微機原理課程設(shè)計-全自動洗衣機

1、<p><b>　　微機原理課程設(shè)計</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計內(nèi)容及要求2</p><p>　　1.1 設(shè)計內(nèi)容及要求2</p><p>　　1.2 課程設(shè)計的要求3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的

2、總體設(shè)計方案3</p><p>　　2.1 8086對全自動洗衣機進行控制的主要分析3</p><p>　　2.2 設(shè)計思想3</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計4</p><p>　　3.1 硬件設(shè)計概要4</p><p>　　3.2 所用到的芯片及其個自功能介紹4</p><p&g

3、t;　　3.3 硬件電路設(shè)計系統(tǒng)原理圖及其說明10</p><p>　　3.4系統(tǒng)的電路圖11</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計12</p><p>　　4.1程序流程12</p><p>　　4.2源程序及其說明14</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試與使用25</p><p&g

4、t;　　第六章收獲體會26</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p>　　選用 8086 和適當(dāng)?shù)拇尜A器及接口芯片完成</p><p>　　1、六擋水位顯示（50、45、40、35、30、25升）；五檔洗衣時間（18

5、、15、12、9、6分鐘）；三檔清洗（3、2、1分鐘）、五檔脫水（6、5、3、2、1 分鐘）；兩位數(shù)碼管顯示總時間；有上電、啟動和暫停按鈕。</p><p>　　2、工作順序：插上電源各檔均在最大值，選擇各檔的按鈕可以依次向下調(diào)節(jié)檔位，然后按下啟動按鈕洗衣機按設(shè)定的程序進行工作。</p><p>　　3、開始數(shù)碼管顯示為總的洗衣所用時間，在洗衣機工作時，數(shù)碼管顯示的時間為洗衣所剩時間。&l

6、t;/p><p>　　4、為了安全起見，當(dāng)洗衣機蓋打開時，洗衣機停止工作，在洗衣機蓋關(guān)閉后，在繼續(xù)進行工作。</p><p>　　5、洗衣機可根據(jù)水位和工作要求自動進行開啟和關(guān)閉水閥。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計的要求</p><p>　　設(shè)計出電路原理圖，說明工作原理，編寫程序及程序流程圖。</p><p>&

7、lt;b>　　系統(tǒng)的總體設(shè)計方案</b></p><p>　　2.1 8086對全自動洗衣機進行控制的主要分析</p><p>　　圖 1全自動洗衣機示意圖</p><p>　　輸入設(shè)備主要有電源按鈕、啟動按鈕、水位選擇、水位開關(guān)、排水按鈕、及脫水按鈕。輸出設(shè)備主要有電源指示燈、水位選擇按鈕信號燈、進水電磁閥、洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器、排水電磁閥、脫水

8、離合器及蜂鳴器等。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計思想</b></p><p>　　首先構(gòu)思系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計要求確定好系統(tǒng)大致的硬件組成及其結(jié)構(gòu)，其次根據(jù)系統(tǒng)的各個功能把軟件分成幾個不同的模塊，依次實現(xiàn)各個模塊的功能，最后把各個模塊組合起來完成整個系統(tǒng)的功能。</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計</b

9、></p><p>　　3.1 硬件設(shè)計概要</p><p>　　用Intel的8086作為控制芯片，配合其他接口電路以及配套的芯片組成洗衣機的控制電路。主要用到8255串行通信芯片，74LS137 3—8譯碼器發(fā)出片選信號，AD0809以及DA0832進行模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。用一個電位計和AD0809模擬水量信號，DA0832和LM324運放來控制直流電機的正反轉(zhuǎn)和停止。此外還用到

10、了4*4掃描鍵盤作為輸入設(shè)備，兩個共陰數(shù)碼管作為顯示設(shè)備。詳情見各個芯片的介紹。</p><p>　　3.2 所用到的芯片及其個自功能介紹</p><p>　　3.2.1 芯片列表</p><p>　　8086，8284，74LS138，8255，AD0809,DAC0832,74LS02,LM324</p><p>　　3.2.2 8086

11、的功能簡介</p><p>　　8086是Intel系列的16位微處理器，采用HMOS工藝，內(nèi)部包含29000個晶體管。內(nèi)部總線16位，外部總線8位。主要用于兼容當(dāng)時的外圍接口芯片。8086CPU有兩部分組成，指令執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU。</p><p>　　8086的基本性能指標如下所示：</p><p>　　1.16位微處理器；</p>

