可变输出频率方波发生器设计

1、山东理工大学计算机学院课 程 设 计（微机原理及接口技术）班 级 计科0504 姓 名 帅令 学 号 0512108018 指导教师 姚艳芝 二八 年 一 月 九 日课程设计任务书及成绩评定1、设计题目：可变输出频率方波发生器设计；直流电机速度控制器设计2、设计内容和要求：学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。1.可变输出频率方波发生器设计：设计一个输出方

2、波频率可利用按键改变的方波信号发生器（可以使用D/A也可以直接使用8253产生方波），利用键盘选择方波发生器的输出频率并驱动喇叭。输出频率=键号*100HZ。2.直流电机速度控制器设计：利用按键控制直流电动机的转速。按键定义如下：0 停止，1 1/10转速， 2 2/10转速 9 最高速（D/A输出满量程），键号每加1，D/A输出增加0.5V3、设计任务和要求：3.1 接口设计、连接和调试根据所选题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并在实验系统上完成电路的连接和调试通过。3.2 程序设计、调试要求画出程序框图，设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释,并在实验系统上调试通过。3.3

3、 课程设计说明书a、本次课程设计的目的和意义。b、设计报告：字数约2000-3000字（不包括程序清单），内容包括：设计题目；系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标；总体设计方案、工作和组成原理（框图）或设计说明、采用的技术路线等；系统设计：接口电路设计，程序设计（程序框图和程序清单及注释）其他有关的理论分析和计算；设计总结：对整个设计工作过程进行归纳和综合，对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议和对这次设计实践的认识、收获和提高。c、作品的使用或操作说明。d、设计图纸或图表（如接口电路原理图等）。装订时将课程设计说明书附在该3页之后。3.4设计内容不允许抄袭和

4、复印，否则取消设计成绩。4、工作安排：（设计进度及完成情况）l 第一阶段：根据题目要求查阅资料构思设计方案、进行接口电路原理图设计和程序设计以及其它准 备工作。l 第二阶段：对第一阶段完成的设计内容进行详细的检查或修改无错后，按照接口电路原理图的设计自行在实验系统上进行接线和连接，确保无错后再进行程序的输入和调试，为便于调试和查错，程序最好采用模块化结构，一部分一部分的调试，通过反复的调试或修改直到达到设计要求为止。l 第三阶段：按照3中的内容和要求撰写课程设计说明书。日 期内 容08.1.708.1.8查阅资料，拟定设计方案。08.1.908.1.10选课程设计题目，编写程序。08.1.11

5、08.1.12总体设计方案，上机验收。08.1.17书写设计报告并上交答辩。5、 主要参考文献及资料：a) 微型计算机技术及应用 清华大学出版社 2003 戴梅萼、史嘉权b) 微机原理与接口技术基础与应用 海洋出版社 2005 邓振杰c) 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 2005 杨斌d) IBM-PC汇编语言程序设计清华大学出版社 2003 沈美明，温冬婵e) 王爽编.汇编语言.北京:清华大学出版社,2002,3f) 梅丽凤,王艳秋,汪毓铎. 单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社,2003,5 系主任_（签字）6、 成绩评定：评语：设计成绩： 指导老师： （签字）二

6、 年 月 日一.本次课程设计的目的和意义学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。本次课程设计，主要是了解计数器/定时器8253的工作原理，以及学会对8253、8255、8259的应用和设计技术。对微型计算机基本的系统结构、对微型计算机硬软件的工作原理有个整体的认识。二. 直流电机速度控制器设计题目的目的和要求：一 设计目的学习和掌握计算机中常用接口电路的应用

7、和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。二 设计要求利用D/A转换器和按键设计一个直流电动机转速控制器。按键定义如下： 停止， 1/10转速， 2/10转速 最高速（D/A输出满量程），键号每加1，D/A输出增加0.5V 总的设计思路如下图: 图 1本次设计中主要用到两种主要的芯片键盘与显示控制芯片8279，数模转换芯片DAC0832Intel8279芯片是一种通用的可编程序的键盘、显示接口器

8、件，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。8279包括键盘输入和显示输出两个部分： 1键盘部分提供的扫描方式，可以和64个按键或传感器的阵列相连。能自动消除开关抖动以及N个键同时按下的保护。 2显示部分按扫描的方式工作引脚功能见图2： 图2实验台内部cpu与8279控制的键盘与LED显示的连线结构图如下，限于设计报告的核心内容是考察数模转换中的DAC0832，所以在此只给出内部框图 图3本次要求的重点电路是怎么将键盘产生的速度控制数字信号变换成模拟量来驱动直流电机的转动，所以我们要用到的重要芯片就是DAC0832，其芯片引脚见下图4 图4由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该

