微機(jī)課設(shè)-流水線控制

1、微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)包裝流水線控制系統(tǒng)微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 包裝流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 專 業(yè)：班 級(jí)： 指導(dǎo)老師：小組成員： 日 期： 目錄一、任務(wù)與要求31設(shè)計(jì)題目32. 設(shè)計(jì)目的33設(shè)計(jì)內(nèi)容34設(shè)計(jì)要求3二、設(shè)計(jì)方案3三、模塊設(shè)計(jì)與分析41主要芯片功能簡(jiǎn)介42子硬件電路73. 總電路14四、程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。1程序框圖152子硬件電路15五、調(diào)試與分析錯(cuò)誤！未定義書簽。六、項(xiàng)目總結(jié)錯(cuò)誤！未定義書簽。七、參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。一、任務(wù)與要求1設(shè)計(jì)題目 包裝流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 設(shè)計(jì)目的 1)建立微機(jī)系統(tǒng)的概念，加深對(duì)系統(tǒng)的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)我們應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)解決

2、實(shí)際問題的能力；2)了解8253，電機(jī)控制接口電路的設(shè)計(jì)方法；3)了解8088CPU總線的形成原理以及存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法；4）通過程序的編寫，提高匯編語言程序編寫的水平并熟練掌握程序調(diào)試的方法。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 以8088CPU為核心設(shè)計(jì)包裝流水線控制系統(tǒng)4. 設(shè)計(jì)要求 所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可對(duì)傳送帶上的產(chǎn)品的包裝過程進(jìn)行控制、計(jì)數(shù)和顯示（最大顯示值為9999）。其控制過程為啟動(dòng)流水線工作后，每計(jì)數(shù)24個(gè)產(chǎn)品通過，控制驅(qū)動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)的交流電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)1分鐘（工人打包時(shí)間），然后再繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，循環(huán)往復(fù)持續(xù)進(jìn)行。在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)顯示已包裝產(chǎn)品的總數(shù)。二、設(shè)計(jì)方案 把紅外傳感器（紅外發(fā)射，接收裝置）安裝在產(chǎn)品傳送帶

3、的兩側(cè)，將兩者對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)沒有產(chǎn)品通過傳感器器時(shí)，接收器受紅外光照射而導(dǎo)通，從發(fā)射極輸出高電平；當(dāng)有產(chǎn)品通過時(shí)傳感器時(shí)，遮斷紅外線，接收器晶體管截止，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖輸出，用作計(jì)數(shù)脈沖。同時(shí)觸發(fā)級(jí)聯(lián)的四片74160和8253進(jìn)行計(jì)數(shù)。每經(jīng)過一個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，使8253計(jì)數(shù)器自動(dòng)減1，同時(shí)74160計(jì)數(shù)器加1，并通過7448顯示譯碼器譯碼在LED顯示器上顯示出通過的產(chǎn)品數(shù)目。通過24個(gè)產(chǎn)品之后，通過8253的計(jì)數(shù)功能，使傳送帶停止工作1分鐘，一分鐘結(jié)束后，通過8253的計(jì)數(shù)功能再次使電機(jī)啟動(dòng)，繼續(xù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。三、模塊設(shè)計(jì)與分析1. 主要芯片功能介紹（1）8288CPU8088CPU是具有4

4、0條引出線的集成電路芯片，采用雙列直插是封裝。主要功能引腳:：輸入輸出/存儲(chǔ)器控制信號(hào)，三態(tài)。用來區(qū)分當(dāng)前操作時(shí)訪問存儲(chǔ)器還是訪問I/O端口。若此引腳輸出為低電平，則訪問存儲(chǔ)器；若輸出為高電平，則訪問I/O端口。：寫信號(hào)輸出，三態(tài)。此引腳輸出為低電平，表示CPU正在對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行寫操作。：數(shù)據(jù)傳送方向控制信號(hào)，三態(tài)。用于確定數(shù)據(jù)傳送的方向。高電平時(shí)，CPU向存儲(chǔ)器或I/O端口發(fā)送數(shù)據(jù)；低電平時(shí)，CPU從存儲(chǔ)器或I/O接口接收數(shù)據(jù)。此信號(hào)用于控制總線收發(fā)器8286/8287的傳送方向。：數(shù)據(jù)允許信號(hào)，三態(tài)。該信號(hào)有效時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上具有有效數(shù)據(jù)。它在每次訪問內(nèi)存或I/O接口以及在中斷

