課程設(shè)計(jì)--8086微機(jī)應(yīng)用dac0832控制小直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　2009~2010學(xué)年第1學(xué)期</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　8086微機(jī)應(yīng)用DAC0832控制小直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)目的</b>

2、;</p><p>　　鞏固“微機(jī)原理”課程學(xué)過(guò)的知識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生初步了解8086系列微機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)備，學(xué)會(huì)8086系列編程指令的基本功能。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</b></p><p><b>　　1、內(nèi)容</b></p><p>　　

3、采用8086CPU構(gòu)建微機(jī)系統(tǒng)，擴(kuò)展4K EPROM和2K靜態(tài)RAM作為存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用最小模式，利用DAC0832，編制程序輸出雙極性模擬電壓驅(qū)動(dòng)小直流電機(jī)，使電機(jī)能以不同轉(zhuǎn)速正反向運(yùn)行。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?）、查閱文獻(xiàn)資料，了解DAC0832雙極性電壓輸出控制原理，并在報(bào)告書(shū)中綜述之。</p>&

4、lt;p>　?。?）、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件連接原理圖，對(duì)原理圖加以說(shuō)明。</p><p>　?。?）、畫(huà)出程序框圖，并說(shuō)明。</p><p>　　（4）、編寫(xiě)應(yīng)用程序，并注解程序。</p><p>　　（5）、提交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)資料與參數(shù)</b></p><p&

5、gt;　　1、電機(jī)轉(zhuǎn)速由8個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)以補(bǔ)碼形式給定輸入，并以發(fā)光二極管形式顯示出來(lái)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍為反向500 rpm～正向500rpm；</p><p>　　2、DAC0832雙極性電壓輸出控制原理，控制小直流電機(jī)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行。</p><p>　　3、小直流電機(jī)額定電壓為5V。電源：5V由外部提供。</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備&l

6、t;/b></p><p>　　DAC0832雙極性電壓輸出控制原理自學(xué)</p><p>　　DAC0832 是電流形式輸出，當(dāng)需要電壓形式輸出時(shí)，必須外接運(yùn)算放大器。根據(jù)輸出電壓的極性不同，DAC0832 又可分為單極性輸出和雙極性輸出兩種輸出方式。 </p><p>　　(1) 單極性輸出。DAC0832 的單極性輸出電路如圖一 所示。VREF 可以接&#

7、177;5V 或±10V 參考電壓，當(dāng)接＋5V 時(shí)，輸出電壓范圍是0V～－5V；當(dāng)接－5V 時(shí)，輸出電壓范圍是0V～ ＋5V；當(dāng)接＋10V 時(shí)，輸出電壓范圍是0V～－10V ；當(dāng)接－10V 時(shí)，輸出電壓范圍是0V～ ＋10V。若輸入數(shù)字為0～255 ，則輸出為：Uout ＝－VREF×D/256。式中D為輸入DAC0832的十進(jìn)制數(shù)，因?yàn)檗D(zhuǎn)換結(jié)果Ioutl 接運(yùn)算放大器的反相端，所以，式中有一個(gè)負(fù)號(hào)。若VREF＝＋5

8、V， 輸入數(shù)字為：0～255 時(shí)，Vout ＝－(0～4.98)V。</p><p>　　圖一 DAC0832的單極性輸出</p><p>　　(2) 雙極性輸出。即在單極性電壓輸出的基礎(chǔ)上，在輸出端再加一級(jí)運(yùn)算放大器，就構(gòu)成了雙極性電壓輸出。通過(guò)運(yùn)放A2將單向輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向輸出。由VREF為A2運(yùn)放提供一個(gè)偏移電流，該電流方向應(yīng)與A1輸出電流方向相反，且選擇R1=R3=2R2。使得由V

9、REF引入的偏移電流恰為A1輸出電流的1/2。因而A2的運(yùn)放輸出將在A1運(yùn)放輸出的基礎(chǔ)上產(chǎn)生位移。雙極性輸出電壓與VREF及A1運(yùn)放輸出V1的關(guān)系是：Uout = －(2U1+ VREF)。DAC0832 的雙極性輸出電路如圖二所示。根據(jù)前面單極性輸出表達(dá)式U1 ＝－VREF×D/256，故Uout = －(2U1+ VREF) = VREF×D/128－VREF</p><p>　　圖二

10、DAC0832的雙極性輸出</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，VREF取+5V，采用DAC0832的雙極性輸出。</p><p><b>　　六、總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)總體上可分為硬件設(shè)計(jì)部分與軟件的編寫(xiě)部分，其中硬件部分又可細(xì)分為CPU組態(tài)的選擇與連接；儲(chǔ)存單元的地址分配，譯碼與線路連接；控制信號(hào)的產(chǎn)生；數(shù)據(jù)輸入輸出的

