1、微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 姓 名 * 學(xué) 號(hào) * 指導(dǎo)教師 千博 董瑞軍 一、微元課程設(shè)計(jì)1.1 課程設(shè)計(jì)的意義微機(jī)原理是國(guó)家教育部規(guī)定的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、電子信息專(zhuān)業(yè)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)電一體化等工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程。課程設(shè)計(jì)涉及8086cpu的指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器組成、8259a中斷控制器以及8253可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器的編程與應(yīng)用等內(nèi)容,是將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。為了培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、獲取信息和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。1.2 課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉微機(jī)系統(tǒng)在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中的應(yīng)用，了解計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)對(duì)現(xiàn)代科技事業(yè)

2、發(fā)展的作用，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的微機(jī)原理知識(shí)和控制理論知識(shí)為專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)服務(wù)，并使學(xué)生受到必要的基本技能的訓(xùn)練，有助于學(xué)生綜合能力和整體素質(zhì)的提高。為微機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)和分析設(shè)計(jì)各種自動(dòng)控制系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。1.3課程設(shè)計(jì)的要求 （一）設(shè)計(jì)微處理器8088最小系統(tǒng)；熟練掌握protel99電路圖設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)8088最小系統(tǒng)電路，也可以是其他型號(hào)的微處理器 1.基本要求了解工具軟件在課程設(shè)計(jì)中的作用。掌握protel99電路圖設(shè)計(jì)功能。熟練掌握工具軟件設(shè)計(jì)8088最小系統(tǒng)電路。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路、總線(xiàn)電路、存儲(chǔ)器（rom和ram）電路。難點(diǎn)：設(shè)計(jì)譯碼電路。（二）設(shè)計(jì)微機(jī)接口應(yīng)用電路；1設(shè)計(jì)溫

3、度檢測(cè)a/d變換接口電路2設(shè)計(jì)d/a變換接口電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)3設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制電路 1.基本要求了解模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)模變換電路的原理。掌握繪圖軟件繪圖技術(shù)。熟練掌握工具軟件設(shè)計(jì)8088系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：用0809設(shè)計(jì)8位溫度檢測(cè)a/d變換接口電路。用0832設(shè)計(jì)8位d/a變換接口電路完成直流電機(jī)速度控制難點(diǎn)：用5255和8253設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制電路。（三）打印電路圖，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）要求學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的微機(jī)系統(tǒng)電路：1.打印電路圖，2.寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）。論文中必須明確設(shè)計(jì)出存儲(chǔ)器（rom和ram）的地址分配，以及i/o接口地址分配。二、 設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)采用8088最

4、小方式工作，在這種方式下，存儲(chǔ)器或者i/o口讀寫(xiě)的信號(hào)都有8088產(chǎn)生。開(kāi)始工作時(shí)8284提供時(shí)鐘信號(hào)，復(fù)位信號(hào)和準(zhǔn)備好信號(hào)。3片74ls373鎖存器和一片74ls245雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器形成總線(xiàn)邏輯電路和最小系統(tǒng)工作電路。2片2764和2片6264形成16kb的rom和16kb的ram。溫度采集電路用ad590采集溫度信號(hào)并送入0809進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換。使用8259對(duì)eoc信號(hào)進(jìn)行中斷控制。然后將系統(tǒng)數(shù)據(jù)送入0832進(jìn)行da轉(zhuǎn)換。定時(shí)計(jì)數(shù)器8253對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，使用8255并行接口來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),還有鍵盤(pán)部分使用8255以及2片74ls373和倆個(gè)數(shù)碼管等元件組成。 系統(tǒng)各模塊地址空間分配：存

5、儲(chǔ)器模塊： rom 2764: fc000hfffffh ram 6264: 00000h-03fffhad變換模塊： adc0809：000h007h 8259：008h009h直流電機(jī)模塊： dac0832：00ah步進(jìn)電機(jī)模塊：8253：00ch00fh8255:010h013h鍵盤(pán)顯示模塊： 8255:014h017h三、 總體介紹3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 3.1.1 8088芯片介紹1.8088芯片簡(jiǎn)介： 圖3.1.1 8088芯片8088為40條引線(xiàn)、雙列直插式封裝。8088有最小組態(tài)（單微處理器組成的小系統(tǒng)）和最大組態(tài)（多處理器系統(tǒng)）兩種工作模式，大部分引腳在兩種組態(tài)下功能是一樣的