5、響應(yīng)期間有效。常用作數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器的片選信號(hào)。ALE：地址鎖存信號(hào)，三態(tài)輸出。高電平有效。當(dāng)它為高電平時(shí)，表明CPU地址線上有有效地址。因此，他常作為鎖存控制信號(hào)將A0 A19 鎖存到地址鎖存器。：讀選通線號(hào)，三態(tài)輸出。低電平有效。當(dāng)其有效時(shí)，表示CPU正在對(duì)鎖存器或I/O接口進(jìn)行讀操作。(2)82538253是一個(gè)Intel公司生產(chǎn)的三通道16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，是具有24根引腳的雙列直插式器件。主要功能引腳:選片信號(hào)，輸入。低電平有效。:讀控制信號(hào)，輸入。低電平有效。 :寫控制信號(hào)，輸入。低電平有效。 A0、A1:地址信號(hào)線,決定了8253芯片所具有的地址范圍。(3) EPROM276

6、4 2764芯片是一個(gè)的EPROM芯片，引腳如下圖所示：主要功能引腳:：輸出允許信號(hào)。低電平有效。當(dāng)時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由端輸出。：選片信號(hào)。低電平有效。當(dāng)時(shí)表示選中此芯片。: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)。(4) LED數(shù)碼管 LED數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。該課程設(shè)

7、計(jì)采用的是共陰的LED數(shù)碼管。共陰極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如下圖：顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào)如下表：LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。本課程設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，使用七段顯示譯碼器7448，它可以將輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字顯示代碼，并在數(shù)碼管上顯示出來。 2. 各子硬件電路 （1）8088最小總線模式：8088工作在最小模式下。電路圖如下圖所示：我們通過8282鎖存器將8088的地址信息鎖存，利用8286將8088的數(shù)據(jù)信息鎖存。其工作過程如下：系統(tǒng)需要獨(dú)立的地址總線，并在整

8、個(gè)總線周期維持地址有效,需外加地址鎖存器來存儲(chǔ)地址， 20位地址要三片8282鎖存器。鎖存器由ALE信號(hào)來控制， 即ALE作為鎖存器的輸入控制信號(hào)，控制地址的寫入。除地址外，BHE信號(hào)也要外接的地址鎖存器。注意ALE是高電平有效，必須和鎖存器的控制信號(hào)的電平相一致。a) 地址總線AB形成 將8088的20位地址和BHE信號(hào)分為3組，和3片8282的DI7DI0連接，CPU的地址鎖存使能ALE與8282的STB端相連。在ALE的下降沿時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。地址鎖存器8282相當(dāng)于8個(gè)D觸發(fā)器。當(dāng)為高，DO7DO0為高阻狀態(tài)。當(dāng)為低、STB為高時(shí)，8282的輸出等于輸入， 8282的輸出信號(hào)DO

9、7DO0與輸入信號(hào)DI7DI0相等。當(dāng)STB由 高變低，信號(hào)被鎖存。為高電平時(shí)，8282的輸出為高阻態(tài)，為低，DO7DO0有效。以其中的第一個(gè)8282為例，可以看出，只要將8282的DI7DI0與8088CPU的AD7AD0相連，鎖存號(hào)STB與CPU的ALE端相連。就可實(shí)現(xiàn)地址鎖存的功能。直接接地表示輸出允許地址信號(hào)一直有效（無高阻態(tài)）， 在不帶DMA的單處理器系統(tǒng)中，完全可以這樣處理。與此類似，第二、第三個(gè)鎖存器的連接基本相同。 地址A與數(shù)據(jù)D的復(fù)用（片）總線信號(hào)作為鎖存器的輸入， 由ALE控制輸入，輸出為直通方式，鎖存器輸出為地址信號(hào)。ALE信號(hào)僅在新地址輸出期間有效，使新地址輸入鎖存器，

