接口課程設計--汽車倒車輔助系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　汽車倒車輔助系統(tǒng)設計</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　1. 選用8088最小模式；</p><p>　　2. 內(nèi)存芯片使用2片6116（2K×8），1片2716（2K×8

2、）EPROM；</p><p>　　3. 8255、8259、8253、74LS138、1探頭、若干共陰極LED七段碼顯示器；</p><p>　　4. 8255、8259、8253的片選信號線分別接74LS138的Y1、Y2、Y3引腳；</p><p>　　5. 其他必須的配套元件；</p><p>　　6. 要求距離障礙物30cm時報警，

3、2位數(shù)字顯示。</p><p>　　要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1. 查閱參考資料，自學相關元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作方式或初始化編程過程；</p><p>　　2. 完成微機基本系統(tǒng)及其擴展接口電路設計，繪制微機系統(tǒng)硬件接線原理圖；</p><p>　　3. 繪制匯編源程

4、序流程圖；</p><p>　　4. 編寫匯編源程序，包括初始化和監(jiān)控工作程序；</p><p>　　5. 撰寫設計說明書，設計說明書字數(shù)不少于5000字，具體要求見附錄。</p><p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　指導教師簽名： 2011年 11 月 20日

5、</p><p>　　系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　自從汽車誕生以來，隨著歷史的向前邁進。汽車已經(jīng)從過去粗糙的制造工藝，繁瑣的操作方式，以及低的安全性能。發(fā)展到了現(xiàn)階段具有各種型號，各種款式，具備舒適的駕駛環(huán)境，可靠的

6、運行性能，以及強勁的動力。汽車已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚拇焦ぞ摺?lt;/p><p>　　但現(xiàn)階段我們還無法實現(xiàn)汽車自動駕駛，這意味著我們還無法避免人為來操縱汽車這種機械。我們知道在駕駛汽車中，我們不可避免的要進行倒車轉(zhuǎn)向等操作。對于駕駛員來說，倒車時汽車尾部存在著一個很大的區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)駕駛員無法看到汽車尾部是否存在障礙物，這不僅對于駕駛員的安全性有著大的威脅，同時對他人的生命安全存都在著很大的隱患。提

7、高汽車駕駛的安全性，一直是我們關注的焦點。</p><p>　　本次課程設計著重講述如何利用8253做為計時器，通8253與超聲波傳感器、8259、8255、8088等元件組成測距系統(tǒng)，共同組成為汽車倒車輔助系統(tǒng)。講述如何在設計過程中將各種元件有機的組合在一起，最大化的利用各元件的功能，并且簡化系統(tǒng)電路布置。如何對各元件進行初值的設定。如何選用各輔助元件，來得到我們所需要的功能。通過本課程設計說明，給予讀者一定的

8、啟發(fā)。</p><p><b>　　關鍵字：</b></p><p>　　波數(shù) 傳感器 非直接接觸 測距</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1 章 概述</b></p><p>　　1.1 目的和意義………

9、………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設計分析……………………………………………………………………………1</p><p>　　第2章 超聲波傳感器測距方法</p><p>　　2.1 非直接接觸測距方法……………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 汽車

10、輔助倒車系統(tǒng)探頭的選用…………………………………………………………2</p><p>　　2.3 超聲波傳感器工作原理…………………………………………………………………4</p><p>　　2.4 汽車距障礙物距離的計算……………………………………………………………5</p><p>　　2.5 超聲波傳播時間的獲取………………………………………………………………

11、…6</p><p>　　汽車倒車輔助系統(tǒng)設計</p><p>　　3.1 確定設計系統(tǒng)需要使用的芯片…………………………………………………………8</p><p>　　3.2 系統(tǒng)設計簡圖及工作原理………………………………………………………………9</p><p>　　第4章 分配芯片地址</p><p>　　4.1

12、 地址分配原則…………………………………………………………………………10</p><p>　　4.1.1 存儲器地址分配………………………………………………………………10</p><p>　　4.1.2 其它芯片地址分配……………………………………………………………11</p><p>　　第5章 各芯片的初值設定</p><p>　　5

13、.1 芯片初始化順序………………………………………………………………………12</p><p>　　5.2 8259的初值設定………………………………………………………………………12</p><p>　　5.2.1 定義中斷向量表………………………………………………………………13</p><p>　　5.2.2 8259的初始化程序………………………………………

14、……………………14</p><p>　　5.3 8255的接線圖及初始化程序…………………………………………………………14</p><p>　　5.4 8253的初始化………………………………………………………………….…15</p><p>　　5.4.1 確定8253的時鐘頻率……………………………………………………….15</p><

15、;p>　　5.4.2 確定8253各計數(shù)器計數(shù)次數(shù)………………………………………………16</p><p>　　5.4.3 8253的初始化程序……………………………………………………….…17</p><p>　　第6章 CPU數(shù)據(jù)處理</p><p>　　6.1 CPU處理轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的原理……………………………………………………….………18</p&g

16、t;<p>　　6.2 CPU處理數(shù)據(jù)流程…………………………………………………………….…………18</p><p><b>　　第7章 顯示距離</b></p><p>　　7.1 共陰極LED顯示器顯示轉(zhuǎn)換表………………………………………………………19</p><p>　　7.2 控制LED顯示程序………………………………

17、…………………………….………20</p><p>　　第8章 系統(tǒng)程序流程圖…………………………………………………………………21</p><p>　　第9章 結(jié)論…………………………………………………………….……………………22</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………………22</p><p

18、>　　致謝…………………………………………………………….……………………………….23</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………………23</p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1目的和意義</b></p><

