完整版微机原理毕业课程设计电风扇程序设计.docx

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完整版微机原理毕业课程设计电风扇程序设计

微机原理课程设计说明书

题目:

家用电风扇的控制设计

学院:

计算机与通信工程学院

专业:

姓名:

学号:

指导教师:

2012年8月24日

目　　录

前言……………………………………………………………………………..1

1[注释清单说明]…....…………………………………………………………..2

2[芯片介绍]…………………………………………………………………....3

2.1[8253芯片]…………………………………………………………..3

2.2[8255芯片]………………....…………………………………....4

3[设计过程]..............................................................................................................6

3.1[总体设计].................................................................................................6

3.2[硬件设计]..................................................................................................6

3.3[软件设计]..................................................................................................6

3.3.1[风速设计].........................................................................7

3.3.2[类型设计].........................................................................7

3.3.3[转头设计]........................................................................7

4[硬件框图及说明].........................................................................................8

5[软件模块及流程说明]..................................................................................9

5.1[软件框图]......................................................................................9

5.2[程序代码]................................................................................................10

参考文献..............................................................................................................17

总结体会.................................................................................................................18

前言

随着物联网时代的到来,芯片越来越显示其重要的价值,而如何将物联网引入普通家庭,让普通老百姓感受到他们的实惠,针对这个问题我设计了一个简易的电风扇程序其概况如下:

一.课程设计的题目是家用风扇控制器,用微机中硬件与软件相结合的方法设计出一个电风扇的控制器.

二.控制器有四个按钮,分别为风速,类型,转头和停止键;三个LED指示灯用于指示风速强、中、弱；另外三个LED指示灯用于指示类型为睡眠、自然和正常,还有一个直流电机控制是否转头.功能如下:

1.电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时电扇才会旋转。

电扇在任何状态，只要按下“停止”键，则进入停转状态。

2.风速的强、中、弱分别对应于电扇转动的快速、中速和慢速.

3.初始状态为：

风速“弱”，类型“正常”.

4.按“风速”键，状态由“弱”“中”“强”“弱”……往复循环改变，每按一下按键改变一次状态；

5.按“类型”键，其状态由“正常”“睡眠”“自然”“正常”……往复循环改变；

1）正常电扇连续运转；

2）自然电扇模拟自然风，即转2s，停4s；

3）睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转2s，停转6s.

6.当按下K3摇头键的时候会摇头，再按会停止摇头，可以手动选择是否摇头.

1注释说明清单

下文中所表示的字母的意思如下:

K1:

风速键,用来控制风速,风速包括弱风,中风,强风三种.每按一次K1键风速就循环改变一次.

K2:

类型键,用来控制风的类型,类型包括正常风,睡眠风,自然风,每按一次K2键风种将会循环改变一次.

K3:

转头键,只要系统启动后按此键,风扇就会在转头与不转头之间切换.

K4:

停止键,一旦风扇运行按停止键就会关闭.

L1:

弱风指示灯

L2:

中风指示灯

L3：

强风指示灯

L5：

正常风指示灯

L6：

睡眠风指示灯

L7：

自然风指示灯

2芯片介绍

2.18253芯片

8253是Intel公司生产的可编程间隔定时器。

8253具有以下基本功能：

（1）有3个独立的16位计数器；

（2）每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数；

（3）每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；

（4）8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）；

（5）8254有读回命令（8253没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。

（6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。

计数初值公式为n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。

图14-1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。

8254的工作方式如下述：

（1）方式0：

计数到0结束输出正跃变信号方式。

（2）方式1：

硬件可重触发单稳方式。

（3）方式2：

频率发生器方式。

（4）方式3：

方波发生器。

（5）方式4：

软件触发选通方式。

（6）方式5：

硬件触发选通方式。

图14-18254的内部接口和引脚

8253的控制字有两个：

一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。

这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。

控制字格式如表14-1所示。

读回控制字格式如表14-2所示。

当读回控制字的D4位为0时，由该读回控制字D1～D2位指定的计数器的状态寄存器内容将被锁存到状态寄存器中。

状态字格式如表14-3所示。

表14-18253的方式控制字格式

计数器选择

读写格式选择

工作方式选择

计数码制选择

00－计数器0

01－计数器1

10－计数器2

11－读出控制字标志

00－锁存计数值

01－读写低8位

10－读写高8位

11－先读写低8位，再读写高8位

000－方式0

001－方式1

010－方式2

011－方式3

100－方式4

101－方式5

0－二进制数

1－十进制数

表14－28253读出控制字格式

0－锁存计数值

0－锁存状态信息

计数器选择（同方式控制字）

表14－38253状态字格式

OUT引脚现行状态

1－高电平2－低电平

计数初值是否装入

1－无效2－计数有效

计数器方式（同方式控制字）

2.28255芯片

8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行IO接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：

方式0—基本输入出方式；

方式1—选通输入出方式；

方式2—双向选通工作方式。

8255的内部结构及引脚如图12-1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位复位控制字格式如图12-2所示。