6、，只有8根引腳的名稱(chēng)及功能不同（24腳31腳）。下面介紹各個(gè)引腳的功能：2.8088引腳介紹：（1）與工作模式無(wú)關(guān)的引腳 ad7-ad0（雙向，三態(tài)）：低8位地址/數(shù)據(jù)的復(fù)用引腳線(xiàn)。在總線(xiàn)周期的t1狀態(tài)時(shí)，作為地址總線(xiàn)輸出低8位地址；在其他t狀態(tài)時(shí)，作為雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)輸出低8位數(shù)據(jù)。t1狀態(tài)輸出地址時(shí)，需要鎖存器進(jìn)行地址鎖存。 a15-a8（輸出，三態(tài)）：高8位地址總線(xiàn)。在讀寫(xiě)存儲(chǔ)器或i/o端口的整個(gè)周期中，均輸出高8位地址總線(xiàn)。 a19/s6-a16/s3（輸出，三態(tài)）：分時(shí)復(fù)用的地址/狀態(tài)信號(hào)線(xiàn)。在總線(xiàn)周期的t1狀態(tài)，表現(xiàn)為高4位地址總線(xiàn)，而在其他狀態(tài)時(shí)，用來(lái)輸出狀態(tài)信息。需要地址鎖存器對(duì)t

7、1狀態(tài)時(shí)的地址進(jìn)行鎖存。mn/mx（輸入）：工作方式控制線(xiàn)。接+5v時(shí)，8088工作在最小方式；接地時(shí)，8088工作在最大方式。rd（輸出，三態(tài)）：讀信號(hào)，低電平有效。有效時(shí)表示cpu正在執(zhí)行從存儲(chǔ)器或i/o端口輸入的操作。nmi（輸入）：非可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)，上升沿有效。出現(xiàn)有效信號(hào)時(shí)，cpu在執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，立即進(jìn)行中斷處理。intr（輸入）：可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。cpu在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)intr進(jìn)行測(cè)試，以決定現(xiàn)行指令結(jié)束后是否響應(yīng)中斷。reset（輸入）：系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，高電平有效（至少保持4個(gè)時(shí)鐘周期） cpu，清除ip、ds、es、ss、psw、指令隊(duì)

8、列；該信號(hào)結(jié)束后，cpu從存儲(chǔ)器的0ffffh地址開(kāi)始讀取和執(zhí)行指令。ready（輸入）：準(zhǔn)備好信號(hào)，來(lái)自存儲(chǔ)器或i/o接口的應(yīng)答信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)有效時(shí)，表示存儲(chǔ)器或i/o接口準(zhǔn)備就緒。test（輸入）：測(cè)試信號(hào)，低電平有效。若為高電平，則cpu繼續(xù)處于等待狀態(tài)，直到出現(xiàn)低電平時(shí)，cpu才執(zhí)行下一條指令。（2）最小方式下的引腳 inta（輸出）：cpu發(fā)向中斷控制器的中斷響應(yīng)信號(hào)。在相鄰的兩個(gè)總線(xiàn)周期中輸出兩個(gè)負(fù)脈沖。ale（輸出）：地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)ale信號(hào)有效時(shí)，表示地址線(xiàn)上的地址信息有效，將地址信息鎖存到地址鎖存器中。den（輸出，三態(tài)）：數(shù)據(jù)允許信號(hào)，低電平有效

9、。den信號(hào)有效時(shí)，表示允許74ls245數(shù)據(jù)收發(fā)器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。dt/r（輸出，三態(tài)）：數(shù)據(jù)收/發(fā)信號(hào)，用來(lái)控制數(shù)據(jù)傳送方向。dt/r為低電平時(shí)，cpu接收數(shù)據(jù)；dt/r為高電平時(shí)，cpu發(fā)送數(shù)據(jù)。io/m（輸出，三態(tài)）：訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器或i/o端口的控制信號(hào)。io/m為高電平時(shí)，表示訪(fǎng)問(wèn)i/o端口；io/m為低電平時(shí)，表示訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器。wr（輸出，三態(tài)）：寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。當(dāng)wr有效時(shí)，表示cpu正在執(zhí)行向存儲(chǔ)器或i/o端口的輸出操作。hold（輸入）：系統(tǒng)中其他總線(xiàn)主控設(shè)備向cpu請(qǐng)求總線(xiàn)使用權(quán)的總線(xiàn)申請(qǐng)信號(hào)，高電平有效。hlda（輸出）：cpu對(duì)系統(tǒng)中其他總線(xiàn)主控設(shè)備請(qǐng)求總線(xiàn)使