19、;p>　　通過本次課程設計，加深學生對計算機接口技術的理解。使學生加深和鞏固課堂上所學的理論知識。同時使學生具備一定的硬件開發(fā)，與軟件編程的能力。了解微型計算機是如何執(zhí)行指令，理解CPU時序處理的概念。了解CPU進行數(shù)據(jù)處理、交換、傳送的過程。了解各種控制轉(zhuǎn)換元件的工作原理、功能和使用方法。使學生了解如何通過CPU對各元件進行控制。如何合理的安排各元件的工作時序。使學生了解和掌握8255、8259、8253、74LS138等元件的

20、功能和硬件接線方法。掌握各芯片的初始化過程，以及如何編寫各芯片的初始化程序。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設計分析</p><p>　　根據(jù)汽車輔助倒車系統(tǒng)的使用要求：距離障礙物30cm時報警，2位數(shù)顯示距離。</p><p>　　本次設計的思考方向是如何采取計算機輔助控制，來實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)顯示汽車尾部距障礙物之間的距離，同時將距離的數(shù)值反應給駕駛員。為駕駛員

21、倒車時提供參考，從而提高倒車的安全性。</p><p>　　設計分析方向：如何設計計算機控制系統(tǒng)；通過何種途徑，在非直接接觸的條件下得到距離數(shù)據(jù)；計算機控制系統(tǒng)如何處理數(shù)據(jù)，并且將有意義的數(shù)據(jù)清楚的呈現(xiàn)出來。</p><p>　　如此，汽車倒車輔助控制系統(tǒng)的設計可分為四大板塊：</p><p>　　硬件支持，通過必要的元件組成計算機控制系統(tǒng)的軀體；</p>

22、;<p>　　測距部件，計算機控制系統(tǒng)通過某種非直接接觸的途徑獲得與距離有關的數(shù)據(jù)；</p><p>　　數(shù)據(jù)處理，計算機控制系統(tǒng)通過一些必要的條件，對測距部件獲得的數(shù)據(jù)進行處理轉(zhuǎn)換，得到距離數(shù)據(jù)；</p><p>　　顯示部件，計算機控制系統(tǒng)將距離數(shù)據(jù)進行必要的拆分處理，控制對應的顯示元件，將距離信息顯示出來。</p><p>　　通過對這些部分進行

23、有機的結(jié)合搭配，形成一個具備確定工能的整體，從而構(gòu)成一個完整的汽車倒車輔助系統(tǒng)。 </p><p>　　2 超聲波傳感器測試距的方法</p><p>　　2.1 非直接接觸測距方法</p><p>　　汽車倒車輔助系統(tǒng)必須采用非直接接觸測距方法，來獲得距離數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段廣泛應用的非直接接觸測距方法有：</p><p>　　超聲波測距傳感器,利用

24、超聲波具備指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠的特性。向目標發(fā)射超聲波，經(jīng)目標反射，接收反射信號。記錄并處理從超聲波發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，來進行距離的測量。</p><p>　　激光測距傳感器，由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，來測定目標距離。</p><p>　　

25、紅外線測距傳感器，利用紅外信號遇到障礙物距離的不同其反射信號的強度也不同的原理，來對障礙物的遠近進行檢測。</p><p>　　2.2 汽車輔助倒車系統(tǒng)探頭的選用</p><p>　　汽車輔助倒車系統(tǒng)探頭選用的原則：</p><p>　　探頭反應靈敏，檢測精度高；</p><p>　　探頭使用驅(qū)動簡單，并且能與CPU的處理速度很好的匹配；&l

26、t;/p><p>　　對環(huán)境的敏感性低，在不同環(huán)境下能夠正常工作，并且能夠保持原有的工作性能；</p><p>　　對環(huán)境的影響較少，適合于在公共場合進行使用；</p><p>　　適合近距離得場合進行測量；</p><p>　　經(jīng)濟效益好，成本低。</p><p>　　對各種非直接接觸性測量方法進行比較分析：</p

27、><p>　　激光測距傳感器在正常的使用過程中需發(fā)一定強度的激光信號，該激光信號能量集中程度高，人眼可直接接受到。另外激光傳播速度太快，在近距離測距中，遠超過了8088CPU的處理能力。因而不選擇該傳感器。</p><p>　　紅外線測距傳感器發(fā)射的紅外線的輻射范圍窄，從而反射信號的輻射范圍窄。接收器與發(fā)射器位于同一平面，接收器的接受面小。當障礙物的表面與其不垂直時，接收端可能接受不到放射信號

28、（如下圖所示）。同時紅外線傳感器對于不同反射面其反射信號強度變化大，因此對于不同的障礙物，紅外線傳感器反射信號衰減程度相差大。汽車倒車時其尾部平面是變化的，故該傳感器不適用于做汽車倒車輔助系統(tǒng)的探頭。</p><p>　　超聲波測距傳感器發(fā)射的超聲波是一種高頻聲波，頻率遠超出了人耳能分辨的極限，可以說是無聲無形。并且超聲波對環(huán)境危害較小，具有縱向分辨率較高，對色彩和光照度不敏感，對外界光線和電磁場不敏感等特性；對

29、環(huán)境變化的敏感程度低，在有灰塵、煙霧、強磁場干擾、有毒等各種環(huán)境下都能穩(wěn)定工作；超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，8088CPU的主頻為4.77MHZ，并行方式處理指令。 處理一條指令需要的時間約為：t=3/（4.77×106）≈6.289×10-7s，</p><p>　　超聲波在這段時間傳播距離 L=340×6.289×10-7=2.13826×10-

30、4m≈0.213mm</p><p>　　因此8088CPU有能力對超聲波傳感器在近距離時測距數(shù)據(jù)進行處理。并且能</p><p>　　保持較高的探測精度，滿足設汽車倒車輔助系統(tǒng)的使用要求。并且超聲傳感器經(jīng)過多年的發(fā)展，其成本低，價格便宜，符合經(jīng)濟性原則。</p><p>　　經(jīng)查詢，本設計采用在市場上廣泛應用的超聲波傳感器，其主要參數(shù)：工作頻率40KHZ,有效探測

