微机课设水果大小分级.docx
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微机课设水果大小分级
《微机原理与接口技术》课程设计
——水果大小自动分级控制系统
学院名称：
机械工程学院_______________
专业班级：
测控1202__________________
姓名学号：
____
指导教师：
陈进_____________________
2015年1月
微机系统与接口技术课程设计任务书
专业班级：
测控1202学生姓名：
指导教师：
陈进
1.设计目的：
1）建立微机系统概念，加强对微机系统的理解与认识，提高对微机系统的应用能力。
2）进一步学习和掌握微机程序设计方法，通过应用程序的编写和调试学习程序的调试方法。
3）进一步熟悉微机原理与接口技术典型芯片的使用，接口设置与外部设置的连接方法，基本微机系统的应用。
2.设计题目：
微机系统与接口技术课程设计
——水果大小自动分级控制系统。
3.设计要求：
1）8086/8088为主控单元，构建微机应用。
2）进行微机系统应用设计，画出系统原理图和连线图。
3）进行应用系统的软件设计，画出软件流程图，写出主要程序。
4）根据实验条件，进行微机应用系统部分模拟，调试工作，写出调试说明。
5）整理设计说明书，参考文献（5种以上）。
4.列出所用的元件和设备清单。
5.完成定时计数器8253及中断控制器8259的实验，分别写出实验报告。
水果大小自动分级控制系统
目录
微机系统与接口技术课程设计任务书1
第一章绪论3
第二章微机系统应用设计4
2.1设计构思及功能4
2.2系统原理框图及连线图4
第三章应用系统的软件设计6
3.1软件设计构思6
3.2软件流程图及主要程序6
3.2.1模数转换器ADC08096
3.2.2并行输入输出接口芯片8255A8
第四章微机应用系统部分模拟与调试11
总程序如下：
11
第五章所用元件及设备清单14
5.1元件设备清单如下14
5.2主要芯片简介14
5.2.18088CPU14
5.2.2ADC080915
5.2.38255A16
第六章心得与体会18
致谢19
参考文献20
第一章绪论
我们国家盛产各种水果，一般情况下是机械化完成其大小分配的，这与我们的生产工艺是相符的。
目前水果品种很多，但对于同一种水果，大小不同其质量也会有有差异，因此，按质量对水果分级是合理的，科学的。
本课题设计的水果大小分级系统，通过对水果质量的检测，来区分大小，然后分别投入不同的盒子，进而实现对水果大小的分选。
此法适用于球形或近似球形水果的分级，较易实现，成本较低，分级精度较高。
本课题以8086/8088为主控单元，构建微机应用，在现有电子称重式水果分选台的基础上,对其测控系统进行了重新研制。
在保持原有测控功能的前提下,操作更加灵活、简便,降低了设备成本。
该微机系统以8086/8088为核心,配以模数转换器ADC0809、并行输入输出接口芯片8255A、控制电路等几个部分。
工作时,通过压敏式压力传感器采集水果重量产生的电压模拟信号,信号经放大、滤波、模数转换后,进入微机系统进行运算处理,最终实现对水果的动态称重和实时分选控制。
试验结果表明,该测控系统设计方案合理可行,操作简便灵活;能够预先设置分选等级,实现多种水果的分选,具有较好的通用性和灵活性。
第二章微机系统应用设计
2.1设计构思及功能
以8086/8088CPU为核心，通过压力传感器测出水果质量，水果大小不同，其质量就不同，压力传感器输出电压也会有差异，以此来区分其大小。
通过模数转换器，再通过输入输出芯片8255A，与8086/8088连接。
信号经处理后通过输入输出芯片8255A与控制电路连接，通过控制步进电机来控制分选开关，使质量（即大小）不同的水果流入不同的分选盒中，从而实现对水果不同大小的分选。
2.2系统原理框图及连线图
放大滤波
图2.1系统原理框图
图2.2连线图
第三章应用系统的软件设计
3.1软件设计构思
利用“Intel8086集成开发环境”软件，编写程序。
根据平时所学的知识，以及相关的实验经验等，对模数转换器ADC0809相关程序的编写，并行输入输出接口芯片8255A的编写及调试等。
3.2软件流程图及主要程序
3.2.1模数转换器ADC0809
流程图如下：
图3.10809流程图
连线图如下：
图3.20809连线图
相关程序如下：
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE
ORG1300H
START:
MOVDX,0FFE0H
MOVAL,00H
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L1:
NOP
LOOPL1
INAL,DX
MOVAH,AL
ANDAL,0FH
LEABX,DUAN
XLATDUAN
MOVDX,0FFDCH
OUTDX,AL
MOVDX,0FFDDH
MOVAL,01H
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L2:
NOP
LOOPL2
ANDAH,0F0H
MOVCL,04H
SHRAH,CL
MOVAL,AH
LEABX,DUAN
XLATDUAN
MOVDX,0FFDCH
OUTDX,AL
MOVDX,0FFDDH
MOVAL,02H
OUTDX,AL
JMPSTART
DUANDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
CODEENDS
ENDSTART
3.2.2并行输入输出接口芯片8255A
流程图如下：
图3.38255流程图
连线图如下：
图3.48255连线图
程序如下：
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE
ORG1300H
START:
MOVDX,0FFDBH
MOVAL,80H
OUTDX,AL
MOVAL,01H
MOVDX,0FFD8H
AGAIN:
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L1:
NOP
LOOPL1
SHLAL,1
CMPAL,10H
JNZAGAIN
MOVAL,01H
JMPAGAIN
CODEENDS
ENDSTART
第四章微机应用系统部分模拟与调试
根据实验条件，对本次设计进行部分模拟，硬件部分主要是对压力传感器接收信号的模拟，以及对分选开关的模拟；软件部分主要是对，可编程并行输入输出接口芯片8255A、模数转换器ADC0809等的模拟。
根据系统连线图连接实验箱上各元件，在软件编译连接后就开始对整个系统进行调试，包括软件和硬件部分。
在我们调试的过程中，遇到的最大困难是软件部分的调试，通过逐步细分的思想，在我们的程序中，系统被分成了好几个模块，每个模块都是有各自不同的子程序来完成，所以在程序部分，我们每个都进行了现场保护，但是我们在调试过程中发现，这些程序并不是想我们写高级语言那样，可以随意进行调用，虽然很麻烦，不过最终算是初步实现了水果分拣的功能。
