微机原理课程设计--(共19页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上微机原理课程设计报告 工件自动检测及报警系统 学生姓名： 学 号： 专业班级： 自动化 同组姓名: 指导教师： 胡景春 摘要当代计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。微电子学的基本元件及其集成电路构成了他的硬件基础；而计算数学的计算方法与数据结构则构成计算机 的软件基础。自从1945年底世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生以来,计算机技术取得了异常迅猛的发展。由电子管、晶体管、集成电路以至第四代的超大规模集成电路计算机,都与微电子技术的进步密切相关,且以所采 用的逻辑元件作为划分每代的标志。计算机正是大规模集成电路孕育的产物。微型计算机被广泛地用于数值计算和工业

2、控制之中。数据采集系统是计算机在工业控制中最为普遍的应用系统。他的任务是采集生产过程中的工况参数并经过 A/ D 转换器送入内存储器 , CPU 将再对这些参数、数据进行分析、运算和处理 , 如数字滤波、量纲变换、仪表误差修正、数字显示、越限报警、打印制表等功能 。若再配上输出 通道就可以方便地组成计算机控制系统。此次设计为一生产流水线监控系统，每当一定数目的产品下线，该系统能发出提示信息；根据需要，系统能给出当天已生产产品的总的数量。利用KK1+开关模拟流水线上通过的产品，每按动一次开关就相当于有一个产品下线；现要求每当有若干个（自定）产品下线，系统给出提示信息，同时发出提示声音。另外，根据

3、需要，管理者可随时察看当天已经生产的产品数量。关键字：流水线 发声 中断本次设计分工如下： 1张战恒同学负责需求分析，确定对系统的综合要求，总结设计思想，写出相应的算法。2.陈嵘同学负责总体设计，设计系统流程图，设计硬件电路图，硬件连图。3.彭俊峰同学负责详细设计，根据芯片引脚的功能、流程图和算法编写相应的汇编程序。4.综合了解8255芯片的工作原理和主要功能，结合DJ-598K三合一实验系统微机原理实验箱以及自行设计的接口电路，制作一个能测量某流水线工件个数，并显示报警的简易检测装置。目录 1、需求分析1.1 设计题目生产流水线监控系统设计 1.2 设计要求1、采用模拟计数装置，自行设计接口

4、电路，将检测开关的信号（代替工件）送给DJ-598K三合一实验系统微机原理实验箱中的8253进行计数。2. 设计一生产流水线监控系统，每当一定数目的产品下线，该系统能发出提示声音；根据需要，系统能给出当天已生产产品的总的数量。3. 利用K1+开关模拟流水线上通过的产品，每按动一次开关就相当于有一个产品下线；现要求每当有若干个（自定）产品下线，系统给出提示信息，同时发出提示声音(使扬声器发声，持续时间5秒钟)。另外，根据需要，管理者可随时察看当天已经生产的产品数量。根据需要，需选择的芯片有8253，8259。1.3 设计目的系统目标设计利用使用8253-5监视一个生产流水线，每通过80个工件，扬

5、声器响5秒钟，频率2000Hz。1.4 开发环境生产流水线监控系统的开发与运行环境如下：硬件条件：计算机、DJ-598K三合一实验系统微机原理实验箱；软件条件：DJ-8088K系列编程软件。2、系统总体框架图2.1系统框图8253开关 开关模块显示缓冲的值秒脉冲显示模块主控模块中断模块定时模块LED开关82538253/82548259A 图2-1系统框图2.2系统流程图定义端口，改变量N端口芯片初始化 8255 初始化 8253 初始化 8259 初始化设置中断向量无限循环图2-2-1主程序框图N+1NN=10?启动扬声器延时关闭扬声器N=0N调用8段数码显示子程序返回图2-2-2中断程序框

6、图3 模块设计与分析3.1原理图用8253-5监视一个生产流水线图3-1 8253接线原理图使用8253-5监视一个生产流水线，每通过50个工件，扬声器响5秒钟，频率2000Hz。用8253-5的通道0设定为计数方式计数，计数满50后，由OUT0输出一个负脉冲，经反向后作为8259A的中断请求信号，在中断服务程序中，启动8253-5通道1工作，有通道1连续输出频率为2000Hz的方波信号，持续5秒后结束。通道0工作于方式2，通道1工作于方式3，通道1的门控信号GATE1由8255A的PA0控制。OUT0 CLK0GATE0 8253CLK1GATE1 OUT11驱动器INT+5V2.5MHz8