31、距離5m。</p><p>　　2.3 超聲波傳感器工作原理 </p><p>　　超聲波傳感器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成

32、為超聲波接收器。 </p><p><b>　　工作原理圖：</b></p><p>　　超聲波傳感器探頭發(fā)射端驅(qū)動頻率的工作波形：</p><p>　　超聲波傳感器探頭接收端接收到返回信號，其信號波形分析如下：</p><p>　　超聲波是高頻聲波，同時也是一種縱波。接收端內(nèi)的共振板在超聲波的共振作用下，將機械波（聲波

33、）轉(zhuǎn)換成電壓信號。由于聲波為縱波，在一個波長中其能量周期性的變化，因此共振板的振動強弱會周期性的改變，其反應是共振板兩端電壓發(fā)生周期性的變化。電壓變化過程中可能觸發(fā)多次中斷請求，為保證計算機控制系統(tǒng)的正常工作，獲得準確的距離數(shù)據(jù)，同時避免CPU處理不必要的中斷請求。在一次距離掃描周期中，CPU只執(zhí)行一次超聲波傳感器接收端的中斷請求，執(zhí)行之后對超聲波傳感器接收端的信號進行屏蔽。</p><p>　　為保證系統(tǒng)再一次

34、掃描汽車距障礙物的距離工程中得到準確的信息，本設計的計算機系統(tǒng)必須采用間隔性發(fā)出超聲波信號，保證在每次引起傳感器接收端產(chǎn)生信號變化是這次工作循環(huán)中發(fā)出的超聲波信號所激勵的。下面的系統(tǒng)設計中考慮了控制一次發(fā)出超聲波的波數(shù)和系統(tǒng)測試距離掃描的間隔時間，來保證每次系統(tǒng)測試距離時不受到之前超聲波信號的干擾，從而提高汽車倒車輔助系統(tǒng)測距的準確性。</p><p>　　2.4 汽車距障礙物距離的計算</p>&

35、lt;p>　　考慮到超聲波在空氣中的傳播速度不是一個固定值，超聲波在干燥的空氣中其速度的經(jīng)驗公式：V=331.1+0.606TT—攝氏溫度</p><p>　　常溫下溫度約為15度，超聲波的傳播速度V=331.1+0.606×15=340.19m/s。</p><p>　　本汽車輔助倒車系統(tǒng)，考慮到設計計算簡便，不記溫度等其它因素對超聲波傳播速度的影響，也不計汽車移

36、動速度所產(chǎn)生的多普勒效應，所導致的汽車與超聲波的相對速度的變化。只取超聲波在空氣中傳播的的絕對速度，取超聲波的傳播速度V=340m/s。</p><p>　　汽車距障礙物的距離S=t×V/2 </p><p>　　V—超聲波的波速，340m/st—超聲波在空氣中傳播的時間</p><p>　　2.5 超聲波傳播時間的獲取</p>

37、<p>　　8253具有計數(shù)功能，本設計方案就是利用8255的計數(shù)功能，通過與8255、8259、超聲波傳感器（探頭）等必要元件有機的組合在一起，構(gòu)成汽車倒車輔助系統(tǒng)的測距部分。根據(jù)2.3—2.4節(jié)的分析結(jié)論，設計測距系統(tǒng)的原理圖如上圖所示。</p><p>　　采用控制信號(PC1)控制超聲波傳感器驅(qū)動頻率，而不是控制驅(qū)動頻率發(fā)生器的開啟，原因是：考慮到超聲波驅(qū)動頻率發(fā)生器的功率與其他部件相比，其功

38、率較大，且頻率發(fā)生器發(fā)出穩(wěn)定的頻率需要一定的調(diào)整時間。汽車倒車輔助系統(tǒng)測距頻率較高，即若采用控制信號控制頻率發(fā)生器的開啟，單位時間內(nèi)它需頻繁開啟，這對于其使用壽命有較大的影響，同時發(fā)出的超聲波信號也不穩(wěn)定。故采用控制超聲波傳感器發(fā)射超聲波的驅(qū)動頻率，來控制超聲波的發(fā)射。</p><p>　　控制信號與傳感器接收信號同時形成中斷源信號是考慮到接收端在接收到超聲波信號后，在超聲波的作用下，其強度周期性變化，可能產(chǎn)生多

39、次中斷信號。故用使用PC0作為控制信號對傳感器接收信號進行控制，在不需要該信號工作時，將其屏蔽。</p><p>　　測距部件工作過程：CPU發(fā)出控制信號，同時控制超聲波傳感器發(fā)射超聲波和8253的計數(shù)器1（C/T1)開始計數(shù)；當超聲波傳感器接收到返回信號時，傳感器接收端從低電平變?yōu)楦唠娖?，讓該信號作為控制信號。同時控制8253的C/T1停止計數(shù)與CPU從8253的C/T1端口取出計數(shù)數(shù)值；將C/T1計數(shù)后的數(shù)值

40、與其計數(shù)初值進行比較。從而獲得超聲波在往返的這段時間中8253的計數(shù)次數(shù)N。N乘以8253的時鐘信號的周期，得到超聲波往返發(fā)費的時間t。根據(jù)超聲波傳遞時間t可得到汽車距障礙物的距離。</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　t=N×TT—8253時鐘信號CLK的周期</p><p>　　汽車距障礙物的距離

41、S=t×V/2 V—超聲波的波速，340m/s</p><p>　　PC0、PC1、IR1、GATE1及傳感器接收端信號邏輯狀態(tài)的組合及對應的操作：</p><p>　　設計方案的可行性分析：</p><p>　　1. 系統(tǒng)開始工作時，8253的C/T1寫入初值后，并不開始計數(shù)。原因是：8255的輸出端與傳感器的接收端都無信號，維持低電平狀態(tài)。在異

