包装流水线控制系统设计毕业设计论文Word格式.docx
《包装流水线控制系统设计毕业设计论文Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《包装流水线控制系统设计毕业设计论文Word格式.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1、主要芯片功能简介
2、子硬件电路
3、总电路
四、程序设计
1、程序框图
2、程序代码
五、调试与分析
六、项目总结
七、参考文献
1.设计题目
2.设计目的
1)建立微机系统的概念,加深对系统的理解和认识,培养我们应用微型计算机解决实际问题的能力;
2)了解8088CPU总线的形成原理以及存储器扩展方法;
3)了解8253,电机控制接口电路的设计方法;
4)通过程序的编写,提高汇编语言程序编写的水平并熟练掌握程序调试的方法。
3.设计内容
以8088CPU为核心设计包装流水线控制系统。
4.设计要求
所设计的系统可对传送带上的产品的包装过程进行控制、计数和显示(最大显示值为9999)。
其控制过程为启动流水线工作后,每计数24个产品通过,控制驱动传送带运动的交流电机停止运转1分钟(工人打包时间),然后再继续运转,循环往复进行,在生产过程中实时显示已包装产品的总数。
2、设计方案
将红外传感器的发射与接收装置分别安装在产品传送带的两侧,将两者对准。
当没有产品通过传感器时,接收器受红外光照而导通,从发射极输出高电平;
当有产品通过传感器时,遮断红外线,接收器晶体管截止,产生一个负脉冲输出,用作计数脉冲。
同时触发级联的四片74160和8253进行计数,四片级联74160计数范围0~9999,符合题目要求。
每经过一个产品,产生一个负脉冲,使8253计数器在预设值基础上自动减1,同时74160计数器加1,并通过七段LED专用显示译码器7448译码在LED显示器上显示已通过的产品数目。
通过24个产品后,通过8253的计数功能,使传送带停止工作一分钟,一分钟结束后,通过8253的计数功能再次使电机启动,继续对产品进行计数。
1.主要芯片功能介绍
(1)8088CPU
8088CPU是具有40条引出线的集成电路芯片,采用双列直插
式封装。
主要功能引脚:
IO/M:
输入输出/存储器控制信号,三态。
用来区分当前操作时访问存储器还是访问I/O端口。
若此引脚输出为低电平,则访问存储器;
若输出为高电平,则访问I/O端口。
WR:
写信号输出,三态。
此引脚输出为低电平,表示CPU正在对存储器或I/O端口进行写操作。
DT/R:
数据传送方向控制信号,三态。
用于确定数据传送到的方向。
高电平时,CPU向存储器或I/O端口发送数据:
低电平时,CPU从存储器或I/O接收数据。
此信号用于控制总线接收器8286/8587的传送方向。
DEN:
数据允许信号,三态。
该信号有效时表示数据总线上具有有效数据。
它每次访问内存或I/O接口以及在中断响应期间有效。
常用作数据总线驱动器的片选信号。
ALE:
地址锁存信号,三态输出。
高电平有效。
当它为高电平时,表明CPU地址线上有有效地址。
因此它常作为锁存控制信号将A0--A19锁存到地址锁存器。
RD:
读选通线号,三态输出。
低电平有效。
当其有效时,表示CPU正在对锁存器或I/O接口进行读操作。
(2)8253
8253是一个Intel公司生产的三通道16位的可编程定时/计数器,是具有24根引脚的双列直插式器件。
、
CS:
选片信号,输入。
读控制信号,输入。
写控制信号,输入。
A0、A1:
地址信号线,决定了8253芯片所具有的地址范围。
(3)EPROM2764
2764芯片是一个8Kx8bit的EPROM芯片,引脚如下图所示:
OE:
输出允许信号。
当OE=0时,芯片中的数据可由D0~D7端口输出。
CE:
选片信号。
当CE=0时表示选中此芯片。
PGM:
编程脉冲输入端。
对EPROM编程时,在该端加上编程脉冲。
读操作时PGM=1.
