《微机原理课程设计》
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专业：电气工程及其自动化
学院：电气与信息工程学院
江苏科技大学
2013年9月
目录
一、课程设计内容 (1)
二、系统功能要求 (1)
2.1 基本功能要求 (1)
2.2 附件功能要求 (1)
三、系统方案论证 (1)
四、系统硬件设计 (2)
4.1 系统硬件原理 (2)
4.2 功能模块设计 (6)
4.3 遇到问题及解决措施 (7)
五、系统软件设计 (8)
5.1 总体设计思想 (8)
5.2 功能模块设计 (10)
5.3 遇到问题及解决措施 (11)
六、总结 (11)
七、附录 (13)
简易全自动洗衣机设计
一、课程设计内容
（1）利用8255A芯片，在数码管上实时显示洗衣机档位和洗衣时间倒计时；（2）利用8254芯片，设置精确倒计时时间或者发送信号给蜂鸣器；
（3）利用8259A芯片，设置按键或开关中断控制功能；
（4）利用0809芯片，模拟水位传感器采集一个电压信号，控制电机旋转。
二、系统功能要求
2.1 基本功能要求
（1）能够实现洗衣机换挡功能，比如设置“1挡键”、“2挡键”等不同挡位；（2）能够实现电机的正转功能；比如设置电机正转3圈，反转3圈，循环工作；（3）能够实现洗衣机按键控制，比如设置“启动键”、“暂停键”或“停止键”
（4）能够实现按键或开关控制洗衣机的暂停，比如按下“暂停键”，正在旋转的电机停止工作，再按一下“启动键”，洗衣机又继续工作；
（5）能够实现洗涤、甩干连续自动功能，甩干后，洗衣机会通过蜂鸣器发出报警声音；
2.2 附件功能要求
（1）能够实现洗衣机单独甩干功能，此时电机旋转速度很快；
（2）能够实现洗衣机进水、排水或者洗涤、漂洗、甩干等不同功能使用不同颜色的指示灯；
（3）能够实现洗涤、漂洗、甩干全过程自动化；
（4）能够实现洗衣机甩干后，发出优美的音乐，音乐一直响直到人为关掉或者音乐响一定时间后自动关闭。
（5）自己设计的其他有特色的功能。
三、系统方案论证
3.1 方案一
输入设备主要有启动按钮、暂停按钮、档位选择、排水按钮、及脱水按钮。输出设备主要有电源指示灯、数码管、步进电机、蜂鸣器等。
首先构思系统的总体结构，根据设计要求确定好系统大致的硬件组成及其结构，其次根据系统的各个功能把软件分成几个不同的模块，依次实现各个模块的功能，最后把各个模块组合起来完成整个系统的功能。
3.2 方案二
根据任务的要求，选择了4个数码管作为信号输出，以状态输入开关作为输入信号，都连接至8255A芯片上。步进电动机由8255PC4-PC7口驱动，其中洗衣过程漂洗过程排水过程的时间都由8254提供定时信号，实现在预定时间状态的转换。
在对芯片进行初始化之后，先判断输入信号的状态，根据输入状态的不同调用不同的子程序，鉴于定时程序在很多子程序里调用到，多次编写加长了程序的长度，所以每次在调用之前先将计数值读入一个寄存器中，在延时程序中读取此寄存器中的数值即可。
当按照输入状态运行完之后，最后检测到已完成的时候就启动蜂鸣报警，洗衣过程完成。
3.3 方案比较
方案一相对来说刚开始容易，但是后续工作麻烦，不容易将每个模块有机的整合起来，会出现接口冲突，而方案二在设计初就从全局出发，充分分配好各个端口的配置及用途，避免了方案一中的冲突，所以方案二更优越。
四、系统硬件设计
4.1 系统硬件原理
（1）8255A芯片
8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，内部有2个8位I/O口（A、B），两个4位I/O口（PC7～4、PC3～0）.通过编程可设置3种工作方式，可适用于CPU与I/O设备之间的多种数据传送方式的要求。C口可作为数据口，可作为信号线（CPU与I/O设备之间的应答信号），可作为状态口，可按位置位/复位。
8255A的内部结构如图1所示：
图1 8255的内部结构图
8255的引脚分配：
（1）D0～D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；
（2）端口A、B、C：PA0~PA7（A组数据信号，用来连接外设）；PB0~PB7（B组数据信号，用来连接外设）；PC0~PC7（C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号）。
（3）CS、RESET、WR、RD、A1、A0（内部4个端口）。
（4）VCC、GND。
8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式0――简单输入/输出――查询方式；A，B，C三个端口均可。方式1――选通输入/输出――中断方式；A ，B，两个端口均可。方式2――双向输入/输出――中断方式。只有A端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。
（2）芯片8254
8254是可编程计数器/定时器。它的引脚及功能示意图如图2所示。数据总线缓冲器是8254与CPU之间的数据接口，它是一个8位双向三态缓冲器。读/写控制逻辑接受CPU送来的读/写控制信号，并加以组合完成对8254内部操作的控制。8254内部包含三个独立的结构功能完全相同的16位可预置的递减计数器。控制字寄存器用来存放由CPU写入8254的方式选择控制字，以确定计数器的操作方式。
（3）8259芯片
8259A，可编程中断控制器芯片。它的引脚图如图3所示。
它是可以用程序控制的中断控制芯片。单个的8259A能管理8级向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成64级的向量优级中断系统。8259A有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的。在总线控制器的控制下，8259A芯片可以处于编程状态和操作状态，编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程