42、或門的作用下使8253的門控信號GATE1處于低電平，C/T1計數(shù)器不計數(shù)。</p><p>　　2. CPU向8255發(fā)出控制信號，使8255的PC0和PC1口置高電位。給超聲波傳感器送入驅(qū)動頻率，驅(qū)動超聲波傳感器開始發(fā)出超聲波。同時在異或門的作用下使8253的GATE1信號置高電平，C/T1計數(shù)器開始計數(shù)。由于8255的A、B、C 三個輸出端口都具備輸出鎖存功能，在不改變輸出值時時，被控制元件狀態(tài)不會發(fā)生改變

43、，因而可使8253的計數(shù)器1一直保持計數(shù)狀態(tài)。</p><p>　　3. 傳感器接受到反射信號后，發(fā)出由低電平到高電平變化的電壓信號，將該信號作為控制信號，同時輸送給8259和8253的GATE1端。送給8259的信號，通知CPU取出C/T1的計數(shù)數(shù)據(jù)，送給8253的信號的控制信號與PC0控制信號共同作用于8253的GATE1端，并使GATE1置低電平，使8253停止計數(shù)。在8253停止計數(shù)的這段時間內(nèi)，CPU完

44、成讀取C/T1的計數(shù)數(shù)值的工序。</p><p>　　通過測距部件的工作，計算機控制系統(tǒng)獲得與超聲波在空氣中傳播的時間有關的數(shù)據(jù)，完成測距工作。</p><p>　　3 汽車倒車輔助系統(tǒng)設計</p><p>　　3.1 確定設計系統(tǒng)需要使用的芯片</p><p>　　根據(jù)上述分析，本次設計的汽車倒車輔助系統(tǒng)需要以下元件來構(gòu)成該計算機控制系統(tǒng)：

45、至少兩片8282地址鎖存器構(gòu)成地址總線，一片8286雙向總線驅(qū)動器構(gòu)成控制總線，8259，8255,8253各一片，必要的地址譯碼器及存儲器，顯示器材，必要的顯示器驅(qū)動元件。</p><p>　　3.1系統(tǒng)設計簡圖及工作原理</p><p>　　本設計系統(tǒng)的核心是：獲得超聲波傳播時間，數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成距離信息，顯示距離數(shù)值。汽車倒車輔助系統(tǒng)設計系統(tǒng)簡圖：</p><p&g

46、t;<b>　　系統(tǒng)運行過程：</b></p><p>　　8088CPU向8253的C/T0寫入初值，通過OUT0定時輸出邏輯信號0→1給8259，通過8259向CPU請求中斷，CPU處理該中斷，實現(xiàn)定時掃描汽車尾部是否有障礙物，并測出兩者間的距離。其掃描周期設定為0.1秒，滿足倒車使用要求及超聲波傳感器使用要求。掃描時8088通過8255控制超聲波傳感器向外發(fā)射超聲波信號，同時控制825

47、3開始計數(shù)。若在一定內(nèi)，傳感器接收端沒有接收信號，到達一定時間后CPU通過8255發(fā)出控制信號，只關閉超聲波傳感器。目的是為了避免超聲波發(fā)生器一次發(fā)射超聲波的波數(shù)過多，可能造成這一次CPU讀取到的為上一次的信號產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，從而造成系統(tǒng)顯示距離不準確。</p><p>　　2. 傳感器接收端有信號時，該信號用于同時控制8253 停止計數(shù)，通知CPU對該計數(shù)器的計數(shù)的數(shù)值進行讀取的到與超聲波在空氣中傳播時間有關的數(shù)據(jù)

48、。</p><p>　　3. CPU依據(jù)轉(zhuǎn)化公式處理測距系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)，將其處理成距離信息。</p><p>　　4. CPU通過8255將距離數(shù)值用兩個共陰極LED七段碼顯示器顯示，當距離小于某限定值時，CPU發(fā)出報警信號。供駕駛員倒車參考。</p><p>　　5. 8253的C/T0定時發(fā)出控制信號，讓系統(tǒng)重復執(zhí)行以上工序。</p><p

49、><b>　　4 分配芯片地址</b></p><p>　　4.1 地址分配原則</p><p>　　所有芯片都通過兩片74LS138譯碼器進行地址分配。內(nèi)存由2片6216與一片EPROM2716組成，8088采用最小模式，本設計方案使用3片8282地址鎖存器構(gòu)成地址總線（AB），一片8286總線驅(qū)動器，構(gòu)成8位的數(shù)據(jù)總線（DB），8088CPU的控制信號直接與

50、各芯片相連，形成控制總線（CB）。采用全地址譯碼方案。（根據(jù)所設計的系統(tǒng)，可采用部分地址譯碼來降低接線的復雜程度和系統(tǒng)制造成本，本設計只講述使用全地址譯碼方案。）</p><p>　　4.1.1 存儲器地址分配</p><p>　　所用存儲器地址線根數(shù)為11根，因而取A0—A10對應接入存儲器的地址端，A11—A19做片選控制信號，通過一片74LS138片選存儲器，存儲器口接線如下：<

51、;/p><p>　　Y0端口接第一片6116片的選信號端口，地址為：00000H----007FFH</p><p>　　Y1端口接第二片6116片的選信號端口，地址為：00800H----00FFFH</p><p>　　Y2端口接EPROM2716的選信號端口，地址為：01000H----017FFH</p><p>　　4.1.2 其它芯片

52、地址分配</p><p>　　8255、8259、8255作為CPU輸入輸出芯片，在CPU最小模式下的IO/M端高電平時有效。使用IO/M作為它們的片選控制信號，區(qū)分CPU是訪問存儲器還是IO，未減少CPU訪問I/O控制8255、8259、8255所需的指令條數(shù)（8088的I/O指令中，允許兩種尋址方式：直接尋址，端口地址范圍為0～FFH；寄存器間接尋址，尋址范圍為0～FFFFH。間接尋址時需使用DX寄存器作為間