10、用權(quán)的應(yīng)答信號(hào)，高電平有效。sso：系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)。在最小模式下，它與io/m、dt/r共同組合反映當(dāng)前總線(xiàn)周期執(zhí)行的是什么操作。在最大模式下，該引腳輸出恒為高電平。 3.1.2 最小系統(tǒng)總線(xiàn)設(shè)計(jì) 圖3.1.2最小總線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3.2 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)3.2.1 2764芯片介紹 1.2764芯片簡(jiǎn)介： 圖3.2.1 2764芯片 2764是8k*8字節(jié)的紫外線(xiàn)镲除、電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5v供電，工作電流為75ma，維持電流為35ma，讀出時(shí)間最大為250ns，28腳雙列直插式封裝。 2. 2764芯片引腳介紹 a0-a12：13根地址輸入線(xiàn)。用于尋址片內(nèi)的8k個(gè)存儲(chǔ)單元。 d0d7：8根雙向數(shù)

11、據(jù)線(xiàn)，正常工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)。編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)。 oe：輸出允許信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由d0d7端輸出。 ce：選片信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)表示選中此芯片。 pgm:編程脈沖輸入端。對(duì)eprom編程時(shí)，在該端加上編程脈沖。讀操作時(shí)該信號(hào)為1。 vpp：編程電壓輸入端。編程時(shí)應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對(duì)vpp的值要求的不一樣，可以是+12.5v，+15v，+21v，+25v等。3.2764的工作方式：正常工作（只讀）時(shí)，vpp=vcc=+5v,pgm=+5v。 編程時(shí)，vpp+25v（高壓），pgm端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。3.2.2 6264芯片

12、16264芯片簡(jiǎn)介： 圖3.2.2 6264芯片 6264是一種靜態(tài)存儲(chǔ)器，其容量為8kb，是28引腳雙列直插式芯采用cmos工藝制造2.6264引腳介紹 a12a0：地址線(xiàn)，可尋址8kb的存儲(chǔ)空間。 d7d0：數(shù)據(jù)線(xiàn)，雙向，三態(tài)。 oe：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。 we：寫(xiě)允許信號(hào)，輸入，低電平有效。cs1：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為低電平。 cs2：片選信號(hào)2，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為高電平。 vcc：+5v工作電壓。gnd：信號(hào)地。36264的工作方式： 寫(xiě)入：當(dāng)we和ce1為低電平，且oe和ce2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸入 緩沖器打開(kāi)，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線(xiàn)d7d0寫(xiě)入被選中的存儲(chǔ)單元。

13、讀出：當(dāng)oe和ce1為低電平，且we和ce2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出緩 沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線(xiàn)d7d0上。 保持：當(dāng)ce1為高電平，ce2為任意時(shí)，芯片未被選中，處于保持狀 態(tài)，數(shù)據(jù)線(xiàn)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。wecs1cs2oed0-d7001x寫(xiě)入1010讀出x00x高阻x11xx10x注：共兩片6264，第一片所占地址為00000h01fffh，第二片所占地址為02000h03fffh。共兩片2764，第一片所占地址為fc000hfdffh和第二片所占地址為fe000hfffffh。 3.2.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)電路 圖3.2.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)電路圖3.3 8位溫度ad變換接口電路 3.3.1 a

14、dc0809芯片1adc0809芯片簡(jiǎn)介： 圖3.3.1 adc0809芯片adc0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的cmos工藝8通道，8位逐次逼近式a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。2adc0809的引腳介紹： in0in7：8路模擬電壓輸入； ale： 地址鎖存信號(hào)，用來(lái)鎖存addaaddc路地址，上升沿有效； adda/b/c：8路地址線(xiàn)，adda為最低位，addc為最高位； d0d7：8位數(shù)字信號(hào)輸出； clk： 時(shí)鐘信號(hào)(10k1.2m)； vref：基準(zhǔn)電壓，vref(+) 接vcc，vre

