微机控制系统的选择及接口设计

课程设计题目汽车信号灯目录一、设计目的 (2)二、系统硬件设计 (3)三、系统软件设计 (9)四、系统调试及结果 (15)五、总结和体会 (16)六、参考文献 (16)一、设计目的通过所学知识和现代计算机技术来模拟模拟汽车信号灯控制系统，把所学的理论的知识用到现实实践中去，加强了对理论知识的理解和记忆。

展示了计算机技术在汽车行业的应用。

设计出汽车信号灯微机控制系统。

汽车信号灯的作用是大家所熟知的，汽车通过显示不同的信号灯来告诉前后左右的行车者本汽车正在进行的操作，本控制系统采用8086微处理器作为处理器和可编程的8255A芯片来模拟汽车信号灯控制系统。

通过在实验箱上分别按K1，K2，K3和K4键来显示汽车左转、右转，前进和后退等状态。

左/右转弯开关K1,K2闭合时，对应的仪表板左/右转弯指示灯、左/右转弯头灯和左/右转弯尾灯闪烁；紧急开关闭合时，所有仪表板左右转弯灯、左右转弯头灯和左右转弯尾灯闪烁；当用户按K3时,也即踩刹车时，刹车开关闭合，刹车灯（左右红色尾灯）亮;停靠时(合上停靠开关)，即按K4键时,所有的灯闪烁。

所需执行的操作由相应的开关状态反映，所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、暂停灯、照明远灯和照明近灯共五类类灯.二、系统硬件设计1.硬件连接图：利用8088驱动8255 8253来连接外部电路。

2.器件选择：CPU(8088) 1个发光二极管 5个74ALS373 2个电阻 5个74ALS245 1个 74LS00 5个8255 1个控制开关 5个8253 1个3、8088,8255,8253功能及说明8088的引脚包括20根地址线,16根数据线及控制线,状态线,时钟,电源和地线等,大致可分五大类.第一类只传送一种信息,第二类每个引脚电平的高低代表不同信息,第三类代表不同的工作方式,第四类每个引脚可以传送两种信息,第五类引脚在输入和输出时分别传送不同的信息.同时还要地址锁存器及数据总线收发器来构成最小系统.因本电路用到各种比较重要的芯片，因此有必要对芯片进行简要介绍。

第3章：机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口设计 3.1 控制系统的一般设计思路3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择1. 专用与通用的抉择 专用控制系统：适合于大批量生产的而且较成熟的机电一体化产品。

通用控制系统：适合还在不断改进，结构还不十分稳定的产品。

2. 硬件与软件的权衡根据经济性和可靠性的标准权衡决定。

例：分立元件组成硬件------软件 利用LSI 芯片组成电路-----软件3.1.2 控制系统的一般设计思路 设计步骤为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。

1、确定系统整体控制方案（1）应了解被控对象的控制要求，构思控制系统的整体方案。

（2）考虑执行元件采用何种方式。

（3）要考虑是否有特殊控制要求。

（4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。

（5）应初步估算其成本。

2、确定控制算法建立该系统的数学模型，确定其控制算法。

数学模型：就是系统动态特性的数学表达式。

它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。

控制算法：所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。

例如：机床控制中常使用的逐点比较法的控制算法和数字积分法的控制算法；直线算法：a a xy yx F -= 或K x y T T ee Y X==∆∆ 圆弧算法：222R Y X F i i i -+= 或yxT T Y X =∆∆ 直接数字控制系统中常用的PID 调节的控制算法；位置数字伺服系统中常用的实现最少拍控制的控制算法；另外，还有各种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法。

3、选择微型计算机 （1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入／输出通道和实时时钟（4）特殊要求：字长、速度、指令4、系统总体设计设计中主要考虑硬件与软件功能的分配与协调、接口设计、通道设计、操作控制台设计、可靠性设计等问题。

微型机系统与接口技术课程设计一、题目理解微型机系统与接口技术课程设计是一门计算机科学课程，主要研究关于微型机系统与接口技术的开发和应用。

这门课程为电子信息工程专业的高级课程，旨在让学生了解微型机系统与接口技术，并能够独立开发和设计相关系统。

二、课程目标微型机系统与接口技术课程设计主要目标如下：1.让学生了解微型机系统与接口技术的相关知识和理论基础；2.增强学生的技术实践能力，让他们可以独立设计和开发相关系统；3.提高学生的团队协作能力，让他们能够有效沟通和合作；4.培养学生的创新意识和解决问题的能力，让他们具备创新思维和综合运用知识的能力。

三、课程内容微型机系统与接口技术课程设计的内容包括以下几个部分:1. 微控制器原理学生首先需要掌握微控制器的基本原理，包括器件和接口特性、指令系统、存储器体系结构等。

这些基础知识对于学生后续的学习和设计非常重要。

2. 编程语言学生需要学习至少一种微型机编程语言，如C语言、汇编语言等。

这些编程语言在微型机系统的开发中得到广泛应用，掌握这些语言对于学生的就业和职业发展也非常有帮助。

3. 系统设计在微型机系统设计中，学生需要学习和掌握多种设计方法和技能，包括电路设计、硬件设计、软件设计等。

通过真实项目的设计，学生可以锻炼自己的设计思维和能力。

4. 项目实践微型机系统与接口技术课程设计中的项目实践是非常重要的一部分。

学生需要在指导教师的协助下，完成一个实际的微型机系统设计项目，此过程需要学生实际操作和调试，并最终呈现完整的系统设计方案。

四、学习方法在学习微型机系统与接口技术课程设计的过程中，学生需要采用一些有效的学习方法，如下所示：1. 自主学习学生需要主动学习，积极阅读相关的教材、论文和文献，了解最新的技术发展和应用。