12、<p>　　2.采用高速運算性能的HMOS工藝制造，芯片上集成了2.9萬只晶體管；</p><p>　　3.使用單一的+5V電源，40條引腳雙列直插式封裝(DIP)；</p><p>　　4.時鐘頻率為5MHz~10MHz，基本指令執(zhí)行時間為0.3ms~0.6ms</p><p>　　5.16根數(shù)據(jù)線和20根地址線，可尋址的地址空間達1MB</p&g

13、t;<p>　　6.8086可以和浮點運算器、輸入/輸出處理器或其他處理器組成多處理器系統(tǒng)，從而極大地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力和數(shù)據(jù)處理能力。</p><p>　　圖 2 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　在這個系統(tǒng)中8086作為整個系統(tǒng)的主控芯片，用來控制協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。</p><p>　　3.2.3 8284的功能介紹</

14、p><p>　　為8086CPU提供外部的基準時鐘信號，并把時鐘信號進行功率放大。</p><p>　　3.2.4 74LS138的功能介紹</p><p>　　74LS138為3線—8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　其功能表如圖所示，引腳分配如圖 所示：</p><

15、;p>　　表一74LS138的功能表</p><p>　　圖3 74LS138的引腳分配圖</p><p>　　3.2.4 8255的功能簡介</p><p>　　8255的功能介紹如下：</p><p>　　Intel 8255A是一個通用的可編程的并行接口芯片，內(nèi)部有2個8位I/O口（A、B），兩個4位I/O口（PC7～4、PC3～

16、0）.</p><p>　　通過編程可設(shè)置3種工作方式，可適用于CPU與I/O設(shè)備之間的多種數(shù)據(jù)傳送方式的要求。</p><p>　　C口可作為數(shù)據(jù)口，可作為信號線（ CPU與I/O設(shè)備之間的應(yīng)答信號），可作為狀態(tài)口，可按位置位/復(fù)位。</p><p>　　價格低廉，使用方便，可以直接與Intel系列的芯片連接使用，在中小系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 </p>

17、<p>　　8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖：</p><p>　　圖4 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　8255的引腳分配</b></p><p><b>　　引腳（40DIP）</b></p><p>　?。?）D0～D7：8位，雙向，三態(tài)數(shù)據(jù)線，用來與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連；&

18、lt;/p><p>　　（2）端口A、B、C：PA0~PA7（ A組數(shù)據(jù)信號，用來連接外設(shè)）； PB0~PB7（ B組數(shù)據(jù)信號，用來連接外設(shè)）；PC0~PC7（C組數(shù)據(jù)信號，用來連接外設(shè)或者作為控制信號）。 </p><p>　　（3）CS、RESET、WR、RD、A1、A0（內(nèi)部4個端口）。</p><p>　　（4）VCC、GND。</p><

19、p>　　8255A的工作方式：</p><p>　　8255A有三種工作方式，用戶可以通過編程來設(shè)置。</p><p>　　方式0――簡單輸入/輸出――查詢方式；A，B，C三個端口均可。</p><p>　　方式1――選通輸入/輸出――中斷方式；A ，B，兩個端口均可。</p><p>　　方式2――雙向輸入/輸出――中斷方式。只有A端

20、口才有。</p><p>　　工作方式的選擇可通過向控制端口寫入控制字來實現(xiàn)。</p><p>　　3.2.5 AD0809的功能簡介</p><p>　　1.ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它由一個八路模擬開關(guān)，一個地址譯碼器，一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出所存器組成，多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，三態(tài)輸

21、出用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)，當(dāng)OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.AD0809的工作原理</p><p>　　IN0-IN7：8條模擬量輸入通道</p><p>　　ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0-5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則

22、需在輸入端前加采樣保持電路。</p><p>　　地址輸入和控制線：4條</p><p>　　ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效，當(dāng)ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A,B,C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道模擬量通過轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A,B和C為地址輸入線，用于選通IN0-IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。</p><p>　

23、　數(shù)字量輸出及控制線：11條</p><p>　　ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在跳轉(zhuǎn)期間，ST應(yīng)保持低電平，EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換，OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器想單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)‘OE=0輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7-D0為數(shù)字量輸出線CLK為時鐘

24、輸入信號線，因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常頻率為500KHZ。</p><p>　　VREF(+),VREF(-)為參考電壓輸入。</p><p>　　3.2.6 DAC0832芯片的功能簡介</p><p>　　DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和