9、逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当=0时，输入数据被锁存；当=1时，锁存器的输出跟随输入的数据。 D/A转换电路是一个R-2R T型电阻网络，实现8位数据的转换。对各引脚信号说明如下： (1)DI7DI0：转换数据输入。 (2) ：片选信号（输入），低电平有效。 (3) ILE：数据锁存允许信号（输入），高电平有效。 (4) ：第1写信号（输入），低电平有效。上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式，当ILE=1和 =0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和 =1时，为输入寄存器锁存方式。 (5) ：第2写信号（输入），低电平有效。 (6) ：数据传送控制信号（输入），低电

10、平有效。 上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式，当 =0和 =0时，为DAC寄存器直通方式；当 =1和 =0时，为DAC寄存器锁存方式。 (7) Iout1：电流输出1。 (8) Iout2：电流输出2。 DAC转换器的特性之一是：Iout1+Iout2=常数。 (9) Rfb：反馈电阻端。 DAC 0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输出端接运算放大器，Rfb即为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如图7.31所示。 (10) Vref：基准电压，其电压可正可负，范围是-10 V+10 V。 (11) DGND：数字地。 (12) AGND：模拟地。本次所

11、用到的具体连接是将cs片选接到地址译码器的210-217将Vout接到直流电机的输入接口DCIN 接线图如下 图5用硬导线将0832片选信号CS接至138译码200-207，将8279的片选信号CS接至208-20F，将DAC0832的AOUT端接至直流电机的DCIN端，将8279右侧的A0,A1,A2分别连接到实验台地址总线的A0,A1,A2 连接好后开打开实验台电源，测试通讯口的通信是否正常，如正常则可down入编译好的汇编程序了程序源代码：D0832 EQU 200H ;0832 数据口地址 C8279 EQU 20AH ;8279 控制口地址 D8279 EQU 208H ;8279

12、数据口地址CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE START:PUSH CS POP DS INI:MOV DX,D0832 ;初始化0832 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,C8279 ;初始化8279 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AL,34H OUT DX,AL MOV AL,0D2H OUT DX,AL WAIT1:IN AL,DX MOV AH,AL AND AL,80H CMP AL,80H JE WAIT1 MOV AL,AH AND AL,0FH CMP AL,00H JE WAIT1 RUN:CALL

13、 CHKKEY CALL DISPLAY MOV DX,D0832 OUT DX,AL JMP RUNCHKKEY PROC NEAR RDKEY:MOV DX,C8279 IN AL,DX MOV AH,AL AND AL,80H CMP AL,80H JE RDKEY MOV AL,AH AND AL,0FH CMP AL,00H JE RDKEY MOV AL,40H OUT DX,AL MOV DX,D8279 IN AL,DX CHK:CMP AL,38H JE QUIT CMP AL,30H JNC RDKEY MOV SPDNUM,AL LEA BX,SPD XLAT MOV A

14、H,AL RTN:MOV DX,C8279 MOV AL,0C2H OUT DX,AL MOV AL,AH RETCHKKEY ENDPDISPLAY PROC NEAR MOV AH,AL MOV DX,D8279 LEA BX,LED MOV AL,SPDNUM XLAT OUT DX,AL LEA SI,DSP MOV CX,0007H LOOP1:MOV AL,SI OUT DX,AL INC SI LOOP LOOP1 MOV AL,AH RETDISPLAY ENDP QUIT:MOV DX,D0832 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,C8279 MOV A

15、L,0D2H OUT DX,AL HLT LED DB 07H,66H,06H,3FH ;LED显示控制表 DB 00H,00H,00H,00H DB 7FH,6DH,5BH,71H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 6FH,7DH,4FH,79H DB 00H,00H,00H,00H DB 77H,7CH,39H,5EH DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H

16、 DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H SPD DB 70H,40H,10H,00H ;速度控制表 DB 00H,00H,00H,00H DB 80H,50H,20H,00H DB 00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H DB 90H,60H,30H,00H DSP DB 40H,00H,00H,79H,50H,06H,5EH SPDNUM DB 0CODE ENDSEND START（上述SPD表中的90H对应设计

17、要求的最高转速度，为按键9；10H对应1/10转速度，为按键1） Down成功后，按F9执行程序，运行在运行过程中,可按动小键盘的“0-9”数码键,控制电机转速,按“RST”键退出程序三.可变输出频率方波发生器设计一. 设计内容以PC机为基础，掌握接口硬件开发平台的使用方法以及接口电路的驱动程序和界面软件的设计与编制，学会调试和测试接口软件的一般方法,设计并开发能输出多种波形且频率可变的函数发生器。二. 实验器材PC机一台，DAC0832一片，运算放大器，其他器件任选。三. 设计思想首先初始化8255A，并进行键扫（读入PC口的值），判断所要输出的波形，再利用DAC0832 D/A转换功能实现

18、波形的输出，期间不间断地进行键扫，以判断用户是否需要改变波形或频率。程序开始对8255A初始化后，接着读入PC口的数值（通过开关键进行输入），然后将读到的数值存入BL寄存器。同时判断将要输出的波形，再确认要输出的波形后，又选择该波形的频率，同时期间不断的读取PC口的数值（通过调用键扫子程序）一旦出现PC口数值变化（既有键按下）则跳到程序的开始部分重新选择波形，如此反复。四. 硬件原理电路总线系统键盘 图 1五. 软件程序框图开始读PC口BLßAL 变频键扫改变频率BL=3有键BL=5BL<6BL<4BL=1BL<2默认频率默认频率键扫方波键扫有键有键锯齿波三角波默认