53、址寄存器，從而增加了CPU訪問I/O所需指令）。地址分配接線圖如下：</p><p>　　Y1端口接8255片選信號，同時8255的A0,A1端口與CPU的A0，A1地址端口對應相連,8255地址 :A口地址：10H，</p><p><b>　　B口地址：11H</b></p><p><b>　　C口地址：12H</b&g

54、t;</p><p>　　控制寄存器地址：13H</p><p>　　Y2端口接8259片選信號，8259的 A0端與CPU的A0端相連，其地址?。?0H,21H。</p><p>　　Y3接8253片選信號相連，8255的A0、A1端口與CPU的A0 、A1地址端口對應相連，地址為：C/T0：30H</p><p><b>　

55、　C/T1：31H</b></p><p><b>　　C/T2：32H</b></p><p>　　控制寄存器地址：33H</p><p>　　5 各芯片的初值設定</p><p>　　5.1 芯片初始化順序</p><p>　　該設計系統(tǒng)要實現(xiàn)指定功能，各芯片必須按一定順序逐一初始

56、化。</p><p><b>　　初始化流程框圖：</b></p><p>　　8259最先初始化，是考慮到8259控制整個系統(tǒng)的中斷信號，初始化8259后CPU才能處理各中斷。</p><p>　　8255次之，指其各端口的功能信號傳送方向。本設計中8255的功能有：控制8253的C/T1計數(shù)的開停、超聲波傳感器發(fā)射超聲波信號的開關、LED顯

57、示、報警器鳴叫、是否屏蔽傳感器接收端信號。</p><p>　　8253最后，先初始化作為發(fā)出CPU執(zhí)行掃描距離信號的計數(shù)器0；再依次初始化另兩個計數(shù)器。是考慮到整個系統(tǒng)的時序工作流程。</p><p>　　5.2 8259的初值設定</p><p>　　根據(jù)設計要求，8259采用固定優(yōu)先級， 普通全嵌套方式，非自動EOI，上升沿出發(fā)（傳感器接受端收到返回信號，邏輯

58、信號狀態(tài)從0→1），單片，寫ICW4，中斷向量表地址設為：00000H----0001FH,共32個地址，依次存儲IR0—IR7對應的中斷向量表。采用普通全嵌套方式是考慮到整個系統(tǒng)有三次中斷處理，第一次中斷處理設定為最高級，作為啟動系統(tǒng)掃描程序的控制信號。第二次與第三次中斷處理中斷來源：1.傳感器接收端接受到返回信號，通知CPU取數(shù)據(jù)；2.8253的C/T2端，控制超聲波傳感器一次發(fā)射超聲波的波數(shù)。實際運行中，兩個中斷信號可能同時觸發(fā)中

59、斷，這時我們應以處理傳感器接收端接受到返回信號為優(yōu)先中斷信號，CPU處理該中斷信號時關閉超聲波傳感器發(fā)射超聲波信號，避免在執(zhí)行本次中斷過程中發(fā)出過多的超聲波的波數(shù)，同時放棄對C/T2中斷信號的處理。</p><p><b>　　8259接線如下：</b></p><p>　　IR0接8253的OUT0端口；</p><p>　　IR1接超聲波傳

60、感器的接收信號端；</p><p>　　IR2接8253的OUT2端口。</p><p>　　5.2.1 定義中斷向量表</p><p>　　中斷向量表在內(nèi)存中存儲的位置：</p><p>　　汽車倒車輔助系統(tǒng)設計中只使用8259的IR0、IR1、IR2端，根據(jù)系統(tǒng)的硬件連接定義R0、IR1、IR2的中斷向量表內(nèi)容的寫入程序如下：</p

61、><p>　　MOVDW[0000H],INTR0</p><p>　　MOVDW[0002H],0000H</p><p>　　MOVDW[0004H],INTR1</p><p>　　MOVDW[0006H],0000H</p><p>　　MOVDW[0008H],INTR2&

62、lt;/p><p>　　MOVDW[000AH]，0000H</p><p>　　5.2.2 8259的初始化程序</p><p>　　MOVAL ,11H；初始化8259，寫ICW1，上升沿觸發(fā)</p><p>　　，單片8259，寫ICW4 </p><p>　　OUT20H,AL</p

63、><p>　　MOVAL, 00H；寫ICW2</p><p>　　OUT21H, AL</p><p>　　MOVAL, 01H；寫 ICW4 ，普通全嵌套方式，非緩沖方式，非自動EOI</p><p>　　OUT21H, AL</p><p>　　MOV

64、AL, 0F8H；寫OCW1，只使用IR0，IR1，IR2端</p><p>　　OUT21H,AL</p><p>　　5.3 8255的接線圖及初始化程序</p><p>　　根據(jù)汽車倒車輔助系統(tǒng)的使用要求：30cm報警，2位數(shù)字顯示。設計8255的A，B口各接一個共陰極LED七段碼顯示器，控制LED顯示距離信息，同時設定與8255的A口所連接的共

65、陰極LED七段碼顯示器顯示距離的個位上的數(shù)值，B口所接的共陰極LED七段碼顯示器顯示距離十位數(shù)上的數(shù)。</p><p>　　系統(tǒng)顯示的距離范圍為：0—99cm。報警器開啟信號接8255的C口的PC2端口。8255輸出功率小，在控制LED顯示是增加一片74LS244作為LED顯示驅(qū)動器。</p><p>　　1. 8255初始化程序：</p><p>　　MOVA

66、L,80H；工作方式0，A、B、C作為口輸出端口</p><p>　　OUT13H,AL</p><p><b>　　2.8255接線圖</b></p><p>　　5.4 8253的初初始化</p><p>　　5.4.1 確定8253的時鐘頻率</p><p>　　根據(jù)8253

