , 用微机中硬件与软件相结合的方法设计出一个电风扇的控制器 .二 . 控制器有四个按钮 , 分别为风速 , 类型 , 转头和停止键 ; 三个 LED 指示灯用于指示风速强、 中、弱；另外三个 LED指示灯用于指示类型为睡眠、自然和正常 , 还有一个直流电机控制是否转头 . 功能如下 :1. 电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时电扇才会旋转。电扇在任何状态，只要按下“停止”键，则进入停转状态。2. 风速的强、中、弱分别对应于电扇转动的快速、中速和慢速.3. 初始状态为：风速“弱” ，类型“正常” .4. 按“风速”键，状态由“弱”

3、 “中”“强”“弱” , 往复循环改变，每按一下按键改变一次状态；5. 按“类型” 键，其状态由“正常”“睡眠”“自然”“正常” , 往复循环改变；1) 正常电扇连续运转；2)自然电扇模拟自然风，即转 2s，停 4s；3)睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 2s ，停转 6s.6. 当按下 K3摇头键的时候会摇头，再按会停止摇头，可以手动选择是否摇头 .1 注释说明清单下文中所表示的字母的意思如下:K1:风速键 , 用来控制风速, 风速包括弱风 , 中风 , 强风三种 . 每按一次 K1 键风速就循环改变一次.K2:类型键 , 用来控制风的类型 , 类型包括正常风 , 睡眠风 , 自然风 ,

4、每按一次 K2 键风种将会循环改变一次 .K3: 转头键 , 只要系统启动后按此键, 风扇就会在转头与不转头之间切换 .K4: 停止键 , 一旦风扇运行按停止键就会关闭.L1: 弱风指示灯L2: 中风指示灯L3：强风指示灯L5：正常风指示灯L6：睡眠风指示灯L7：自然风指示灯2 芯片介绍2.1 8253芯片8253 是 Intel 公司生产的可编程间隔定时器。 8253 具有以下基本功能：(1) 有 3 个独立的 16 位计数器；(2) 每个计数器可按二进制或十进制（ BCD ）计数；(3) 每个计数器可编程工作于 6 种不同工作方式；(4) 8254 每个计数器允许的最高计数频率为10MHz

5、（8253 为 2MHz ）；(5) 8254 有读回命令（ 8253 没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。(6) 计数脉冲可以是有规律的时钟信号， 也可以是随机信号。 计数初值公式为 n=fCLKi fOUTi 、其中 fCLKi 是输入时钟脉冲的频率， fOUTi 是输出波形的频率。图 14-1 是 8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254 的工作方式如下述：(1) 方式 0：计数到 0 结束输出正跃变信号方式。(2) 方式 1：硬件可重触发单稳方式。(3) 方式 2：频率发生器方式。(4) 方式 3

6、：方波发生器。(5) 方式 4：软件触发选通方式。(6) 方式 5：硬件触发选通方式。图 14-1 8254的内部接口和引脚8253 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令， 称为读回控制字。 这两个控制字共用一个地址， 由标识位来区分。控制字格式如表 14-1 所示。读回控制字格式如表 14-2 所示。当读回控制字的D4 位为 0 时，由该读回控制字D1 D2 位指定的计数器的状态寄存器内容将被锁存到状态寄存器中。状态字格式如表14-3 所示。表 14-1 8253的方式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0计数器选择读写格式选择工作方式选择

7、计数码制选择00计数器 000锁存计数值000方式 00二进制数01计数器 101读写低 8 位001方式 11十进制数10计数器 210读写高 8 位010方式 211读出控制11先读写低 8 位，011方式 3字标志再读写高8 位100方式 4101方式 5表 14 28253读出控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0110锁存计数0锁存状态计数器选择（同方式控制0值信息字）表 14 3 8253状态字格式D7D6D5D4D3D2D1D0OUT引脚现行状态计数初值是否装入计数器方式（同方式控制字）1高电平2 低电平1无效 2 计数有效2.28255芯片8255 可编程外围接口芯片是In

8、tel 公司生产的通用并行IO 接口芯片，它具有A、 B、C 三个并行接口，用+5V 单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式 0 基本输入出方式；方式 1 选通输入出方式；方式 2 双向选通工作方式。8255 的内部结构及引脚如图12-1 所示， 8255 工作方式控制字和C 口按位置位复位控制字格式如图12-2 所示。图 12-1 8255的内部结构及引脚图 12-2 8255控制字格式3 设计过程3.1 总体设计：根据题目要求，其基本功能是用四个按键来控制风速、类型，转头以及停止这四个状态的变换。当风速键按下时实现风速强、中、弱三种状态依次循环切换， 由于电机控制芯片没找好， 所以用三个