由于课设的主要芯片平时实验时都用过，基本程序也略懂一二，所以把各个模块分开来做基本上没啥问题，主要就是把这些零碎的模块组合到一起。
通过各种调试，各种修改，最终算是实现基本功能。
总程序如下：
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE
ORG1300H
START:
MOVDX,0FFE0H
MOVAL,00H
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L1:
NOP
LOOPL1
INAL,DX
PUSHAX
MOVAH,AL
ANDAL,0FH
LEABX,DUAN
XLATDUAN
MOVDX,0FFDCH
OUTDX,AL
MOVDX,0FFDDH
MOVAL,01H
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L2:
NOP
LOOPL2
ANDAH,0F0H
MOVCL,04H
SHRAH,CL
MOVAL,AH
LEABX,DUAN
XLATDUAN
MOVDX,0FFDCH
OUTDX,AL
MOVDX,0FFDDH
MOVAL,02H
OUTDX,AL
POPAX
CMPAL,80H
JAEZHENG
MOVBX,0FFH
MOVAL,01H
MOVDX,0FFD8H
AGAIN:
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L3:
NOP
LOOPL3
SHLAL,1
CMPAL,10H
JNZAGAIN
MOVAL,01H
DECBX
JNZAGAIN
JMPSTART
ZHENG:
MOVBX,0FFH
MOVAL,08H
MOVDX,0FFD8H
AGAIN_1:
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
L4:
NOP
LOOPL4
SHRAL,1
CMPAL,00H
JNZAGAIN_1
MOVAL,08H
DECBX
JNZAGAIN_1
JMPSTART
DUANDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
CODEENDS
ENDSTART
第五章所用元件及设备清单
5.1元件设备清单如下
74LS138、8088CPU、ADC0809、8255A、电机、压力传感器、微机实验箱等。
5.2主要芯片简介
5.2.18088CPU
8088CPU的一个基本总线周期由4个时钟周期（T1，T2，T3，T4）组成，时钟周期也称为时钟状态，即T1状态、T2状态、T3状态和T4状态。
每一个时钟周期（时钟状态）内完成一些基本操作。
例如：
在T1状态，CPU往数据/地址多路复用总线上发出访问存储器或I/O端口的地址信息。
在T2状态，CPU从总线上撤销地址，若为读周期发出“RD”控制信号，使数据/地址多路复用总线的低8位处于高阻抗状态，以便CPU有足够的时间从输出地址方式转变为输入数据方式，接着在T3～T4期间，CPU从总线上接收数据。
若为写周期发出“WR”控制信号，由于输出数据和输出地址都是写总线过程，因而不需要缓冲时间，CPU在T2～T4期间把数据放到总线上。
在T3状态，数据/地址分时复用线的低8位上出现由CPU输出的数据或为CPU从存储器或I/O端口读入的数据。
在T4状态，8088完成数据传送，是控制信号变为无效，结束总线周期。
图5.18088引脚信号图
8088的地址和数据线：
AD7～AD0：
8位地址/数据总线，分时复用、双向、三态。
A15～A8：
地址线，三态输出。
A19/S6～A16/S3：
地址/状态线，分时复用、输出、三态。
在总线周期的T1状态作地址线用，A19～A16输出高4位地址。
在总线周期的T2T4状态作状态线用，S6～S3输出状态信息，其中：
S6恒为0。
S5指示中断允许标志IF的当前状态，S5＝1，表示当前允许可屏蔽中断请求，S5=0，则禁止一切可屏蔽中断。
S4和S3用以指示是哪一个段寄存器正在使用，其编码和使用的段寄存器如下：
00为ES，01为SS，10为CS，11为DS。
5.2.2ADC0809
ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，它由一个八路模拟开关，一个地址译码器，一个A/D转换器和一个三态输出所存器组成，多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换，三态输出用于锁存A/D转换完的数据，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完成的数据。
AD0809的工作原理：
IN0-IN7：
8条模拟量输入通道。
ADC0809对输入模拟量要求：
信号单极性，电压范围是0-5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入端前加采样保持电路。
地址输入和控制线：
4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效，当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道模拟量通过转换器进行转换。
A,B和C为地址输入线，用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表如下表所示。
C
B
A
选择的通道
0
0
0
IN0
0
0
1
IN1
0
1
0
IN2
0
1
1
IN3
1
0
0
IN4
1
0
1
IN5
1
1
0
IN6
1
1
1
IN7
表5.1通道选择
数字量输出及控制线：
11条。
ST为转换启动信号。
当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在跳转期间，ST应保持低电平，EOC为转换结束信号，当EOC为高电平时，表明转换结束；否则表明正在进行A/D转换，OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器想单片机输出转换得到的数据，OE=1，输出转换得到的数据‘OE=0输出数据线呈高阻状态。
D7-D0为数字量输出线CLK为时钟输入信号线，因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常频率为500KHZ。
VREF（+）,VREF（-）为参考电压输入。
5.2.38255A
8255的功能介绍如下：
1.Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，内部有2个8位I/O口（A、B），两个4位I/O口（PC7～4、PC3～0）.