图12-18255的内部结构及引脚

图12-28255控制字格式

3设计过程

3.1总体设计：

根据题目要求，其基本功能是用四个按键来控制风速、类型，转头以及停止这四个状态的变换。

当风速键按下时实现风速强、中、弱三种状态依次循环切换，由于电机控制芯片没找好，所以用三个LED指示灯来显示；当类型键按下时实现类型正常、睡眠、自然三种状态的依次循环切换，并用三个LED指示灯来显示。

题目中类型键要求自然状态转2秒，停4秒；睡眠状态转2秒，停转6秒，这个涉及到时间问题，可以通过硬件或者软件来实现，我们选择通过软件来实现。

综上所述，可以采用硬件与软件结合的设计方法来实现基本功能。

3.2硬件设计：

本次实验除利用了PC机本身资源外（如中断资源）,还利用了平台上的8255并行接口单元，8253计数器,LED指示灯电路,直流电机，便构成家用风扇控制电路.

本次实验硬件部分主要是用可编程并行通信接口8255A来实现的。

四个按键是输入，用8255A的其中一个端口作为输入，这里选择用端口A作为输入；六个LED指示灯用作输出，这里选择用端口B和端口C作为输出。

8255A是有多种功能的可编程并行接口电路芯片,8255A分3个端口:

端口A、端口B和端口C,每个端口都是8位,共24个外设引脚,共三种输入输出工作方式。

1）方式0—基本输入输出方式,适用于无条件传送和查询方式的接口电路。

2）方式1—选通输入输出方式,适用于查询和中断方式的接口电路。

3）方式2—双向选通传送方式,适用于与双向传送数据的外设;适用于查询和中断方式的接口电路。

本次实验我们选择方式0,只实现基本的输入、输出即可。

8253A有3个计数器，这里我们选择计数器0进行计数，CLK0链接系统时钟信号，计数器0选择工作方式3工作，GATE0接PC0端口，然后将两路接入直流电机的正负极。

3.3软件设计：

本设计通过编程对8255A的端口A读入的键值进行判断，再转入到相应的子程序进行状态改变。

最后通过端口B进行输出显示。

控制系统分四个功能模块，主要包含风速设置、类型设置、默认状态显示和退出系统。

3.3.1风速设置

这个模块中风速的三个状态强、中、弱之间的循环切换是通过将端口A的键值逐次加1（初始值为0,每按下一次风速键寄存器值加1），然后对3求余，取其余数分别代表这三个状态来实现的。

由于对3求余的余数只有0、1、2三个值，分别代表强、中、弱，将其余数保存到寄存器中，根据寄存器中是0、1、2来判断强、中、弱风三个状态。

3.3.2类型设置

风的类型有：

正常、自然、睡眠三种。

a）正常电扇连续运转。

b）自然电扇模拟自然风，即转2s，停4s。

c）睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转2s，停转6s。

自然状态和睡眠状态时间的控制是通过调用延时子程序来实现的，由于一个机器周期是10-6秒，延时程序是通过循环来实现的，让指令执行106次来实现1秒。

不是很精确。

3.3.3转头设置

这个模块利用8255和8253来完成，该模块有两种状态即转头和不转头，8255的PC2端口实现状态的输入，PC0端口输出到8253的GATE0端口来控制8253工作，然后通过8253来控制直流电机工作。

用按的次数除以2取余数来判断是转头还是停止。

4硬件系统框图及说明

系统总线

5软件模块主要流程图及说明

由于要写出具体的试验程序逻辑复杂，就简要的写出了汇编程序的设计流程。

5.1软件框图

5.2程序代码

DATASSEGMENT

;此处输入数据段代码

T8255AEQU200H

T8255BEQU201H

T8255CEQU202H

COUNT0EQU204H

CONTROLEQU207H

T8255MODEEQU203H

TEMPK1DB0F8H

KEY1DB00H

KEY2DB00H

KEY3DB00H

KEY1_YUSHUDB00H

KEY2_YUSHUDB00H

KEY3_YUSHUDB00H

THREEDB03H

TWODB00H

FREE_STARTDB00H

SHANGCI_STARTDB00H

DANGQIAN_STARTDB00H

DATASENDS

STACKSSEGMENT

;此处输入堆栈段代码

DW100HDUO（0）

STACKSENDS

CODESSEGMENT

ASSUMECS:

CODES,DS:

DATAS,SS:

STACKS

START:

MOVAX,DATAS

MOVDS,AX;此处输入代码段代码

;8253芯片初始化

MOVDX,CONTROL

OUTDX,AL

MOVDX,COUNT0;置初值1000H

MOVAL,00H

OUTDX,AL

MOVAH,10H;

OUTDX,AL

MOVDX,T8255MODE;模式字输入

MOVAL,90H;端口A作为输入，端口B作为输出

OUTDX,AL

MOVDX,T8255B;对灯清零

MOVAL,0FFH

OUTDX,AL

MOVDX,T8255C;对电机进行清零；

MOVAL,OFFH

OUTDX,AL

JMPL1

READ:

