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1、微机系统与接口技术课程设计水果大小自动分级控制系统学院名称：机械工程学院 专业班级： 姓名学号： 指导教师： 2016年1月微机系统与接口技术课程设计任务书1. 设计目的：1） 建立微机系统概念，加强对微机系统的理解与认识，提高对微机系统的应用能力。2） 进一步学习和掌握微机程序设计方法，通过应用程序的编写和调试学习程序的调试方法。3） 进一步熟悉微机原理与接口技术典型芯片的使用，接口设置与外部设置的连接方法，基本微机系统的应用。2. 设计题目：微机系统与接口技术课程设计水果大小自动分级控制系统。3. 设计要求：1） 8086/8088为主控单元，构建微机应用。2） 进行微机系统应用设计，画出
2、系统原理图和连线图。3） 进行应用系统的软件设计，画出软件流程图，写出主要程序。4） 根据实验条件，进行微机应用系统部分模拟，调试工作，写出调试说明。5） 整理设计说明书，参考文献（5种以上）。4. 列出所用的元件和设备清单。5. 完成定时计数器8253及中断控制器8259的实验，分别写出实验报告。水果大小自动分级控制系统目录第一章 绪论1第二章 微机系统应用设计22.1 设计构思及功能22.2 系统原理框图及连线图2第三章 应用系统的软件设计43.1 软件设计构思43.2 软件流程图及主要程序43.2.1 模数转换器ADC080943.2.2 并行输入输出接口芯片8255A6第四章 微应用系
3、统的硬件设计94.1 压力传感器.94.2 并行输入输出接口芯片8255A .94.3 模数转换器ADC0809.10第五章 微机应用系统部分模拟与调试11第六章 所用元件及设备清单14 6.1 元件设备清单如下146.2主要芯片简介146.2.18088CPU146.2.2ADC0809156.2.38255A16第七章 心得与体会18第一章 绪论我们国家盛产各种水果，一般情况下是机械化完成其大小分配的，这与我们的生产工艺是相符的。目前水果品种很多，但对于同一种水果，大小不同其质量也会有有差异，因此，按质量对水果分级是合理的，科学的。本课题设计的水果大小分级系统，通过对水果质量的检测，来区分
4、大小，然后分别投入不同的盒子，进而实现对水果大小的分选。此法适用于球形或近似球形水果的分级，较易实现，成本较低，分级精度较高。本课题以8086/8088为主控单元，构建微机应用，在现有电子称重式水果分选台的基础上,对其测控系统进行了重新研制。在保持原有测控功能的前提下,操作更加灵活、简便,降低了设备成本。该微机系统以8086/8088为核心,配以模数转换器ADC0809、并行输入输出接口芯片8255A、控制电路等几个部分。工作时,通过压敏式压力传感器采集水果重量产生的电压模拟信号,信号经放大、滤波、模数转换后,进入微机系统进行运算处理,最终实现对水果的动态称重和实时分选控制。试验结果表明,该测
5、控系统设计方案合理可行,操作简便灵活;能够预先设置分选等级,实现多种水果的分选,具有较好的通用性和灵活性。第二章 微机系统应用设计2.1 设计构思及功能以8086/8088CPU为核心，通过压力传感器测出水果质量，水果大小不同，其质量就不同，压力传感器输出电压也会有差异，以此来区分其大小。通过模数转换器，再通过输入输出芯片8255A，与8086/8088连接。信号经处理后通过输入输出芯片8255A与控制电路连接，通过控制步进电机来控制分选开关，使质量（即大小）不同的水果流入不同的分选盒中，从而实现对水果不同大小的分选。压力传感器模数转换8088/8086CPU输入输出接口芯片球形水果控制电路2
6、.2 系统原理框图及连线图放大滤波分选开关分选盒图 2.1 系统原理框图图 2.2 连线图第三章 应用系统的软件设计3.1 软件设计构思利用“Intel8086集成开发环境”软件，编写程序。根据平时所学的知识，以及相关的实验经验等，对模数转换器ADC0809相关程序的编写，并行输入输出接口芯片8255A的编写及调试等。3.2 软件流程图及主要程序3.2.1 模数转换器ADC0809开始将结果送显示缓冲区调用显示等待A/D转换结果读取A/D转换结果启动0809进行本次A/D流程图如下：图 3.1 0809流程图连线图如下：图 3.2 0809连线图相关程序如下：CODE SEGMENT ASSU
7、ME CS:CODE,DS:CODE ORG 1300HSTART:MOV DX,0FFE0H MOV AL,00H OUT DX,AL MOV CX,0FFH L1:NOP LOOP L1 IN AL,DX MOV AH,AL AND AL,0FH LEA BX,DUAN XLAT DUAN MOV DX,0FFDCH OUT DX,AL MOV DX,0FFDDH MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,0FFH L2:NOP LOOP L2 AND AH,0F0H MOV CL,04H SHR AH,CL MOV AL,AH LEA BX,DUAN XLAT DUAN M
8、OV DX,0FFDCH OUT DX,AL MOV DX,0FFDDH MOV AL,02H OUT DX,AL JMP STARTDUAN DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHCODE ENDS END START3.2.2 并行输入输出接口芯片8255A流程图如下：开始设置8255控制字将PA口接控制电路步进电机分选开关图 3.3 8255流程图连线图如下：图 3.4 8255连线图程序如下：CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ORG 1300HSTART:M