11、接口設(shè)計(jì)；DAC0832的連接等。軟件編寫(xiě)時(shí)又可分為數(shù)據(jù)的讀取，數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)輸出三大部分。設(shè)計(jì)的整體框架如圖三所示：</p><p>　　圖三 設(shè)計(jì)的整體框架圖</p><p>　　七、詳細(xì)設(shè)計(jì)—硬件部分</p><p>　　1.8086最小組態(tài)的連接</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，8086CPU采用最小組態(tài)的連接，由一片8086CP

12、U芯片，一片時(shí)鐘發(fā)生器芯片8284，3片地址鎖存器芯片74LS373，一片雙向總線驅(qū)動(dòng)器芯片74LS245組成。如圖四所示：</p><p>　　其中，8284是專(zhuān)門(mén)為8086CPU提供時(shí)鐘的，其頻率由外接的石英晶體來(lái)決定，同時(shí)8284還提供給8086CPU復(fù)位的功能，其復(fù)位開(kāi)關(guān)由RC放電電路連接</p><p>　　8086CPU的低八位地址線與數(shù)據(jù)線公用，故在工作時(shí)必先將地址信號(hào)鎖存，

13、否則地址信號(hào)必然丟失。在74LS373中，將其/OE端接地，表示輸出允許；LE端接8086CPU的ALE控制信號(hào)，配合完成地址鎖存。3片74LS373的20個(gè)輸出管腳組成了地址總線，與其他設(shè)備連接。</p><p>　　74LS245為雙向總線驅(qū)動(dòng)芯片，其類(lèi)似于在8086CPU數(shù)據(jù)端與數(shù)據(jù)總線加了一道單向通行的門(mén)，其開(kāi)通與否及方向有8086CPU的/DEN及DT//R信號(hào)控制。該芯片一端連接CPU，另一端連接數(shù)據(jù)

14、總線。</p><p>　　除了數(shù)據(jù)總線及地址總線外，8086CPU最小組態(tài)還應(yīng)引出控制總線，不過(guò)在本次設(shè)計(jì)中所實(shí)現(xiàn)的功能很簡(jiǎn)單，故只用引出/RD，/WR，IO//M三根控制線。</p><p>　　2.控制信號(hào)的相應(yīng)處理</p><p>　　在實(shí)際的運(yùn)用中，我們一般會(huì)較形象的運(yùn)用/MEMR，/MEMW，/IOR，/IOW這四種控制信號(hào)，故需要一定的物理電路來(lái)實(shí)現(xiàn)邏

15、輯變換，將從CPU引出的/RD，/WR，IO//M三個(gè)控制信號(hào)變?yōu)?MEMR，/MEMW，/IOR，/IOW，相應(yīng)電路圖如圖五所示：</p><p>　　圖四 8086最小組態(tài)連接圖</p><p>　　圖五 四個(gè)控制信號(hào)的產(chǎn)生圖</p><p>　　3. 儲(chǔ)存單元的地址分配，譯碼</p><p>　　存儲(chǔ)單元連接圖如圖六所示，/MEMR，/

16、MEMW信號(hào)作用于2K RAM完成對(duì)其的讀寫(xiě)操作，/MEMR作用于4K ROM完成對(duì)其的讀操作。2K RAM有11根地址線，4K ROM有12根地址線。通過(guò)138譯碼器來(lái)產(chǎn)生片選信號(hào)，同時(shí)留出兩個(gè)地址空間/PS0和/PS1用作I/O設(shè)備的地址，/PS0用作寫(xiě)I/O設(shè)備的地址，/PS1用作讀/O設(shè)備的地址。</p><p>　　地址分配的詳情如下表所示：</p><p>　　其中需要注意的是

17、，A19到A16四根地址線未參與譯碼，故給出的地址都只是物理地址的后16位（本應(yīng)有20位物理地址），同時(shí)CPU重啟后是從FFFF0H這個(gè)地址開(kāi)始讀程序的，故儲(chǔ)存程序的4K ROM的地址范圍一定要包含這一地址即低16位地址應(yīng)有FFF0H。在該儲(chǔ)存單元中應(yīng)為一跳轉(zhuǎn)指令，跳到程序首部地址</p><p>　　圖六 存儲(chǔ)單元連接圖</p><p>　　4. DAC0832的連接</p>

18、<p>　　DAC0832的連接圖如圖七所示，其采用單緩沖雙極性輸出，其I/O端口地址為/PS0，參照前面的地址分配表，/PS0的地址空間為C800H～CFFFH，為了方便后面編程，可令/PS0地址為C800H</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中DAC0832的單緩沖工作方式是使輸入寄存器和DAS寄存器同時(shí)處于受控的鎖存器狀態(tài)，分別受到地址選中信號(hào)/PS0和外設(shè)寫(xiě)信號(hào)/IOW的控制。DAC0832的輸入