(4)LED数码管
LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已经在内部连接完成,接线时只需引出它们的各个笔画,公共电极。
LED数码管常用段数通产为7段,有的另加一小数点,LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。
该课程设计采用共阴的LED数码管。
共阴极LED数码管的内部结构原理如下图;
显示数字对应的二进制电平信号如下表:
LED数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数位,因此根据LED数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。
本课程设计采用动态驱动,使用七段显示译码器7448,它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码,并在数码管上显示出来。
2、各子硬件电路
(1)8088最小总线模式:
8088工作在最小模式下。
电
图如下图所示:
我们通过8282锁存器将8088的地址信息锁存,利用8286驱动8088数据总线。
其工作过程如下:
系统需要独立的地址总线,并在整个总线周期维持地址有效,需外加地址锁存器来存储地址,20位地址需要上三片8282锁存器。
锁存器由ALE信号来控制,即ALE作为锁存器的输入控制信号,控制地址的写入。
主要ALE是高电平有效,必须和锁存器的控制信号的电平相一致。
a)地址总线AB的形成
将8088的20位地址分为3组,和3片8282的DI7~DI0链接,CPU的地址锁存使能ALE与8282的STB端相连。
在ALE的下降沿时,
对地址信号进行锁存。
地址锁存器8282相当于8个D触发器。
当OE为高,D07~DO0为高阻状态,当OE为低,STB为高时,8282的输出等于输入,8282的输出信号D07~DO0与输入信号DI7~DI0相等。
当STB由高变低,信号被锁存。
OE为高电平时,8282的输出为高阻态,OE为低,D07~DO0有效。
以其中的第一个8282为例,可以看出,只要将8282的DI7~DI0与8088CPU的AD7~AD0相连,锁存号STB与CPU的ALE端相连。
就可实现地址锁存的功能。
OE直接接地表示输出允许地址信号一直有效(无高阻态),在不带DMA的单处理器系统中,完全可以这样处理。
与此类似,第二、第三个锁存器的连接基本相同。
地址A与数据D的复用(片)总线信号作为锁存器的输入,由ALE控制输入,输出为直通方式,锁存器输出为地址信号。
ALE信号仅在新地址输出期间有效,使新地址输入锁存器,从而从复用总线上分离出地址信号;
由于锁存器输出为直通方式,使地址信号期延长到整个总线周期。
b)数据总线DB的形成
OE是输出允许信号,或称三态控制信号,低电平有效。
A到B表示数据从CPU传送到系统其他设备,是数据写的数据流向,B到A是数据从系统的其他设备传输到CPU,是数据读的数据流向。
而CPU的数据发送接收控制DT/R=1时,真好书数据发送(写)状态,DT/R=0时,是数据接收(读)状态,所以可以将DT/R直接和8286的T相连。
8286的输出时能OE端必须由CPU的DEN控制。
在前面我们已经提到了,在CPU的存储器访问周期,I/O访问周期以及中断响应周期DEN输出低电平,即输出有效信号。
使能8286允许数据通过,完成数据的传输。
将OE段接8088的DEN,由DEN信号打开接收器,由DT/R信号选择接收器的驱动方向。
c)系统控制信号的形成
在最小方式下,由控制信号IO/M、RD、WR的组合来决定进行什么操作,系统的其他信号直接来自CPU
d)存储扩展技术
存储器扩展技术博爱扩位扩展、字扩展、字扩展位。
位扩展电路连接方法是:
将每个存储芯片的地址线和控制线(包括线片信号线、读写信号线等)全部并联在一起,而将他们的数据线分别引至数据总线的不同位上。
字扩展的电路连接方法是:
将每个芯片的地址信号、数据信号和读写信号等控制信号线按信号名称称全部并联在一起,只将片选端分别引出到地址译码器的不同输出端,即用片选信号来区别各个芯片的地址。
(2)EPROM2764存储器模块:
地址范围:
70000H~71FFFH
用于存放程序代码的存储器EPROM2764接在8088上。
高位地址线A19~A13通过38译码器接在2764片选端CE,地位地址线A0~A12接在2764响应端口,数据线AD0~AD7接在2764的D0~D7。
(3)8253定时器模块:
0FF04H~0FF07H
8253的CLK2接一个时钟脉冲发生器,OUT2接CLK1,GATE2接+5V,OUT1接GATE0,并接到电机控制电路,OUT0经非门连接到GATE1,CLK0接红外传感器。
8253计数器工作方式设定:
启动8253、8088,CLK2接收1MHZ的时钟脉冲,由于计数器2工作在方波发生器方式下,所以OUT2输出100HZ方波,将其接到CLK1,作为计数器1的时钟脉冲。
此时GATE1端无上升沿触发,则OUT1输出低电平到GATE0,是OUT0强迫输出高电平,GATE1接收低电平,当计数器1写入控制字后,OUT1输出高电平到GATE0,同时使电机启动。
字啊计数器0写入控制字和初值后,每通过一个产品时,计数初值减1,的那个通过24个产品后,OUT0端变成低电平,这个由高变低的电平跳变经过非门送到GATE1,GATE1接受一个由低变高的电平跳变,则立即触发计数器1开始工作,由于CLK1接受的时钟脉冲周期为0.01s,初值为6000,则OUT1输出持续60s的负脉冲懂啊电机控制电路,使电机停止工作,同时GATE0接收低电平,计数器0停止工作,OUT0又强迫输出高电平。
当60s延迟结束后,OUT1输出高电平到电机控制电路个GATE0,计数器0重新写入初值,电机继续运转,循环往复统计通过的24个产品。
在产品通过的同时,红外传感器产生的负脉冲触发10000进制的加法计数器计数,在LED显示屏上实时显示通过的产品总数。
(4)物品通过检测模块:
红外传感器(光电对管)
把红外传感器(红外发射,接受装置)安装在产品传送带的两侧,将两者对准。
当没有产品通过传感器时,接收器受红外光照射而导通,从发射极输出高电平;
(5)电机驱动模块:
继电器驱动
电机控制电路接8253的OUT1端口,通过其输出的高低电平来控制电机的启动和关闭。
(6)计数显示模块
当有产品通过传感器时,遮断红外线,接收器晶体管截止,产生一个负脉冲输出,用作计数脉冲,同时触发级联的四片74160和8253进行计数。
每经过一个产品,产生一个负脉冲,使8253计数器自动减1,同时74160计数器加1,并通过7448显示译码器译码在LED显示器上显示出通过的产品的数目。
(7)给各个芯片分配的地址如下表:
2、总电路图:
4、程序设计
1、程序框图:
2、程序代码:
5、调试与分析
6、项目总结
通过本次课程设计,使我们更加深入的了解了8088和8253的工作原理,并对74160计数器、7488译码器的应用接法有了更进一步的了解和认识。
本次课设有助于我们将理论与实际相结合,将所学知识运用到了实际设计中来。
同时,包装流水线控制系统这一设计课题涉及到了《数字电子技术基础》等学科的相关知识,做到了学科间的紧密联系,我们也从中深刻体会到了平时学习过程中应当注意学科间的联系,所学理论只有在实际有所运用才是真正的掌握了所学知识。
实验过程当中有如电动机接法、传送带工作机制和制动(延时)等问题进行了反复修改。
在此过程中,我们通过不断的查资料,修改,最终解决了所遇到的问题,获得了前所未有的收获。
从中我们意识到只有不断的思考,不断的论证方案的可行性,才能对系统进行改进并最终得出最好的设计方案。
同时,团队的合作也是至关重要的,成员间的紧密合作、相互讨论、对各成员的不同意见分析汇总也极大地加快了方案的生成。
本次提交的设计方案中难免还会存在一些问题,但我们会不断改进,力求完善,恳请老师多多指正。
7、参考文献
《微型计算机原理与接口技术》冯博琴编清华大学出版社
《数字电子技术基础》寒炎编电子工业出版社