7、255PA0通道0计数器工作于方式2，采用BCD计数，因计数初值为50，采用RL1RL0=01（读/写计数器的低8位），则工作方式字为=15H。通道1计数器工作于方式3，CLK1接2.5MHz时钟，要求产生1000Hz的方波，则计数初值应为2.5106/2000=1250，采用RL1RL0=11 （先读计数器的低8位，再读计数器的高8位）。则工作方式字为=77H。设通道0的地址为40H，通道1的地址为41H，控制口地址为43H，8255A的口地址为80-83H。 MOV AL，15H；通道0初始化，方式2OUT 43H，ALMOV AL，50H；置计数初值OUT 40H，ALSTI ；开中断L

8、PO：HLT ；等待中断JMP LOPMOV AL，01H ；通道1的GATE1置1，启动计数OUT 80H，AL ; 认为8255已经初始化，向8255 ；端口送数，使PA0为“1”MOV AL，77H ；通道1初始化，方式3OUT 43H，ALMOV AL，50H ；置计数初值低8位OUT 41H，ALMOV AL，12H ；置计数初值高8位OUT 41H，ALCALL DL5S ；延时5秒，DL5S为5秒延时程序MOV AL，00H ；通道1的GATE1置0，停止计数OUT 80H，AL ；复位8255端口，使PA0为“0”IRET3.2主程序模块主控模块是系的核心模块，对8253/82

9、54、8255进行初始化，设置中断向量，扫描键盘根据按键值作相应的处理。intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异，例如8253（2.6MHz）,8253-5(5MHz) 8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄

10、存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。顺便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器来用。图3-1 8253引脚图3.3显示模块显示模块是将显示缓冲区的数值送到LED显示的功能模块，显示缓冲区是由六个字节构成，分别保存小时的高位和低位，分钟的高位和低位，秒钟的高位和低位。硬件上由六个LED构成，软件上由扫描显示的方法实现。3.4定时模块定时模块是

11、为8259提供中断请求信号的。由一片8253实现，选用定时器0#，工作在方式3，由于时钟应该1秒走动一次，所以输出值应为1S，其输出信号可作为8259的中断请求信号。功能：就是在有多个中断源的系统中，接受外部的中断请求，并进行判断，选中当前优先级最高的中断请求，再将此请求送到cpu的INTR端；当cpu响应中断并进入中断子程序的处理过程后，中断控制器仍负责对外部中断请求的管理。3.5中断处理模块中断原理按动KK1开关，当按下10次时，调用延时子程序产生中断。中断过程示意图如下(图2-1)断点中断请求现行程序CPU响应中断中断服务中断返回图3-2中断过程示意图36程序清单ODE SEGMENTA

12、SSUME CS:CODE PAPORT EQU 0FF28HPBPORT EQU 0FF29HPCPORT EQU 0FF2AHCTPORT EQU 0FF2BHTCONTR0 EQU 0043HTCON1 EQU 0041HTCONO EQU 0040HINTQ3 EQU INTREEUP3INTPORT1 EQU 0FF80HINTPORT2 EQU 0FF81HPA EQU 0FF20H ;字位口PB EQU 0FF21H ;字形口PC EQU 0FF22H ;键入口ORG 12D0HBUF DB ?,?,?,?,?,?intcnt db ?data1: db 0c0h,0f9h,0a

13、4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h db 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH START: MOV DX,TCONTR0MOV AL,B OUT DX,AL MOV DX,TCONO MOV AL,01H OUT DX,AL MOV DX,TCONTR0 MOV AL,B OUT DX,AL MOV DX,TCON1 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AH,0FAH OUT DX,AL MOV AL,80H MOV DX,CTPORT OUT DX,A

14、L MOV DX,PAPORT MOV AL,00H OUT DX,AL START0: CLICALL WRINTVER MOV AL,13H;ICW1MOV DX,INTPORT1OUT DX,ALMOV AL,08H;ICW2MOV DX,INTPORT2OUT DX,ALMOV AL,09H;ICW4OUT DX,ALMOV AL,0F7H;OCW1,IR3OUT DX,ALMOV intcnt,0STILI:MOV DX,TCONTR0MOV AL,BOUT DX,ALMOV DX,TCONOMOV AL,01HOUT DX,AL JMP LIWRINTVER:MOV AX,0H M