9、 LED指示灯来显示；当类型键按下时实现类型正常、睡眠、自然三种状态的依次循环切换，并用三个 LED指示灯来显示。题目中类型键要求自然状态转2 秒，停 4 秒；睡眠状态转 2 秒，停转6 秒，这个涉及到时间问题，可以通过硬件或者软件来实现，我们选择通过软件来实现。综上所述，可以采用硬件与软件结合的设计方法来实现基本功能。3.2 硬件设计：本次实验除利用了PC 机本身资源外 ( 如中断资源 ), 还利用了平台上的 8255 并行接口单元， 8253 计数器 ,LED 指示灯电路 , 直流电机，便构成家用风扇控制电路 .本次实验硬件部分主要是用可编程并行通信接口 8255A来实现的。四个按键是输入

10、，用 8255A的其中一个端口作为输入，这里选择用端口 A 作为输入；六个 LED指示灯用作输出， 这里选择用端口 B 和端口 C 作为输出。8255A 是有多种功能的可编程并行接口电路芯片,8255A分3个端口:端口 A、端口 B 和端口 C,每个端口都是8 位 , 共 24 个外设引脚 , 共三种输入输出工作方式。1) 方式 0基本输入输出方式 , 适用于无条件传送和查询方式的接口电路。2) 方式 1选通输入输出方式 , 适用于查询和中断方式的接口电路。3) 方式 2双向选通传送方式 , 适用于与双向传送数据的外设 ; 适用于查询和中断方式的接口电路。本次实验我们选择方式 0, 只实现基本

11、的输入、输出即可。8253A 有 3 个计数器，这里我们选择计数器0 进行计数， CLK0链接系统时钟信号，计数器0 选择工作方式 3 工作， GATE0接 PC0端口，然后将两路接入直流电机的正负极。3.3 软件设计：本设计通过编程对8255A 的端口 A 读入的键值进行判断，再转入到相应的子程序进行状态改变。最后通过端口B 进行输出显示。控制系统分四个功能模块，主要包含风速设置、类型设置、默认状态显示和退出系统。3.3.1 风速设置这个模块中风速的三个状态强、中、弱之间的循环切换是通过将端口A 的键值逐次加 1( 初始值为 0, 每按下一次风速键寄存器值加1) ，然后对 3求余，取其余数分

12、别代表这三个状态来实现的。由于对3 求余的余数只有0、 1、 2 三个值，分别代表强、中、弱，将其余数保存到寄存器中，根据寄存器中是 0、 1、 2 来判断强、中、弱风三个状态。3.3.2 类型设置风的类型有：正常、自然、睡眠三种。a) 正常 电扇连续运转。b) 自然 电扇模拟自然风，即转 2s，停 4s 。c) 睡眠 电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 2s ，停转 6s。自然状态和睡眠状态时间的控制是通过调用延时子程序来实现的，由于一个机器周期是 10-6 秒，延时程序是通过循环来实现的，让指令执行 106 次来实现 1 秒。不是很精确。3.3.3 转头设置这个模块利用8255 和 8253

13、来完成，该模块有两种状态即转头和不转头， 8255 的 PC2端口实现状态的输入，PC0端口输出到 8253 的 GATE0端口来控制 8253 工作，然后通过8253 来控制直流电机工作。用按的次数除以 2 取余数来判断是转头还是停止。4 硬件系统框图及说明系统总线5 软件模块主要流程图及说明由于要写出具体的试验程序逻辑复杂，就简要的写出了汇编程序的设计流程。5.1 软件框图5.2 程序代码DATASSEGMENT;此处输入数据段代码T8255AEQU200HT8255BEQU201HT8255CEQU202HCOUNT0EQU204HCONTROLEQU207HT8255MODEEQU20

14、3HTEMPK1DB0F8HKEY1DB00HKEY2DB00HKEY3DB00HKEY1_YUSHUDB00HKEY2_YUSHUDB00HKEY3_YUSHUDB00HTHREEDB03HTWODB00HFREE_STARTDB00HSHANGCI_STARTDB00HDANGQIAN_STARTDB00HDATASENDSSTACKSSEGMENT;此处输入堆栈段代码STACKSCODESSTART:DWENDSSEGMENTASSUMEMOVMOV100H DUO(0)CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSAX,DATASDS,AX;此处输入代码段代码;8253 芯片初

15、始化MOVDX,CONTROLOUTDX,ALMOVDX,COUNT0;置初值 1000HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAH,10H;OUTDX,ALMOVDX,T8255MODE;模式字输入MOVAL,90H;端口 A 作为输入，端口B 作为输出OUTDX,ALMOVDX,T8255B;对灯清零MOVAL,0FFHOUTDX,ALMOVDX,T8255C;对电机进行清零；MOVAL,OFFHOUTDX,ALJMPL1READ: MOVDX,T8255A;读取端口 A 的键值INAL,DXMOVBX,00HMOVBL,TEMPK1MOVTEMPK1,ALXORBL ,ALCMPBL,

