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文檔簡介
1、<p><b> 課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p> 2009~2010學(xué)年第1學(xué)期</p><p><b> 一、設(shè)計題目</b></p><p> 8086微機應(yīng)用DAC0832控制小直流電機轉(zhuǎn)速的設(shè)計</p><p><b> 二、設(shè)計目的</b>
2、;</p><p> 鞏固“微機原理”課程學(xué)過的知識,加強理論與實踐的聯(lián)系。通過本課程設(shè)計,使學(xué)生初步了解8086系列微機系統(tǒng)的硬件設(shè)備,學(xué)會8086系列編程指令的基本功能。</p><p><b> 三、設(shè)計內(nèi)容與要求</b></p><p><b> 1、內(nèi)容</b></p><p>
3、采用8086CPU構(gòu)建微機系統(tǒng),擴展4K EPROM和2K靜態(tài)RAM作為存儲系統(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)動小直流電機,使電機能以不同轉(zhuǎn)速正反向運行。</p><p><b> 2、設(shè)計要求</b></p><p> ?。?)、查閱文獻(xiàn)資料,了解DAC0832雙極性電壓輸出控制原理,并在報告書中綜述之。</p>&
4、lt;p> ?。?)、設(shè)計系統(tǒng)的硬件連接原理圖,對原理圖加以說明。</p><p> ?。?)、畫出程序框圖,并說明。</p><p> (4)、編寫應(yīng)用程序,并注解程序。</p><p> (5)、提交課程設(shè)計說明書。</p><p><b> 四、設(shè)計資料與參數(shù)</b></p><p&
5、gt; 1、電機轉(zhuǎn)速由8個按鈕開關(guān)以補碼形式給定輸入,并以發(fā)光二極管形式顯示出來。電機的轉(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,控制小直流電機以不同轉(zhuǎn)速運行。</p><p> 3、小直流電機額定電壓為5V。電源:5V由外部提供。</p><p><b> 五、設(shè)計前準(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,必須外接運算放大器。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,輸出電壓范圍是0V~-5V;當(dāng)接-5V 時,輸出電壓范圍是0V~ +5V;當(dāng)接+10V 時,輸出電壓范圍是0V~-10V ;當(dāng)接-10V 時,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的十進制數(shù),因為轉(zhuǎn)換結(jié)果Ioutl 接運算放大器的反相端,所以,式中有一個負(fù)號。若VREF=+5
8、V, 輸入數(shù)字為:0~255 時,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,在輸出端再加一級運算放大器,就構(gòu)成了雙極性電壓輸出。通過運放A2將單向輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向輸出。由VREF為A2運放提供一個偏移電流,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的運放輸出將在A1運放輸出的基礎(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)計中,VREF取+5V,采用DAC0832的雙極性輸出。</p><p><b> 六、總體設(shè)計</b></p><p> 本次設(shè)計總體上可分為硬件設(shè)計部分與軟件的編寫部分,其中硬件部分又可細(xì)分為CPU組態(tài)的選擇與連接;儲存單元的地址分配,譯碼與線路連接;控制信號的產(chǎn)生;數(shù)據(jù)輸入輸出的
11、接口設(shè)計;DAC0832的連接等。軟件編寫時又可分為數(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)計的整體框架如圖三所示:</p><p> 圖三 設(shè)計的整體框架圖</p><p> 七、詳細(xì)設(shè)計—硬件部分</p><p> 1.8086最小組態(tài)的連接</p><p> 本次設(shè)計中,8086CPU采用最小組態(tài)的連接,由一片8086CP
12、U芯片,一片時鐘發(fā)生器芯片8284,3片地址鎖存器芯片74LS373,一片雙向總線驅(qū)動器芯片74LS245組成。如圖四所示:</p><p> 其中,8284是專門為8086CPU提供時鐘的,其頻率由外接的石英晶體來決定,同時8284還提供給8086CPU復(fù)位的功能,其復(fù)位開關(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,故在工作時必先將地址信號鎖存,
13、否則地址信號必然丟失。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,配合完成地址鎖存。3片74LS373的20個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)動芯片,其類似于在8086CPU數(shù)據(jù)端與數(shù)據(jù)總線加了一道單向通行的門,其開通與否及方向有8086CPU的/DEN及DT//R信號控制。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,不過在本次設(shè)計中所實現(xiàn)的功能很簡單,故只用引出/RD,/WR,IO//M三根控制線。</p><p> 2.控制信號的相應(yīng)處理</p><p> 在實際的運用中,我們一般會較形象的運用/MEMR,/MEMW,/IOR,/IOW這四種控制信號,故需要一定的物理電路來實現(xiàn)邏
15、輯變換,將從CPU引出的/RD,/WR,IO//M三個控制信號變?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 四個控制信號的產(chǎn)生圖</p><p> 3. 儲存單元的地址分配,譯碼</p><p> 存儲單元連接圖如圖六所示,/MEMR,/
16、MEMW信號作用于2K RAM完成對其的讀寫操作,/MEMR作用于4K ROM完成對其的讀操作。2K RAM有11根地址線,4K ROM有12根地址線。通過138譯碼器來產(chǎn)生片選信號,同時留出兩個地址空間/PS0和/PS1用作I/O設(shè)備的地址,/PS0用作寫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CPU重啟后是從FFFF0H這個地址開始讀程序的,故儲存程序的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)計中DAC0832的單緩沖工作方式是使輸入寄存器和DAS寄存器同時處于受控的鎖存器狀態(tài),分別受到地址選中信號/PS0和外設(shè)寫信號/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</p><p> 系統(tǒng)通過讀取8個開關(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工作帶來影響,在開關(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關(guān)的電路中。開關(guān)閉合時,244的輸入端接收到得是低電平信號,即代表二進制數(shù)0,同時發(fā)光二極管有電流流過發(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/IOR與外設(shè)地址選中信號/PS1相與產(chǎn)生一控制信號作用于244的數(shù)據(jù)輸出允許端,用以打開或關(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244芯片讀取用戶輸入的數(shù)值</p><p> 八、詳細(xì)設(shè)計—軟件件部分</p><p> 從前面可知雙極性輸出時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(用補碼表示),我們可知電機速度與Uou
22、t得對應(yīng)關(guān)系為Uout= VREF時速度為500,Uout= -VREF時速度為-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、延時一段時間后再循環(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:所有運算在計算機中都是通過補碼進行的,最后的結(jié)果D一定為一正數(shù),補碼與原碼相同,故可直接輸出給0832</p><p><b> 九、小結(jié)</b></p><p> 通過本次課程設(shè)計,使我對8086微機的在整體上有了一個重新的認(rèn)識,是我知道了一個微型的計算機系統(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,很少有時間能將整個
29、所學(xué)的東西串起來好好體會,故自己對微機的工作原理還是停留在一個較為表象的認(rèn)識上。經(jīng)過本次課程設(shè)計,我發(fā)現(xiàn)了許多自己以前不曾注意的問題,比如CPU重啟后是從FFFF0H這個地址開始讀程序的,故儲存程序的ROM的地址范圍一定要包含這一地址,這是我們在劃分存儲器地址單元時需要注意到這一問題;又比如外設(shè)與數(shù)據(jù)總線相連時必須要加接口芯片,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>
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