19、频率 N N N Y Y Y N N N Y Y Y变频 N Y N N Y Y Y 图 2六. 详细设计1. 相关芯片介绍及初始化DAC0832：DAC0832是一个8位的D/A转换器，由8位输入寄存器，8位DAC寄存器，8位D/A转换器及逻辑控制单元等功能电路构成。各端口介绍: DOD7：数字信号输入端     ILE：输入寄存器允许，高电平有效       CS：片选信号，低电平有效       WR1：写信号1，低电平有效

20、60;     WR"：写信号2，低电平有效      OUT1，OUT2：DAC电流输出端    RFB：反馈电阻是集成在片内的外接运放的反馈      VREF基准电压（10+10）V     Vcc：电源电压（+5+15）V  AGND:模拟地，DGND是数字地两者可接在一起使用 8255A初始化程序：8255A控制口地址：FF2BHA口：FF28HB口：FF29HC口：

21、FF2AH程序开始即对8255A进行初始化，并且读入PC口的数值（通过开关键进行输入），然后将读到的数值存入BL寄存器。同时判断将要输出的波形，再确认要输出的波形后，又选择该波形的频率，同时期间不断的读取PC口的数值（通过调用键扫子程序）一旦出现PC口数值变化（既有键按下）则跳到程序的开始部分重新选择波形，如此反复。2. 子程序设计（1）方波子程序。在该子程序里，通过控制CX寄存器的值来改变频率（周期），通过用DAC0832的数模转换功能对AL和AL的取反值的输出来实现方波的输出。（2）锯齿波子程序。在该子程序里，通过对AL数值的增加来实现锯齿波的输出，通过数值增加的大小来改变频率。（3） 三

22、角波子程序。在该子程序里，通过判断AL是否小于0FCH来实现三角波上沿和下沿的输出。通过对AL值增加的大小来改变波形的频率。（4）键扫子程序。在该子程序里，通过从PC口读入的值和之前读入的值（在BL中）的比较来判断是否有键按下。3. 源程序设计CODE SEGMENTASSUME CS:CODEORG 10A0HDAPORT EQU 0020HFDW 00H;初始化JDB 00HSDB 01HORG 10A0HSTART: ;init 8255AMOV DX,0FF2BHMOV AL,10000001B;方式命令字,PC0PC3输入OUT DX,AL;control pcBEGIN:MOV D

23、X,0FF2AHIN AL,DX;读PC口值MOV BL,AL;存入BLCMP BL,02H;"跳跃表"，选择波形JB FWAVE;方波0001,锯齿波0203,三角波,0405CMP BL,04HJB JWAVECMP BL,06HJB SWAVE JMP BEGIN;FWAVEF01:MOV F,0300H;改变频率 JMP FDACON1FWAVE:MOV AL,0FFHCMP BL,01H;选择频率JE F01MOV F,0400HFDACON1: CALL RDPC;调用键扫子程序MOV DX,DAPORTOUT DX,ALMOV CX,FFDACO2:LOOP

24、FDACO2NOT ALJMP FDACON1;JWAVEJUMP1: JMP BEGIN;充当键扫子程序 RDPC 的跳板。*.*J01:MOV J,02H;改变频率JMP JDACON1JWAVE:MOV AL,0HCMP BL,03H;选择频率JE J01MOV J,01HJDACON1: CALL RDPC;调用键扫子程序MOV DX,DAPORTOUT DX,ALADD AL,JJMP JDACON1;SWAVES01: MOV AL,0H;恢复AL为0 MOV S,02H;改变频率JMP L1SWAVE:MOV AL,0HCMP BL,05H;选择频率JE S01MOV S,01H

25、L1: CALL RDPC;调用键扫子程序MOV DX,DAPORTOUT DX,ALADD AL,S CMP AL,0FCH;若AL=0FEH则置AL=0FFH，下坡 JNA L1MOV AL,0FFHL2: CALL RDPC；键扫 OUT DX,AL SUB AL,S CMP AL,02H;若AL<02H，则上坡 JNB L2JMP L1RDPC PROCNEAR;键扫子程序PUSH AXPUSH DXMOV DX,0FF2AH;键扫 IN AL,DXCMP BL,AL;有没键按下JNE JUMP1POP DXPOP AXRETRDPC ENDPCODE ENDSEND START4.调试运行 程序编写完后，开始在线路板上连线，联机编译并连接。系统显示连接失败。按实验版的复位键和键盘的复位键后重现连接，连接成功。连接成功后调试波形。开始示波器没有任何波形,仔细检查电路,发现示波器接反,随即更正.然后调出的波形是不稳定的，不停地晃动，但还是出现要求的方波、锯齿波、正弦波。运行结果：按“