67、的工作原理，以及其最大計數(shù)次數(shù)為65536，超聲波在空氣中傳播的速度V=340m/s，設定掃描周期為0.1s。</p><p>　　故8253的CLK時鐘頻率：f<= N/T=65536/0.1=655360=0.65536MHZ</p><p>　　T—掃描周期0.1ｓ</p><p>　　計數(shù)次數(shù)與時間的關系：t=N×T=N/fT—8253

68、CLK的時鐘周期</p><p>　　探測距離：L=V×t=V×N/fV----聲速340m/s</p><p>　　系統(tǒng)精度：L＝V/f=340/f</p><p>　　由上可知8253的時鐘信號頻率越大，系統(tǒng)精度越高，但考慮到8088不能處理小數(shù)。綜合考慮下8253的時鐘頻率選擇：CLK=340KHZ，系統(tǒng)測距精度：</p&

69、gt;<p>　　△L=340m/（340×103）=1×10-3 m =1mm </p><p>　　5.4.2 確定8253各計數(shù)器計數(shù)次數(shù)</p><p><b>　　8253接線圖：</b></p><p>　　計數(shù)器0（C/T0)，發(fā)出周期為0.1的中斷信號，其OUT0端接8259的IR0端口，825

70、9采用上升沿觸發(fā)方式，故選工作方式2，計數(shù)次數(shù)N=34000=84D0H；</p><p>　　計數(shù)器1計時（C/T1)，其GATE1端通過一異或門接8255的C口的PC0口和超聲波傳感器的接收端，根據(jù)其功能及控制方式，選擇工作方式0；超聲波傳感器的有效工作距離為5m，計數(shù)器在傳感器有效工作距離中最大計數(shù)次數(shù)N=2S×f/V=2×5×(340×103)/340=10000,

71、故計數(shù)初值N=10000=2710H。當汽車距障礙物的距離遠于5m，CPU在一個掃描周期中不讀取C/T1中的數(shù)據(jù)，直到汽車距障礙物距離在超聲波傳感器的有效距離，CPU才讀取C/T1中的數(shù)據(jù)；</p><p>　　計數(shù)器2（C/T2），接8259的IR2端口。功能是，控制傳感器在一次發(fā)射出適量超聲波的波數(shù)?？紤]到在一次系統(tǒng)掃描距離中，超聲波傳感器一次發(fā)出的超聲波波數(shù)有一定限制，避免因發(fā)射波數(shù)太多，出現(xiàn)這一次檢測的信

72、號為上一次發(fā)射的信號。故而需用CPU控制超聲波傳感器一次掃描中發(fā)射出足夠的超聲波的波數(shù)。依據(jù)使用要求，一次發(fā)射超聲波的波數(shù)為16個最為適宜。傳感器驅(qū)動頻率為40KHZ，發(fā)射16個波數(shù)耗時：t=16×T=16/（40×103）=4×10-4=0.4ms</p><p>　　8088 CPU的主頻為4.77MHZ，并行工作方式處理指令，在0.4ms內(nèi)可處理的指令數(shù)至少N=4.77

73、5;106×（0.4×10-3）/3=639（串行工作方式計算，并行方式處理速度高于串行方式）,因此CPU在16個波數(shù)中有足夠時間從C/T1端口取出數(shù)據(jù)。</p><p>　　C/T2計數(shù)次數(shù)N=f×t=340×103×5×10-4=136</p><p>　　C/T2計數(shù)初值N=136=88H，原理同C/T0，選其工作方式0。&

74、lt;/p><p>　　5.4.3 8253的初始化程序</p><p>　　1.計數(shù)器0的初始化程序</p><p>　　MOVAL,34H；工作方式2,二進制計數(shù)</p><p>　　OUT33H,AL</p><p>　　MOVAL,0D0H；寫入計數(shù)初值N=84D0H</

75、p><p>　　OUT30H,AL</p><p>　　MOVAL,84H</p><p>　　OUT30H,AL</p><p>　　2.計數(shù)器1的初始化程序</p><p>　　MOVAL,70H；工作方式0,二進制計數(shù)</p><p>　　OUT33H,

76、AL</p><p>　　MOVAL,10H；計數(shù)初值N=2710H</p><p>　　OUT31H,AL</p><p>　　MOVAL,27H</p><p>　　OUT31H,AL</p><p>　　計數(shù)器2的初始化程序</p><p>　　MO

77、VAL,90H；工作方式0,二進制計數(shù)，只寫低8位</p><p>　　OUT33H,AL</p><p>　　MOVAL,88H；寫入計數(shù)初值N=136=88H</p><p>　　OUT32H,AL</p><p><b>　　6 CPU數(shù)據(jù)處理</b></p>

78、<p>　　6.1 CPU處理轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的原理</p><p>　　根據(jù)上面章節(jié)的初值設定，8253的C/T1每計數(shù)一次對應汽車與障礙物之間的距離變化0.5mm。CPU處理數(shù)據(jù)的本質(zhì)就是將C/T1的計數(shù)數(shù)值乘以0.5mm，得到汽車距障礙間的距離L，單位為mm。</p><p>　　6.2 CPU處理數(shù)據(jù)流程</p><p><b>　　7 顯示距離

79、</b></p><p>　　距離使用2位數(shù)字顯示，故顯示距離的范圍：L=0～99cm，最大顯示數(shù)值在CPU處理時為：03E7H；報警距離：30cm=300mm，CPU處理時為：012CH</p><p>　　傳感器信號處理后，獲得的距離信息必須經(jīng)CPU進一步處理才能顯示出來，讓人能夠直白的讀出距離的數(shù)值。本篇采用2個共陰極LED七段碼顯示器，2位數(shù)顯示，30cm時報警。使用8