15、OV ES,AX MOV DI,002CH LEA AX,INTQ3 STOSW MOV AX,0000H STOSW RETINTREEUP3:CLI push ax push cx push dx inc intcnt CMP intcnt,0AH JNZ DISP_1 MOV DX,PAPORT MOV AL,01H OUT DX,AL CALL DL5S MOV AL,00H OUT DX,AL MOV intcnt,0 DISP_1: CAL BUF1 CALL DISP pop dx pop cx pop ax STI IRET BUF1: MOV BUF,10H MOV BUF+

16、1,10H MOV BUF+2,10H MOV BUF+3,10H MOV BUF+4,10H MOV AL,intcnt MOV BYTE PTR BUF+5,AL RETDL5S: MOV CX,2FFFH LOOP $RET DISP: MOV AL,0FFH ;00H MOV DX,PA OUT DX,AL MOV BX,OFFSET BUF+5DIS1: MOV AL,BX MOV AH,00H PUSH BX MOV BX,OFFSET DATA1 ADD BX,AX MOV AL,BX POP BX MOV DX,PB OUT DX,AL MOV AL,0EFH MOV DX,P

17、A OUT DX,AL RETCODE ENDSEND START4调试分析本设计的难度就是在调试过程中遇到跟理论原理不一样的结果，在实际操作的过程中，遇到了很多打挑战，比如，我负责的电路图设计就遇到了很大的问题，首先是用什么来代替光敏电阻来产生所需要的脉冲，然后就是在Protel99中如何摆放原件、接线以及验证电路图正确的问题。第一个问题在老师的帮助下学会用手动开关K1来代替光敏电阻产生的脉冲，第二个问题在查阅相关教材的基础上解决了，其中我印象最深的是电路图接好了后发现电路不能正常工作，细查原因后发现原来是自己忘记把相关芯片连上电源，后来在同组成员的共同努力下，一起把电路图接好了。5用户说明

18、5.1接线图本系统采用了一块8253可编程间隔定时器芯片，一快8259A和一块8255芯片。其中利用8253控制程序中的中断控制，从而控制电子发声单元发声。用8253的计数通道1作为计数器，用于产品的计数；计数通道2作为定时器，定时为5S。当计数通道1的OUT脚出现0到1的跳变的时候，将启动计数通道2开始定时，而计数通道2定时阶段将控制计数通道1停止计数，只有其定时结束并停止定时阶段才可再次启动计数通道1开始计数。8255是控制8253中的GATE门开关。连线图如下(图5-1)图5-1 连线图7总结本次课程设计从接到课题、选题、查阅资料、完成课题让我感受颇多。第一步、分析相关课课程题目，我们选

19、择了工件自动检测及报警系统这个课题。第二步、我们通过查阅资料，先把设计要求搞明白，反复讨论，确定了基本步骤。第三步、通过掌握的资料，了解相关芯片工作原理和主要功能，用Protel99软件设计接线电路图，这一步可以说是本次课程设计关键。第四步、掌握相应指令的具体用法，为后面写程序奠定基础。第五步、在相关软件上编写代码，调试程序，这一步是最重要的，也是最艰难的一步，要把网上找到相关代码一一弄懂，改写，调试运行。程序写作过程是和同学一起完成的，可以相互学习。在调试过程中也不是一帆风顺，必须将各个芯片的地址计算清楚。通过这次课程设计，使我进一步巩固了相关专业课知识，特别是Protel99的软件使用和相

20、关代码的编写调试。使我在微机原理系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步。8参考文献1戴梅萼、史嘉权编著，微型计算机技术及应用第三版， 清华大学出版社，2003年版；2潘新民编著，微型计算机硬件技术教程-原理汇编接口及体系结构，机械工业出版社，2004年版；3郑学坚编著，微型计算机原理及应用（第三版），清华大学出版社，2001年版；4郑初华、赵文龙等：汇编语言、微机原理及接口技术电子工业出版社，2006年，第二版5赵晶编著,电路设计与制版-Protel99高级应用，人民邮电出版社，2001年版。6. 微机原理及应用实验指导书。9附录专心-专注-专业