25、直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。所以這個芯片的應(yīng)用很廣泛, DAC0832  D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。DAC0832的引腳如圖</p><p>　　圖

26、5DAC0832的引腳圖</p><p>　　3.2.7 74LS02芯片簡介</p><p>　　四2輸入或非門（OC）其引腳如圖 所示，功能表如圖 所示</p><p>　　3.2.8 LM324芯片功能簡介</p><p>　　LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標準運算放大器相比，它們有一些

27、顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的

28、相位相同。LM324的引腳排列見圖。</p><p>　　圖 8LM324引腳圖</p><p>　　3.3 硬件電路設(shè)計系統(tǒng)原理圖及其說明</p><p><b>　　圖 9系統(tǒng)總體框架</b></p><p>　　在具體實踐中，因硬件資源的限制有所調(diào)整，比如有些電路采用其他電路來模擬，進水部分有電位器來模擬，電機驅(qū)動

29、用直流系統(tǒng)來模擬。</p><p><b>　　3.4系統(tǒng)的電路圖</b></p><p><b>　　圖10 系統(tǒng)電路圖</b></p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1程序流程</b></p>

30、<p>　　軟件可分為10個模塊：主程序、鍵盤掃描子程序、參數(shù)設(shè)置子程序、延時子程序、顯示子程序、進水子程序、排水子程序、甩干子程序、停止子程序、開機延時保護子程序。其中進水、洗衣、排水為一次洗衣的三個不同狀態(tài)、由相應(yīng)的子程序來控制電機的運動和進水排水，流程圖如圖11所示。</p><p>　　4.2源程序及其說明</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試與使用</p>

31、;<p>　　在軟件編譯連接后就開始對整個系統(tǒng)進行調(diào)試，包括軟件和硬件部分，在我們調(diào)試的過程中，遇到的最大困難是軟件部分的調(diào)試，因為我們在寫程序的過程中，受到一些高級語言編程思想的影響，比如從上至下。逐步細分的思想，在我們的程序中，系統(tǒng)被分成了好幾個模塊，每個模塊都是有各自不同的子程序來完成，所以在程序部分，我們每個都進行了現(xiàn)場保護，但是我們在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，這些程序并不是想我們寫高級語言那樣，可以隨意進行調(diào)用，比如我們在

32、寫程序中遇到的最大問題就是關(guān)于LOOP指令與CALL指令的混合使用，一般情況下，LOOP指令的調(diào)用格式如下：</p><p>　　MOV CX,10;將循環(huán)次數(shù)存入CX寄存器</p><p>　　LOP： * ；標號</p><p><b>　　LOOP LOP</b></p><p>　　而在我們自己的程序中，我們

33、是想通過這條指令來控制DELAY的循環(huán)次數(shù)已達到對延時的控制，為此寫了如下的代碼：</p><p><b>　　MOV CX,10</b></p><p><b>　　LOP:</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p><b>　　LOOP LOP</b&

34、gt;</p><p>　　盡管我們在DELAY函數(shù)中用了PUSH與POP指令將各個寄存器入棧及完成后出棧等操作，但是在實際的調(diào)試過程中系統(tǒng)并不是按照我們本來的意愿運行，究其原因，我們判斷時系統(tǒng)在返回時除了問題，由于我們沒有對ret指令做過多的研究，我們將程序改成：</p><p><b>　　MOV BX,10</b></p><p><

35、;b>　　LOP:</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p><b>　　DEC BX</b></p><p>　　JNZ LOP</p><p>　　將修改后的程序進行運行，系統(tǒng)正常。</p><p><b>　　收獲體會</

36、b></p><p>　　這次微機原理課程設(shè)計歷時兩個星期，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。以前在上課的時候，老師經(jīng)常強調(diào)在寫一個程序的時候，一定要事先把程序原理方框圖化出來，但是我開始總覺得這樣做沒必要，很浪費時間。但是，這次課程設(shè)計完全改變了我以前的那種錯誤的認識，以前我接觸的那些程序都是

37、很短、很基礎(chǔ)的，但是在課程設(shè)計中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務(wù)，畫程序方框圖是很有必要的。因為通過程序方框圖，在做設(shè)計的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務(wù)都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于查錯。</p><p>　　其次，以前對于編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，但是經(jīng)過一段上機的實踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運行結(jié)果，怎么去了解每個寄存器的內(nèi)容以確保程序的

38、正確性上都有了很大程度的提高。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，