80、255與作為驅(qū)動器的74LS244共同控制LED的顯示。</p><p>　　原因及接線圖由5.3節(jié)所示。</p><p>　　7.1 共陰極LED顯示器顯示轉(zhuǎn)換表</p><p>　　共陰極七段碼顯示器不自帶譯碼功能，不能直接將1～9對應的二進制數(shù)直接顯示出來，故需先對需要顯示的數(shù)值進行換碼，將其轉(zhuǎn)換為LED能正確顯示有意義的符號。</p><

81、p>　　7.2 控制LED顯示程序</p><p>　　1. CPU驅(qū)動LED顯示流程圖：</p><p>　　2. 編寫LED顯示數(shù)組：</p><p>　　DATASEGMENT</p><p>　　LEDTB ： DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH.6FH</p&

82、gt;<p><b>　　DATAENDS</b></p><p>　　3.需要顯示的數(shù)據(jù)交換程序：</p><p>　　MOVAL,[所要顯示的數(shù)字]</p><p>　　MOVBX,OFFSET LEDTB</p><p>　　XLAT ；AL←[BX+AL]</p

83、><p><b>　　8 系統(tǒng)程序流程圖</b></p><p><b>　　9 結(jié)論</b></p><p>　　計算機技術經(jīng)過60多年的發(fā)展，已經(jīng)融入了我們的社會。與我們的工作生活都有著緊密的聯(lián)系?，F(xiàn)如今的計算機技術發(fā)展方向是走向智能化。對與人造智能我們一值在探索，目前也只處于探索階段，但我們的熱情不會熄滅。對于我國而言，

84、我國現(xiàn)代化工業(yè)制造技術，計算機技術都發(fā)展較晚，遠落后于西方發(fā)達國家。推廣計算機技術對于我國的工業(yè)發(fā)展，廣電網(wǎng)絡，信息傳媒……有著極大的推動作用。</p><p>　　縱觀我國全局，我國的經(jīng)濟等各方面多有著區(qū)域性集中。計算機控制技術的推廣應用沒有覆蓋到我國大部分領土，領海。對于未來我國計算機計技術發(fā)展而言，在努力發(fā)展高興技術的同時，應加大對各技術的消化和應用。計算機控制技術是未來全世界的發(fā)展重點。而對于我們非計算機

85、類學科的學生而言，學習計算機技術對于我們自身的工作生活都有著一定的作用，同時這也是推廣計算機技術的一大方法。</p><p>　　通過本次課程設計，讓我對于所學的理論知識有了更深的理解；對于如何去設計一種產(chǎn)品，如何去思考找到解決方法有一定的啟發(fā)。也讓我對于計算機硬件組成方面有了進一步的了解；對于今后下一階段的學習奠定了一定的基礎。相信這對于今后的工作和學習都有很大的幫助。</p><p>

86、<b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】微型計算機原理與接口技術（第2版） 馮博琴 吳寧 主編 清華大學出版社</p><p>　　【2】16/32為微機原理、匯編語言及接口技術 第三版 錢小捷 主編 機械工業(yè)出版社</p><p>　　【3】現(xiàn)代微型計算機原理與接口技術教程楊文顯 主編</p><p&g

87、t;　　【4】微型計算機原理與接口技術題解及實驗指導 楊選輝 主編</p><p>　　【5】大學計算機應用教程 韓文峰 主編</p><p>　　【6】大學計算機基礎教程馬成前 主編 武漢理工大學出版社出版</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在此衷心的感謝吳彥春老師在這一學期

88、中對我們的辛勤教育和指導。在課堂中不僅教授我們科學文化知識，同時也傳授了我們一些社會經(jīng)驗，對于我們了解社會有一定的指導意義。在這也感謝老師在這次課程設計中細心的指導，提出修改建議，對我在課程設計中很大的幫助。在此還要感謝婁亞光，黃勝，冉少林，方毅，陳媛，任磊同學在此次課程設計中提供珍貴的建議、熱忱的幫助和支持，在此致以真摯的感謝。同時也希望大家對我設計方案提出批評和建議，我將努力做到更好。</p><p><

89、;b>　　附錄 </b></p><p><b>　　源程序代碼</b></p><p>　　DATASEGMENT；定義數(shù)據(jù)段</p><p>　　LEDTB ： DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH.6FH</p><p><

90、;b>　　DATAENDS</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　CODESEGMENT；定義代碼段</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA，SS:DATA</p><p>　　START:MOVAX,DATA；初始化D

91、S</p><p>　　MOVDS,AX</p><p>　　MOVSS,AX</p><p>　　CALLBREAK；定義中斷向量表</p><p>　　MOVAL ,11H；初始化8259，寫ICW1，上升沿觸發(fā)，單片8259，寫ICW4 </p><p&g

92、t;　　OUT20H, AL</p><p>　　NOP ；空操作，消耗3個時鐘周期，完成寫入初值</p><p>　　MOVAL,00H；寫ICW2</p><p>　　OUT21H, AL</p><p><b>　　NOP</b></p><p&g

93、t;　　MOVAL,01H；寫 ICW4 ，普通全嵌套方式</p><p>　　，非緩沖方式 ，非自動EOI</p><p>　　OUT21H, AL</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOVAL,0F8H；寫OCW1，只使用IR0，IR1，IR2端口 &

94、lt;/p><p>　　OUT21H, AL</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOVAL,80H；初始化8255</p><p>　　OUT13H,AL；工作方式0，定義A，B,C三口為輸出</p><p><b>　　NOP

95、</b></p><p>　　MOVAL,0FFH；測試LED顯示器，顯示為8.8.</p><p>　　OUT10H,AL</p><p>　　OUT11H,AL</p><p>　　MOVBL,02H；延時LED顯示，為0.06s</p><p>　　NEXT:MO

96、VCX,0BA54H；外循環(huán)2次，內(nèi)循環(huán)47700次</p><p>　　DELAY: LOOPDELAY</p><p><b>　　DECBL</b></p><p><b>　　JNZNEXT</b></p><p>　　MOVAL,OOH；關閉LED測