10、 從而從復(fù)用總線上分離出地址信號(hào)；由于鎖存器輸出為直通方式，使地址信號(hào)期延長(zhǎng)到整個(gè)總線周期。b) 數(shù)據(jù)總線DB的形成 是輸出允許信號(hào)，或稱三態(tài)控制信號(hào)， 低電平有效。A到B表示數(shù)據(jù)從CPU傳送到系統(tǒng)其他設(shè)備，是數(shù)據(jù)寫的數(shù)據(jù)流向，B到A是數(shù)據(jù)從系統(tǒng)的其他設(shè)備傳送到CPU， 是數(shù)據(jù)讀的數(shù)據(jù)流向。而CPU的數(shù)據(jù)發(fā)送接收控制=1時(shí)，正好是數(shù)據(jù)發(fā)送（寫）狀態(tài)，=0時(shí)，是數(shù)據(jù)接收（讀）狀態(tài)，所以可以將直接和8286的T相連。 8286的輸出使能端則必須由CPU的控制。在前面我們已經(jīng)提到了，在CPU的存儲(chǔ)器訪問周期、I/O訪問周期以及中斷響應(yīng)周期輸出低電平， 即輸出有效信號(hào)。 使能8286允許數(shù)據(jù)通過，完成

11、數(shù)據(jù)的傳輸。將端接8088的，由信號(hào)打開收發(fā)器，由信號(hào)選擇收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方向c) 系統(tǒng)控制信號(hào)的形成在最小方式下， 由、的組合來決定進(jìn)行什么操作，系統(tǒng)的其它信號(hào)直接來自CPUd) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)包括位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位擴(kuò)展位。位擴(kuò)展的電路連接方法是：將每個(gè)存儲(chǔ)芯片的地址線和控制線（包括選片信號(hào)線、讀寫信號(hào)線等）全部并聯(lián)在一起，而將他們的數(shù)據(jù)線分別引出至數(shù)據(jù)總線的不同位上。字?jǐn)U展的電路連接方法是：將每個(gè)芯片的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和讀寫信號(hào)等控制信號(hào)線按信號(hào)名稱全部并聯(lián)在一起，只將片選端分別引出到地址譯碼器的不同輸出端，即用片選信號(hào)來區(qū)別各個(gè)芯片的地址。（2）EPROM存儲(chǔ)器模塊: 地址

12、范圍：70000H71FFFH用于存放程序代碼的存儲(chǔ)器EPROM2764接在8088上。高位地址線A19A13通過三八譯碼器接在2764片選端CE，低位地址線A0A12接在2764相應(yīng)端口，數(shù)據(jù)線AD0AD7接在2764的D0D7。（3）8253定時(shí)器模塊: 地址范圍：0FF04H0FF07H8253的CLK2接一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，OUT2接CLK1，GATE2接+5V，OUT1接GATE0，并接到電機(jī)控制電路，OUT0經(jīng)非門連接到GATE1，CLK0接紅外傳感器。8253計(jì)數(shù)器工作方式設(shè)定：計(jì)數(shù)器工作方式初始化值02241160002310000 啟動(dòng)8253、8088，CLK2接收1MHZ

13、的時(shí)鐘脈沖，由上表知，OUT2輸出100HZ方波到CLK1，作為時(shí)鐘脈沖。此時(shí)GATE1端無上升沿觸發(fā)，則OUT1輸出低電平到GATE0，使OUT0強(qiáng)迫輸出高電平，GATE1接收低電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器1寫入控制字后，OUT1輸出高電平到GATE0，同時(shí)使電機(jī)啟動(dòng)。在計(jì)數(shù)器0寫入控制字和初值后，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)產(chǎn)品通過時(shí)，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，而是將初值寄存器中內(nèi)容送到計(jì)數(shù)器0中，再通過23個(gè)產(chǎn)品（此時(shí)計(jì)數(shù)值減為1），OUT0端變?yōu)榈碗娖?，這個(gè)有高變低的電平跳變經(jīng)過非門送到GATE1，GATE1接收一個(gè)由低變高的電平跳變，則立即觸發(fā)計(jì)數(shù)器1開始工作，由于CLK1接收的時(shí)鐘脈沖周期為0.01S，初值為6000，則OUT