16、01H;判断风速键是否按下JZADD_K1CMPBL,02H;判断类型键是否按下JZADD_K2CMPBL,03HJZADD_K3CMPBL,04H;判断停止键是否按下JZL10MOVBL,SHANGCI_START;如果没有按键按下，判断上次状态CMPJZCMPJZCMPJZBL,01HL1BL,02HL2BL,03HL3CMPBL,04HJZL4CMPBL,05HJZL5CMPBL,06HJZL6CMPBL,07HJZL7CMPBL,08HJZL8CMPBL,09HJZL9CMPBL,0AHJZL10ADD_K1:INCKEY1MOVAL,KEY1MOVAH,00HDIVTHREEMOVK

17、EY1_YUSHU,AHJMPCONNECADD_K2:INCKEY2MOVAL,KEY2MOVAH,00HDIVTHREEMOVKEY2_YUSHU,AHJMPCONNECTADD_K3:INCKEY3MOVAL,KEY3MOVAH,00HDIVTWOMOVKEY3_YUSHU,AHJMPCONNECTCONNECT:MOVCL,FREE_STARTMOVAH,KEY1_YUSHUMOVAL,KEY2_YUSHUMOVBL,KEY3_YUSHUCMPBL,00HJZSTOPCMPBL,01HJZSTARTA1:CMPAX,0000HJZL1CMPAX,0001HJZL2CMPAX,0002H

18、JZL3CMPAX,0100HJZL4CMPAX,0101HJZL5CMPAX ,0102HJZL6CMPAX ,0200HJZL7CMPAX , 0201HJZL8CMPAX , 0202HJZL9STOP:PUSHDXPUSHAXMOVDX,T8255CMOVAL,00HOUTDX,ALPOPAXPOPDXJMPA1START:PUSHDXPUSHAXMOVDX,T8255CMOVAL,01HOUTDX,ALPOPAXPOPDXJMPA1L1:MOVSHANGCI_START,01HMOVAL, 36H; 弱风正常JMPSHOWL2:MOVSHANGCI_START,02HMOVAL,2E

19、H;弱风睡眠MOVFREE_START,CLMOVDX,T8255BOUTDX, ALCALLDELAYCALLDELAYMOVAL,3EHMOVDX,T8255BOUTDX,ALCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYJMPREADL3:MOVSHANGCI_START,03HMOVAL,1EH;弱风自然MOVFREE_START,CLMOVDX,T8255BOUTDX, ALCALLDELAYCALLDELAYMOVAL,3EHMOVDX,T8255BOUTDX,ALCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYC

20、ALLDELAYJMPREADL4:MOVSHANGCI_START,04HMOVAL,35H;中风正常JMPSHOWL5:MOVSHANGCI_START,05HMOVAL,2DH; 中风睡眠MOVFREE_START,CLMOVDX,T8255BOUTDX,ALCALLDELAYCALLDELAYMOVAL,3DHMOVDX,T8255BOUTDX,ALCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYL6:CALLCALLCALLJMPMOVMOVMOVMOVOUTCALLCALLMOVMOVOUTDELAYDELAYDELAYREADSHANGCI_START,06HAL,1DH;

21、 中风自然FREE_START,CLDX,T8255BDX, ALDELAYDELAYAL,3DHDX,T8255BDX,ALCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYJMPREADL7:MOVSHANGCI_START,07HMOVAL,33H;强风正常JMPSHOWL8:MOVSHANGCI_START,08HMOVAL ,2BH;强风睡眠MOVFREE_START,CLMOVDX,T8255BOUTDX, ALCALLDELAYCALLDELAYMOVAL,3BHMOVDX,T8255BOUTDX,ALCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYC

22、ALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYJMPREADL9: MOVSHANGCI_START,09HMOVAL,1BH;强风自然MOVFREE_START,CLMOVDX,T8255BOUTDX, ALCALLDELAYCALLDELAYMOVAL,3BHMOVDX,T8255BOUTDX,ALCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYJMPREADL10:MOVSHANGCI_START,0AHMOVAL,0FFH;停止MOVDX,T8255BOUTDX, ALJMPREADSHOW:MOVFREE_START,CLCALLDELAYMOVDX,T

23、8255BOUTDX, ALJMPREADQUIT:MOVAX,4CHINT21HDELAYPROCPUSHBXPUSHCXMOVCX,07FFHD1:MOVBX,0FFFFHD2:DECBXJNZD2LOOPD1POPBXPOPCXRETDELAYENDPDELAY6PROCPUSHCXPUSHAXMOVCX,06HD3:CALLDELAYLOOPD3POPAXPOPCXRETDELAY6ENDPCODESENDSENDSTART参考文献1 权 微型计算机技术及应用（第四版） 清华大学出版社2 汪志宏 江敏 微机原理与接口技术课程设计机械工业出版社3 微机原理与接口技术实验及课程设计西南交通大学出版社4 王忠民，王钰，王小睫 . 微型计算机原理 （第二版） 西安电子科技大学出版社设