15、f (-)接地； start：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)； eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)； oe：輸出允許信號(hào):1允許; 0禁止，數(shù)據(jù)線(xiàn)高阻；3.adc0809的工作原理 當(dāng)負(fù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換脈沖到來(lái)時(shí)，逐次逼近寄存器清0之后，在clk時(shí)鐘脈沖同步下, 該寄存器從高位開(kāi)始計(jì)數(shù)；第一個(gè)clk時(shí)鐘脈沖同步下，使寄存器輸出1000 0000b，經(jīng)8位d/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓v0：若v0 > vi : 比較器輸出負(fù)電平，控制電路使寄存器輸出01000000b；若v0< vi : 比較器輸出正電平，控制電路使寄存器輸出11000000b；即第一個(gè)clk時(shí)鐘決定了d7=1/0如此，第8個(gè)clk時(shí)鐘脈沖后，便將vi轉(zhuǎn)換成

16、了與之對(duì)應(yīng)的d7d0；轉(zhuǎn)換結(jié)束, v0=vi , 比較器輸出0電平，控制電路立即輸出一個(gè)低電平作為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，使寄存器輸出鎖存到緩沖器中，從而得到輸出數(shù)字量；3.3.2 ad590芯片1.ad590芯片簡(jiǎn)介 圖3.3.2 ad590電路符號(hào) ad590是電流輸出型兩端溫度傳感器，它是ad公司利用pn結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器（熱敏器件）。ad590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。2.ad590使用方法ad590的輸出電流為i=(273+t)a(t為攝氏溫度),因此測(cè)量的電壓v為(273+t)a ×10k= (2.73+t/100)v。為了

17、將電壓測(cè)量出來(lái)又需使輸出電流i不分流出來(lái),我們使用電壓追隨器其輸出電壓v2等于輸入電壓v。由于一般電源供應(yīng)較多零件之后,電源是帶雜波的,因此我們使用齊納二極體作為穩(wěn)壓零件,再利用可變電阻分壓,其輸出電壓v1需調(diào)整至2.73v。3.3.3 溫度變換接口電路：圖3.3.3 adc0809溫度變換接口電路3.4 da變換接口電路3.4.1 dac0832芯片1.dac0832芯片簡(jiǎn)介 圖3.4.1 dac0832芯片 d/a轉(zhuǎn)換器dac0832是采用cmos工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。它由倒t型r-2r電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓vref四大部分組成。2.dac0832引腳

18、介紹d0d7：8位數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)，ttl電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；ile：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線(xiàn)，高電平有效；cs：片選信號(hào)輸入線(xiàn)（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；wr1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)選通輸入線(xiàn)，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ile、cs、wr1的邏輯組合產(chǎn)生le1，當(dāng)le1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)變換，le1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；xfer：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；wr2：dac寄存器選通輸入線(xiàn)，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由wr2、xfer的邏輯組合產(chǎn)生le2，當(dāng)le2為高電平時(shí)，d

19、ac寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，le2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入dac寄存器并開(kāi)始d/a轉(zhuǎn)換。iout1：電流輸出端1，其值隨dac寄存器的內(nèi)容線(xiàn)性變化；iout2：電流輸出端2，其值與iout1值之和為一常數(shù)；rfb：反饋信號(hào)輸入線(xiàn)，改變r(jià)fb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿(mǎn)量程精度；vcc：電源輸入端，vcc的范圍為+5v+15v；vref：基準(zhǔn)電壓輸入線(xiàn)，vref的范圍為-10v+10v；agnd：模擬信號(hào)地；dgnd：數(shù)字信號(hào)地。3.dac0832的工作原理dac0832中有兩級(jí)鎖存器，第一級(jí)鎖存器稱(chēng)為輸入寄存器，它的鎖存信號(hào)為ile；第二級(jí)鎖存器稱(chēng)為dac寄存器，它的鎖存信號(hào)為傳