MOVDX,T8255A;读取端口A的键值

INAL,DX

MOVBX,00H

MOVBL,TEMPK1

MOVTEMPK1,AL

XORBL,AL

CMPBL,01H;判断风速键是否按下

JZADD_K1

CMPBL,02H;判断类型键是否按下

JZADD_K2

CMPBL,03H

JZADD_K3

CMPBL,04H;判断停止键是否按下

JZL10

MOVBL,SHANGCI_START;如果没有按键按下，判断上次状态

CMPBL,01H

JZL1

CMPBL,02H

JZL2

CMPBL,03H

JZL3

CMPBL,04H

JZL4

CMPBL,05H

JZL5

CMPBL,06H

JZL6

CMPBL,07H

JZL7

CMPBL,08H

JZL8

CMPBL,09H

JZL9

CMPBL,0AH

JZL10

ADD_K1:

INCKEY1

MOVAL,KEY1

MOVAH,00H

DIVTHREE

MOVKEY1_YUSHU,AH

JMPCONNEC

ADD_K2:

INCKEY2

MOVAL,KEY2

MOVAH,00H

DIVTHREE

MOVKEY2_YUSHU,AH

JMPCONNECT

ADD_K3:

INCKEY3

MOVAL,KEY3

MOVAH,00H

DIVTWO

MOVKEY3_YUSHU,AH

JMPCONNECT

CONNECT:

MOVCL,FREE_START

MOVAH,KEY1_YUSHU

MOVAL,KEY2_YUSHU

MOVBL,KEY3_YUSHU

CMPBL,00H

JZSTOP

CMPBL,01H

JZSTART

A1:

CMPAX,0000H

JZL1

CMPAX,0001H

JZL2

CMPAX,0002H

JZL3

CMPAX,0100H

JZL4

CMPAX,0101H

JZL5

CMPAX,0102H

JZL6

CMPAX,0200H

JZL7

CMPAX,0201H

JZL8

CMPAX,0202H

JZL9

STOP:

PUSHDX

PUSHAX

MOVDX,T8255C

MOVAL,00H

OUTDX,AL

POPAX

POPDX

JMPA1

START:

PUSHDX

PUSHAX

MOVDX,T8255C

MOVAL,01H

OUTDX,AL

POPAX

POPDX

JMPA1

L1:

MOVSHANGCI_START,01H

MOVAL,36H;弱风正常

JMPSHOW

L2:

MOVSHANGCI_START,02H

MOVAL,2EH;弱风睡眠

MOVFREE_START,CL

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

MOVAL,3EH

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

JMPREAD

L3:

MOVSHANGCI_START,03H

MOVAL,1EH;弱风自然

MOVFREE_START,CL

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

MOVAL,3EH

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

JMPREAD

L4:

MOVSHANGCI_START,04H

MOVAL,35H;中风正常

JMPSHOW

L5:

MOVSHANGCI_START,05H

MOVAL,2DH;中风睡眠

MOVFREE_START,CL

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

MOVAL,3DH

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

JMPREAD

L6:

MOVSHANGCI_START,06H

MOVAL,1DH;中风自然

MOVFREE_START,CL

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

MOVAL,3DH

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

JMPREAD

L7:

MOVSHANGCI_START,07H

MOVAL,33H;强风正常

JMPSHOW

L8:

MOVSHANGCI_START,08H

MOVAL,2BH;强风睡眠

MOVFREE_START,CL

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

MOVAL,3BH

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

JMPREAD

L9:

MOVSHANGCI_START,09H

MOVAL,1BH;强风自然

MOVFREE_START,CL

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

MOVAL,3BH

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

CALLDELAY

JMPREAD

L10:

MOVSHANGCI_START,0AH

MOVAL,0FFH;停止

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

JMPREAD

SHOW:

MOVFREE_START,CL

CALLDELAY

MOVDX,T8255B

OUTDX,AL

JMPREAD

QUIT:

MOVAX,4CH

INT21H

DELAYPROC

PUSHBX

PUSHCX

MOVCX,07FFH

D1:

MOVBX,0FFFFH

D2:

DECBX

JNZD2

LOOPD1

POPBX

POPCX

RET

DELAYENDP

DELAY6PROC

PUSHCX

PUSHAX

MOVCX,06H

D3:

CALLDELAY

LOOPD3

POPAX

POPCX

RET

DELAY6ENDP

CODESENDS

ENDSTART

参考文献

[1]权《微型计算机技术及应用（第四版）》清华大学出版社

[2]汪志宏江敏《微机原理与接口技术课程设计》机械工业出版社

[3]《微机原理与接口技术实验及课程设计》西南交通大学出版社

[4]王忠民，王钰，王小睫.《微型计算机原理》（第二版）西安电子科技大学出版社

设计总结

通过本次课程设计使我对实验的理解和汇编能力得到增强。

开始的时候遇到很多困难，在老师和同学的帮助下问题得到解决。

这次课程设计使我对理论和实践充分结合的重要性认识更加深刻。

这次课程设计中也可以反映出许多问题：

1、当停止键按下时只能让灯亮一会就又显示上一次状态，这时我们在程序里又多加了一次判断，即当按下停止键后不再按下其他键时，通过判断跳转又跳到全灭的状态（上一次状态），这个问题得到解决。

2、对风速键和类型键的状态组合，用一个16位的寄存

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