97、試</p><p>　　OUT10H,AL</p><p>　　OUT11H,AL</p><p>　　OUT12H,AL；8255的C口輸出清零</p><p>　　MOVAL,34H ；初始化8253計數(shù)器0，工作方式2,二進制計數(shù)</p><p>　

98、　OUT33H, AL</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOVAL,0D0H；計數(shù)初值N=34000=84D0H,先寫低8位</p><p>　　OUT30H,AL；再寫高8位</p><p>　　MOVAL,84H</p><p

99、>　　OUT30H,AL</p><p>　　CYCLE: STI</p><p>　　WAITER : JMPWAITER；等中斷請求</p><p>　　JMPCYCLE</p><p>　　INTR0 : MOVAL,70H；寫C/T1,工作方式0,二進制計數(shù)</p><p&

100、gt;　　OUT33H,AL</p><p><b>　　NOP </b></p><p>　　MOVAL,10H；計數(shù)初值N=2710H</p><p>　　OUT31H,AL</p><p>　　MOVAL,27H；先寫低8位，再寫高8位</p><

101、p>　　OUT31H,AL</p><p>　　MOVAL,90H；寫C/T2,工作方式0,二進制計數(shù) </p><p>　　OUT33H,AL；只寫低8位</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOVAL,88H；寫入計數(shù)初值N=136=88

102、H,控制超聲波發(fā)射器發(fā)射16個波長</p><p>　　OUT32H,AL</p><p>　　MOVAL,03H；開啟超聲波發(fā)射，C/T1開始計數(shù)</p><p>　　OUT12H,AL</p><p><b>　　IRET</b></p><p>

103、;　　INRT1 : INAL,31H；取8253的C/T1計數(shù)器的計數(shù)值</p><p><b>　　,先取低8位</b></p><p>　　INAH,31H；再取高8位</p><p>　　MOVDW[0800H], AX；將所取數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存</p><p>　　MOVB

104、X,2710H；計數(shù)初值減去計數(shù)后的值</p><p>　　SUBBX,AX；獲得C/T1計數(shù)次數(shù)</p><p>　　MOVAX,BX；計算結(jié)果存入AX中</p><p>　　MOVBX,02H</p><p>　　DIVBX；計數(shù)次數(shù)除2得距離數(shù)據(jù)，其單位mm</p>

105、<p>　　MOV DW[0802H], AX；將處理后獲得的距離數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存</p><p>　　MOVBX,03E7H；將汽車距障礙物的距離與LED可顯示的最大數(shù)99cm進行比較</p><p>　　CMPAX,BX</p><p>　　JG OVER；距離L>99cm時,轉(zhuǎn)到程序OV

106、ER</p><p>　　MOV BX,012CH；距離同LED顯示范圍內(nèi)與報警距離30mm進行比較</p><p>　　CMPAX,BX</p><p>　　JNGVOICE；L<=30cm時報警</p><p>　　MOVAL,00H</p><

107、;p>　　OUT12H,AL；關閉嗡鳴器及傳感器，屏蔽接傳感器收端信號</p><p>　　JMPDATAOPERATE</p><p>　　VOICE:MOV AL, 04H ；打開嗡鳴器，關閉傳感器，屏蔽傳感器接收端信號</p><p>　　OUT12H,AL</p><p>　　DATAOPERATE : MOV

108、AX,DW[0802H]；L顯示處理，十位上的數(shù)a=L%100<10</p><p>　　MOVBX,0064H</p><p><b>　　DIVBX</b></p><p>　　PUSHAX；保存十位上的數(shù)a</p><p>　　CALLDISPLAY1；顯示a</p>

109、;<p>　　MOVAX,DW[0802H]；個位上的數(shù)b=L%10-a×10</p><p>　　MOVBX,000AH；L%10</p><p><b>　　DIVBX</b></p><p>　　PUSHAX；保存L%10</p><p>　　POP

110、BX；BX=L%10</p><p>　　POPAX；AX=a</p><p>　　MOVDX,000AH</p><p>　　MULDX；AX=a×10</p><p>　　SUBBX,AX；BX=b=BX-AX=L%10-a×10</p><

111、;p>　　MOVAX,BX</p><p>　　CALLDISPLAY2</p><p>　　JMPCLOSE</p><p>　　OVER:MOVAL,40H；顯示溢出，LED顯示'- - '</p><p><b>　　0UT10H</b></p>

112、<p><b>　　OUT11H</b></p><p>　　MOVAL,00H</p><p>　　OUT12H；關閉嗡鳴器及傳感器，屏蔽傳感器接收端信號</p><p>　　CLOSE:IRET</p><p>　　INRT2: MOVAX,01H；關閉傳感器發(fā)射超聲波,保

113、持C/T1計數(shù)</p><p>　　,不屏蔽傳感器接收端信號</p><p>　　OUT12H,AL</p><p><b>　　IRET</b></p><p>　　DISPLAY1:MOVBX,OFFSET LEDTB；AL中表示的十位上的數(shù)用LED1顯示</p><p>&l

114、t;b>　　XLAT</b></p><p>　　OUT11H,AL</p><p>　　DISPLAY2：MOVBX,OFFSET LEDTB；AL中表示的個位上的數(shù)用LED1顯示</p><p><b>　　XLAT</b></p><p>　　OUT10H,AL</p&g

115、t;<p>　　BREAK:MOVDW[0000H],INTR0；定義中斷向量表</p><p>　　MOVDW[0002H],0000H</p><p>　　MOVDW[0004H],INTR1</p><p>　　MOVDW[0006H],0000H</p><p>　　MOVDW[

116、0008H],INTR2</p><p>　　MOVDW[000AH].0000H</p><p><b>　　CODEENDS</b></p><p><b>　　ENDSTART</b></p><p>　　本科生課程設計成績評定表</p><p>　　指