20、輸控制信號(hào)。因?yàn)橛袃杉?jí)鎖存器，dac0832可以工作在雙緩沖器方式，即在輸出模擬信號(hào)的同時(shí)采集下一個(gè)數(shù)字量，這樣能有效地提高轉(zhuǎn)換速度。此外，兩級(jí)鎖存器還可以在多個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作時(shí)，利用第二級(jí)鎖存信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)轉(zhuǎn)換器同步輸出。3.4.2 直流伺服電機(jī) 1.直流伺服電機(jī)簡(jiǎn)介及工作原理 直流伺服電機(jī)本身就是直流電動(dòng)機(jī)。其工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)的工作原理完全相同。其工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上的，電磁力的大小與電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)成正比。2. 直流伺服電機(jī)的調(diào)速 由直流電機(jī)的基本原理分析得到：         n=

21、(uiara)/ce 式中：n電樞的轉(zhuǎn)速，r/min；     u電樞電壓； ia 電樞電流；      ra電樞電阻； 由此可知，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方法：(1)改變電樞電壓u： 調(diào)速范圍較大，直流伺服電機(jī)常用此方法調(diào)速；(2)變磁通量：改變激磁回路的電阻rf以改變激磁電流if，可以達(dá)到改變磁通量的目的；調(diào)磁調(diào)速因其調(diào)速范圍較小常常作為調(diào)速的輔助方法，而主要的調(diào)速方法是調(diào)壓調(diào)速。若采用調(diào)壓與調(diào)磁兩種方法互相配合，可以獲得很寬的調(diào)速范圍，又可充分利用電機(jī)的容量。(3)在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻rt：，此時(shí)有

22、n=uia(ra+rt)/ ce 此法轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，而且電阻上的銅耗較大，辦法并不經(jīng)濟(jì)，很少使用。3.4.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖3.4.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.5 步進(jìn)電機(jī)的控制3.5.1 8255芯片1.8255芯片簡(jiǎn)介 圖3.5.1 8255芯片 8255是intel公司生產(chǎn)的可編程并行i/o接口芯片，有3個(gè)8位并行i/o口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。 2.8255引腳介紹 reset:復(fù)位輸入線(xiàn)，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清

23、除，所有i/o口均被置成輸入方式。cs:芯片選擇信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/cs=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與cpu進(jìn)行通訊;/cs=1時(shí),8255無(wú)法與cpu做數(shù)據(jù)傳輸.rd:讀信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/rd產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/cs=0時(shí),允許8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)向cpu發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即cpu從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。wr:寫(xiě)入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/wr產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/cs=0時(shí),允許cpu將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入8255。d0d7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)，8255與cpu數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)cpu 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作，

24、控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送。 pa0pa7:端口a輸入輸出線(xiàn)，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 pb0pb7:端口b輸入輸出線(xiàn)，一個(gè)8位的i/o鎖存器，一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。 pc0pc7:端口c輸入輸出線(xiàn)，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口c可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口a和端口b配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。 a1,a0:地址選擇線(xiàn),用來(lái)選擇8255的pa口,pb口,pc口和控制寄存器。 csa0a1選中端口000端口a001端口b010端口

25、c011方式控制端口1xx未選中 3.8255工作方式3種工作方式可用軟件編程對(duì)控制口設(shè)置來(lái)指定。三種基本的工作方式為： 方式0基本的輸入輸出。相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的8位簡(jiǎn)單端口；各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，但不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入及輸出；c端口可以是一個(gè)8位的簡(jiǎn)單接口，也可以分為兩個(gè)獨(dú)立的4位端口；方式1選通輸入輸出方式。a口和b口仍作為兩個(gè)獨(dú)立的8位輸入/輸出數(shù)據(jù)通道，可單獨(dú)連接外設(shè)；c口要有6位(分成兩個(gè)3位)分別作為a口和b口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，其余2位仍可工作在方式0；聯(lián)絡(luò)信號(hào)線(xiàn)已經(jīng)定義，不能由用戶(hù)改變。a口、b口在作為輸入和輸出時(shí)的選通信號(hào)不同。方式2雙向傳送方式。只有a端口可工作在方

26、式2下；雙向輸入輸出方式-可以既作為輸入口，又作為輸出口；pc6、7作為輸出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，pc4、5作為輸入的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，pc3仍作為中斷請(qǐng)求信號(hào)；其余三根可用作方式0，也可用作b口方式1的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線(xiàn)。4.8255的初始化8255的初始化工作包括兩個(gè)方面：一是將方式控制字寫(xiě)入8255的控制寄存器；二是使輸出口輸出初始化狀態(tài)。 3.5.2 8253芯片 1.8253芯片簡(jiǎn)介 圖3.5.2 8253芯片 intel8253是nmos工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，有幾種芯片型號(hào)，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計(jì)數(shù)速率有所差異。 2.8253芯片引腳介紹cs：片選信號(hào)，低電平有效； rd：讀信