19、數(shù)據(jù)線直接與數(shù)據(jù)總線相連，DAC0832的雙極性輸出可參看前面所述</p><p>　　圖七 DAC0832單緩沖雙極性輸出圖</p><p>　　5. 數(shù)據(jù)輸入接口設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)通過(guò)讀取8個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)從而讀取數(shù)據(jù)，為防止直接接入數(shù)據(jù)總線給DAC0832工作帶來(lái)影響，在開(kāi)關(guān)與數(shù)據(jù)總線之間加入了數(shù)據(jù)輸入三態(tài)緩沖器74LS244，如圖八所示：</p

20、><p>　　其輸出端直接與數(shù)據(jù)總線相連，輸入端連接在帶有開(kāi)關(guān)的電路中。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，244的輸入端接收到得是低電平信號(hào)，即代表二進(jìn)制數(shù)0，同時(shí)發(fā)光二極管有電流流過(guò)發(fā)光。故在數(shù)據(jù)輸入端，發(fā)光二極管亮代表輸入數(shù)據(jù)0，暗代表輸入數(shù)據(jù)為1。</p><p>　　其中，外設(shè)讀型號(hào)/IOR與外設(shè)地址選中信號(hào)/PS1相與產(chǎn)生一控制信號(hào)作用于244的數(shù)據(jù)輸出允許端，用以打開(kāi)或關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送通道。同/PS0一樣，

21、可令/PS1的地址為D000H，用以后面編程。</p><p>　　圖八 通過(guò)244芯片讀取用戶輸入的數(shù)值</p><p>　　八、詳細(xì)設(shè)計(jì)—軟件件部分</p><p>　　從前面可知雙極性輸出時(shí)Uout = VREF×D/128－VREF，式中D表示要輸出給0832的數(shù)字，假設(shè)從244中我們讀到用戶設(shè)定的速度為Di(用補(bǔ)碼表示)，我們可知電機(jī)速度與Uou

22、t得對(duì)應(yīng)關(guān)系為Uout= VREF時(shí)速度為500，Uout= －VREF時(shí)速度為-500，Uout與轉(zhuǎn)速成線形關(guān)系，故可得到Uout/VREF=Di/500，所以給0832輸入的數(shù)字D可由Di表示，既： D=Di×128/500+128</p><p>　　其中500為最大轉(zhuǎn)速絕對(duì)值，Di為用戶輸入轉(zhuǎn)速，D為輸出到0832的數(shù)值，據(jù)此關(guān)系可編寫(xiě)程序如下

23、：</p><p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　OUTPORT EQU 0C800H ；0832的端口地址，輸出數(shù)據(jù)</p><p>　　INPORT EQU 0D000H ；244的端口地址，讀入數(shù)據(jù) </p><p>　　DATA ENDS&

24、lt;/p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA</p><p>　　START: MOV DX,INPORT </p><p>　　IN AL,DX ；從244讀入用戶設(shè)定轉(zhuǎn)速</p><p>　　MOV D

25、L,80H </p><p>　　IMUL DL ；Di乘以128（帶符號(hào)的乘）</p><p><b>　　CWD</b></p><p>　　MOV DX,500</p><p>　　IDIV DX ；Di乘以128除以500&

26、lt;/p><p>　　ADD AX,80H ；得到最后的D放入AX中</p><p>　　MOV DX,OUTPORT ；輸出給0832</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　DELAY: MOV CX,5000 ；

27、延時(shí)一段時(shí)間后再循環(huán)</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p>　　JMP START ；循環(huán)采集給定速度并輸出</p><p>　　CODE ENDS</p><p><b>　　END START</b></p><p

28、>　　注：所有運(yùn)算在計(jì)算機(jī)中都是通過(guò)補(bǔ)碼進(jìn)行的，最后的結(jié)果D一定為一正數(shù)，補(bǔ)碼與原碼相同，故可直接輸出給0832</p><p><b>　　九、小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)8086微機(jī)的在整體上有了一個(gè)重新的認(rèn)識(shí)，是我知道了一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是如何在一起協(xié)調(diào)而又高效的工作的。在課堂上，我們學(xué)習(xí)的都是零散的知識(shí)，很少有時(shí)間能將整個(gè)

29、所學(xué)的東西串起來(lái)好好體會(huì)，故自己對(duì)微機(jī)的工作原理還是停留在一個(gè)較為表象的認(rèn)識(shí)上。經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了許多自己以前不曾注意的問(wèn)題，比如CPU重啟后是從FFFF0H這個(gè)地址開(kāi)始讀程序的，故儲(chǔ)存程序的ROM的地址范圍一定要包含這一地址，這是我們?cè)趧澐执鎯?chǔ)器地址單元時(shí)需要注意到這一問(wèn)題；又比如外設(shè)與數(shù)據(jù)總線相連時(shí)必須要加接口芯片，僅僅在CPU與數(shù)據(jù)總線加接口芯片是不夠的，要注意外設(shè)之間的相互影響等。</p><p>