14、1輸出持續(xù)60S的負(fù)脈沖到電機(jī)控制電路，使電機(jī)停止工作，同時(shí)GATE0接收低電平，計(jì)數(shù)器0停止工作，OUT0又強(qiáng)迫輸出高電平。當(dāng)60S延遲結(jié)束后，OUT1輸出高電平到電機(jī)控制電路和GATE0，計(jì)數(shù)器0重新自動(dòng)寫入初值，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，循環(huán)往復(fù)統(tǒng)計(jì)通過的24個(gè)產(chǎn)品。在產(chǎn)品通過的同時(shí)，紅外傳感器產(chǎn)生的負(fù)脈沖觸發(fā)10000進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，在LED顯示屏上實(shí)時(shí)顯示通過的產(chǎn)品總數(shù)。（4）物品通過檢測(cè)模塊：紅外傳感器(光電對(duì)管)把紅外傳感器（紅外發(fā)射，接收裝置）安裝在產(chǎn)品傳送帶的兩側(cè)，將兩者對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)沒有產(chǎn)品通過傳感器器時(shí)，接收器受紅外光照射而導(dǎo)通，從發(fā)射極輸出高電平；當(dāng)有產(chǎn)品通過時(shí)傳感器時(shí)，遮斷紅外線

15、，接收器晶體管截止，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖輸出，用作計(jì)數(shù)脈沖。（5）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ： 繼電器驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路接8253的OUT1端口，通過其輸出的高低電平來控制電機(jī)的啟動(dòng)和關(guān)閉。（6）計(jì)數(shù)顯示模塊當(dāng)有產(chǎn)品通過時(shí)傳感器時(shí)，遮斷紅外線，接收器晶體管截止，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖輸出，用作計(jì)數(shù)脈沖，同時(shí)觸發(fā)級(jí)聯(lián)的四片74160和8253進(jìn)行計(jì)數(shù)。每經(jīng)過一個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，使8253計(jì)數(shù)器自動(dòng)減1，同時(shí)74160計(jì)數(shù)器加1，并通過7448顯示譯碼器譯碼在LED顯示器上顯示出通過的產(chǎn)品數(shù)目。2總電路圖四、程序設(shè)計(jì)1程序框圖 2程序代碼 CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATE STA

16、RT: MOV DX, 0FF07H MOV AL, 14H ；計(jì)數(shù)器0，只寫計(jì)數(shù)值低8位，方式2 OUT DX, AL ；控制字寫入控制寄存器 MOV AL, 72H ；計(jì)數(shù)器1，先寫低8位再寫高8位，方式1 OUT DX, ALMOV AL, B6H ；計(jì)數(shù)器2，先寫第8位再寫高8位，方式3 OUT DX, AL MOV DX, 0FF04H MOV AL, 23 ；計(jì)數(shù)器0的初值 OUT DX, AL MOV DX, 0FF05H MOV AX, 6000 ；計(jì)數(shù)器1的初值 OUT DX, AL MOV AL, AH OUT DX, AL MOV DX, 0FF06H MOV AX, 1

17、0000 ；計(jì)數(shù)器2的初值 OUT DX, AL MOV AL,AH OUT DX, AL CODE ENDS END START五、調(diào)試與分析六、項(xiàng)目總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，使我們更加深入的了解了8088和8253的工作原理，并對(duì)74160計(jì)數(shù)器、7448顯示器和譯碼器的應(yīng)用接法有了更進(jìn)一步了解和認(rèn)識(shí)。本次課設(shè)有助于我們將理論與實(shí)際相結(jié)合，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)中來。同時(shí)，包裝流水線控制系統(tǒng)這一設(shè)計(jì)課題涉及到了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，做到了學(xué)科間的緊密聯(lián)系，我們也從中深刻體會(huì)到平時(shí)學(xué)習(xí)過程中應(yīng)當(dāng)注意學(xué)科間的聯(lián)系，所學(xué)理論只有在實(shí)際有所運(yùn)用才是真正的掌握了所學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中對(duì)有如電動(dòng)機(jī)接法、傳送帶工作機(jī)制和制動(dòng)（延時(shí)）等問題進(jìn)行了反復(fù)修