27、號(hào)，低電平有效；wr：寫(xiě)信號(hào)，低電平有效 clk ： 時(shí)鐘脈沖輸入 gate ：門(mén)控信號(hào)輸入 out ：定時(shí)輸出a1、a0：端口選擇信號(hào)a0a1端口00cnt001cnt110cnt211控制寄存器3.8253的工作方式 方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)中斷 方式1：可重復(fù)觸發(fā)的單脈沖觸發(fā)器 方式2：頻率發(fā)生器（能自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)初值） 方式3：方波發(fā)生器（用的最多的方式） 方式4：軟件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器 方式5：硬件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器4.8253的初始化流程 8253的初始化有兩種方法：一是依次初始化各計(jì)數(shù)器；二是先寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫(xiě)入初值。3.5.3 步進(jìn)電機(jī)1.步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介 圖3.5.3 步進(jìn)電

28、機(jī)電路符號(hào) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 2.步進(jìn)電機(jī)工作原理 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向

29、一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.步進(jìn)電機(jī)的工作方式 本設(shè)計(jì)中電機(jī)線(xiàn)圈由四相組成，ba,bb,bc,bd，驅(qū)動(dòng)方式為兩相激磁方式，個(gè)線(xiàn)圈通電順序如下表：順序 相babbbcbd01100101102001131001表中首先向ba-bb線(xiàn)圈中輸入驅(qū)動(dòng)電流，接著為bb-bc,bc-bd,bd-ba相順序從0到1稱(chēng)為一步，電機(jī)軸將轉(zhuǎn)過(guò)18度，01234則

30、稱(chēng)為通電一周，轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過(guò)72度，若循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作，電機(jī)便連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，而進(jìn)行相反的通電順序如4321將使電機(jī)同速反轉(zhuǎn)。通電一周的周期越短，即驅(qū)動(dòng)頻率越高，則電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因?yàn)樗孔咭徊叫枰欢ǖ臅r(shí)間，若信號(hào)頻率過(guò)高，可能導(dǎo)致電機(jī)失步，甚至只在原步顫動(dòng)。3.5.4 步進(jìn)電機(jī)控制電路圖3.5.4 步進(jìn)電機(jī)控制電路 3.6 鍵盤(pán)與顯示電路 3.6.1 鍵盤(pán)簡(jiǎn)介及其工作原理介紹 圖3.6.1 鍵盤(pán)電路符號(hào) 鍵盤(pán)按找接口原理可分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)，這兩種鍵盤(pán)的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤(pán)主要是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤(pán)主要是由軟

31、件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的定義和識(shí)別。鍵盤(pán)一般都是矩陣排列，行和列分別接微機(jī)的輸出、輸入端口，每個(gè)鍵都跨接在某行和某列上，當(dāng)鍵按下時(shí)，該行與該列短路。輸入的端口線(xiàn)一般都通過(guò)電阻上拉至高電平。識(shí)別鍵盤(pán)上的閉合鍵，常用的方法有行掃描法和行反轉(zhuǎn)法。 3.6.2 七段數(shù)碼管 1.數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 圖3.6.2 數(shù)碼管電路符號(hào) 七段數(shù)碼管由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0-9，字符a-f。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 2.數(shù)碼管工作原理共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極(二極管正端)連接在一起。通常，公共陽(yáng)極接高電平(一般接電源)，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則

32、該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極(二極管負(fù)端)連接在一起。通常，公共陰極接低電平(一般接地)，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 3.數(shù)碼管的接口顯示方式： 存器靜態(tài)接口：用最簡(jiǎn)單的鎖存器輸出接口，再利用oc門(mén)加以驅(qū)動(dòng)的led接口。動(dòng)態(tài)顯示接口：動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。由于人眼存在視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省i/o口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，cpu要依次掃描，占用cpu較多的時(shí)間。 3.6.3 鍵盤(pán)與顯示電