学生需要保持敏锐的思维和学习意识，自我激励，并在自学的基础上，积极和指导教师交流。

2. 合作学习在项目实践中，学生们需要分组合作，并根据自己的特长和能力分工合作，共同完成任务。

2. 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。

3. 8位和16位二进制数的原码 、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？ 解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码 (-128~+127）、（-32768~+32767） 反码（-127~+127）、（-32767~+32767）4.一般来说，其内部基本结构大都由 算数逻辑单元、控制单元、寄存器阵列、总线和总线缓冲器 四个部分组成。

高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。

二 1.总线接口单元BIU （Bus Interface Unit ）包括段寄存器、指令指针寄存器、20位地址加法寄存器和先入先出的指令队列、总线控制逻辑。

负责与存储器、I/O 设备传送数据，即BIU 管理在存储器中获取程序和数据的实际处理过程。

20位地址加法器将16位段地址和16位偏移量相加，产生20位物理地址。

总线控制逻辑产生总线控制信号对存贮器和I/O 端口进行控制。

IP 指针由BIU 自动修改，平时IP 内存储下条要取指令的偏移地址；遇到跳转指令后，8086将IP 压栈，并调整其内容为下条要执行指令地址。

2.执行单元EU （Execution Unit ）包括ALU 、状态标志寄存器、通用寄存器、暂存器、队列控制逻辑与时序控制逻辑等。

负责指令的执行。

将指令译码并利用内部的ALU 和寄存器对其进行所需的处理。

3.EU 和BIU 的动作管理—流水线技术原则控制器运算器 寄存器输入/输出接口存储器 CPU主机外部设备应用软件系统软件微型机软件微型机系统 微型机硬件（1）每当8086的指令队列中有2个空字节且EU 未向BIU 申请读写存储器操作时，BIU 就会自动把指令取到指令队列中。

（2）每当EU 要执行一条指令时，它会先从BIU 的指令队列前部取出指令代码，然后执行指令。

微机原理接口
微机原理接口是计算机系统中用于连接外部设备的接口，用于实现数据和控制信号的传递。

接口通常由硬件和软件组成，硬件部分包括物理接口和逻辑接口。

物理接口是指连接计算机与外部设备之间的电缆、插座、连接器等物理连接部分。

不同的外部设备需要的物理接口类型各不相同，常见的物理接口有USB接口、HDMI接口、VGA接口等。

物理接口的设计需要考虑带宽、传输速率、信号噪声等因素。

逻辑接口是指连接计算机与外部设备之间的软件接口，通过逻辑接口可以实现数据的读写、设备的控制等功能。

逻辑接口通常由驱动程序提供，驱动程序负责将计算机的指令转换为硬件操作，使计算机与外部设备进行有效的交互。

在计算机系统中，各个设备的接口需要进行标准化，以确保不同厂商生产的设备可以互相兼容。

例如，USB接口就是一种标准接口，使得不同品牌的计算机可以连接同一种类型的USB设备。

接口的设计需要考虑可靠性、易用性、扩展性等因素。

良好的接口设计能够提高系统的稳定性和性能，使得不同外部设备能够方便地连接到计算机系统中，为用户带来更好的使用体验。

微型计算机控制技术课后答案微型计算机控制技术课后答案习题⼀1，微型计算机控制系统的硬件由哪⼏部分组成各部分的作⽤是什么答：CPU，接⼝电路及外部设备组成。

CPU，这是微型计算机控制系统的核⼼，通过接⼝它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进⾏实时检测及处理。

接⼝电路，微机和⽣产对象之间进⾏信息交换的桥梁和纽带。

外部设备：这是实现微机和外界进⾏信息交换的设备2，微型计算机控制系统软件有什么作⽤说出各部分软件的作⽤。

答：软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。

整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进⾏的，因此说软件是微机系统的中枢神经。

就功能来分，软件可分为系统软件、应⽤软件1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门⽤来使⽤和管理计算机的程序。

对⽤户来说，系统软件只是作为开发应⽤软件的⼯具，是不需要⾃⼰设计的。

2)应⽤软件:它是⾯向⽤户本⾝的程序，即指由⽤户根据要解决的实际问题⽽编写的各种程序。

3，常⽤⼯业控制机有⼏种它们各有什么⽤途4，操作指导、DDC和SCC系统⼯作原理如何它们之间有何区别和联系答：(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作⽤于⽣产对象，属于开环控制结构。

计算机根据数学模型、控制算法对检测到的⽣产过程参数进⾏处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作⽤。

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct DigitalControl)系统就是通过检测元件对⼀个或多个被控参数进⾏巡回检测，经输⼊通道 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT送给微机，微机将检测结果与设定值进⾏⽐较，再进⾏控制运算，然后通过输出通道控制执⾏机构，使系统的被控参数达到预定的要求。

DDC系统是闭环系统，是微机在⼯业⽣产过程中最普遍的⼀种应⽤形式。