2.通过编程可设置3种工作方式，可适用于CPU与I/O设备之间的多种数据传送方式的要求。
3.C口可作为数据口，可作为信号线（CPU与I/O设备之间的应答信号），可作为状态口，可按位置位/复位。
4.价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。
8255的内部结构如图：
图5.28255的内部结构图
8255的引脚分配
1.引脚（40DIP）
（1）D0～D7：
8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；
（2）端口A、B、C：
PA0~PA7（A组数据信号，用来连接外设）；PB0~PB7（B组数据信号，用来连接外设）；PC0~PC7（C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号）。
（3）CS、RESET、WR、RD、A1、A0（内部4个端口）。
（4）VCC、GND。
8255A的工作方式：
8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。
方式0――简单输入/输出――查询方式；A，B，C三个端口均可。
方式1――选通输入/输出――中断方式；A，B，两个端口均可。
方式2――双向输入/输出――中断方式。
只有A端口才有。
工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。
第六章心得与体会
为期两个周的微机远离与接口技术课程设计终于圆满解释了，在短短的两星期的日子里，虽然说苦多于甜，但是学到的东西也是很多很多。
不仅可以巩固以前课堂上所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
以前在上课的时候，老师经常强调的一些程序，还有平时的实验等，都为我此次课程设计打下了坚实的基础。
真庆幸我当时认真完成了各个实验，通过这些小实验，我学到了很多小技巧，如：
在写一个程序的时候，一定要事先把程序原理方框图化出来等。
以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，画程序方框图是很有必要的。
因为通过程序方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在程序测试的过程中也有利于查错。
另外，虽然平时实验挺认真的，但说实话，以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果，怎么去了解每个寄存器的内容以确保程序的正确性上都有了很大程度的提高。
经过这短短的为期两周的课程设计，我进一步意识到实践的重要性，要理论与实际相结合，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
不管怎样吧，这次微机原理与接口技术课程设计，在陈老师的带领下终于顺利完成了，虽然在设计中遇到了各种各样的问题，但通过老师、同学等的帮助，还有自己动手查阅相关质料，基本上得到解决，提高了自己解决和分析问题的能力。
致谢
经过本课程设计，是我对本课程有了更深刻的认识，设计工作虽然遇到了许多困难，但都在老师和同学的帮助下顺利解决。
在此，感谢陈老师一直以来对我的教导。
我想向所有人表示我的谢意。
首先感谢陈老师：
在此，要对她的细心帮助和指导表示由衷的感谢。
在我本次的课程设计中，陈老师的指导给予了我极大的帮助，使我对整个课程设计的思路有了总体的把握，并耐心的帮我解决了许多实际问题，使我有了很大收获。
并在整个开发过程中提出了许多建设性意见，并给我解决了一些专业性问题。
还要感谢给与我帮助的其他同学，他们在我的课程设计过程中经常给我提出许多关键性的问题，使我受益匪浅。
参考文献
[1]许立梓，等.微型计算机原理及应用.机械工业出版社，2011.
[2]王新亮，等.水果分选台单片机测控系统的研究.中国农业大学学报，2003.
[3]党宏社，等.基于ARM的嵌入式水果大小检测与分级系统的实现.四川农业大学学报，2011.
[4]杨小青，等.基于压缩传感器的水果分级系统的研究.陕西科技大学学报，2012.
[5]毛丽民，等.水果分级检测系统的设计.常熟理工学院农机化研究，2013.
[6]叶昱程，等.水果品质检测与分级技术.浙江大学农机化研究，2003.
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