9、OV DX,0FFDBH MOV AL,80H OUT DX,AL MOV AL,01H MOV DX,0FFD8HAGAIN:OUT DX,AL MOV CX,0FFH L1:NOP LOOP L1 SHL AL,1 CMP AL,10H JNZ AGAIN MOV AL,01H JMP AGAINCODE ENDS END START第四章 应用系统的硬件设计4.1 压力传感器 4.1.1 连线图： 4.1.2 说明：此图为压力传感器全桥电路，根据压力大小的不同，导致电阻发生变化，从而引起输出电压的变化，Uout连接A/D的W1上方接口处，控制输入电压的大小。4.2 并行输入输出借口芯片8
10、255 4.2.1 连接图： 4.2.2 说明：设置PB口为输出口，将PB2，PB5，PB7分别连接LED1，LED2，LED3。LED1亮说明为低级，LED2亮说明为中级，LED3亮说明为高级。4.3 模数转换器ADC0809 4.3.1 连接图：第五章 微机应用系统部分模拟与调试根据实验条件，对本次设计进行部分模拟，硬件部分主要是对压力传感器接收信号的模拟，以及对分选开关的模拟；软件部分主要是对，可编程并行输入输出接口芯片8255A、模数转换器ADC0809等的模拟。根据系统连线图连接实验箱上各元件，在软件编译连接后就开始对整个系统进行调试，包括软件和硬件部分。在我们调试的过程中，遇到的最
11、大困难是软件部分的调试，通过逐步细分的思想，在我们的程序中，系统被分成了好几个模块，每个模块都是有各自不同的子程序来完成，所以在程序部分，我们每个都进行了现场保护，但是我们在调试过程中发现，这些程序并不是想我们写高级语言那样，可以随意进行调用，虽然很麻烦，不过最终算是初步实现了水果分拣的功能。由于课设的主要芯片平时实验时都用过，基本程序也略懂一二，所以把各个模块分开来做基本上没啥问题，主要就是把这些零碎的模块组合到一起。通过各种调试，各种修改，最终算是实现基本功能。总程序如下：CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE ORG 1300HSTART:MOV DX,0
12、FFE0H MOV AL,00H OUT DX,AL MOV CX,0FFH L1:NOP LOOP L1 IN AL,DX PUSH AX MOV AH,AL AND AL,0FH LEA BX,DUAN XLAT DUAN MOV DX,0FFDCH OUT DX,AL MOV DX,0FFDDH MOV AL,01H OUT DX,AL MOV CX,0FFH L2:NOP LOOP L2 AND AH,0F0H MOV CL,04H SHR AH,CL MOV AL,AH LEA BX,DUAN XLAT DUAN MOV DX,0FFDCH OUT DX,AL MOV DX,0FFD
13、DH MOV AL,02H OUT DX,AL POP AX CMP AL,80H JAE ZHENG MOV BX,0FFH MOV AL,01H MOV DX,0FFD8HAGAIN:OUT DX,AL MOV CX,0FFH L3:NOP LOOP L3 SHL AL,1 CMP AL,10H JNZ AGAIN MOV AL,01H DEC BX JNZ AGAIN JMP STARTZHENG:MOV BX,0FFH MOV AL,08H MOV DX,0FFD8HAGAIN_1:OUT DX,AL MOV CX,0FFH L4:NOP LOOP L4 SHR AL,1 CMP AL
14、,00H JNZ AGAIN_1 MOV AL,08H DEC BX JNZ AGAIN_1 JMP STARTDUAN DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHCODE ENDS END START第六章 所用元件及设备清单6.1 元件设备清单如下 74LS138、8088CPU、ADC0809、8255A、电机、压力传感器、微机实验箱等。6.2 主要芯片简介 6.2.1 8088CPU8088CPU的一个基本总线周期由4个时钟周期（T1，T2，T3，T4）组成，时钟周期也称为时钟状态，
15、即T1状态、T2状态、T3状态和T4状态。每一个时钟周期（时钟状态）内完成一些基本操作。例如：在T1状态，CPU往数据/地址多路复用总线上发出访问存储器或I/O端口的地址信息。在T2状态，CPU从总线上撤销地址，若为读周期发出“RD”控制信号，使数据/地址多路复用总线的低8位处于高阻抗状态，以便CPU有足够的时间从输出地址方式转变为输入数据方式，接着在T3T4期间，CPU从总线上接收数据。若为写周期发出“WR”控制信号，由于输出数据和输出地址都是写总线过程，因而不需要缓冲时间，CPU在T2T4期间把数据放到总线上。在T3状态，数据/地址分时复用线的低8位上出现由CPU输出的数据或为CPU从存储
16、器或I/O端口读入的数据。在T4状态，8088完成数据传送，是控制信号变为无效，结束总线周期。图 5.1 8088引脚信号图8088的地址和数据线：AD7AD0：8位地址/数据总线，分时复用、双向、三态。A15A8：地址线，三态输出。A19/S6A16/S3：地址/状态线，分时复用、输出、三态。在总线周期的T1状态作地址线用，A19A16输出高4位地址。在总线周期的T2T4状态作状态线用，S6S3输出状态信息，其中：S6恒为0。S5指示中断允许标志IF的当前状态，S5 1，表示当前允许可屏蔽中断请求，S5=0，则禁止一切可屏蔽中断。S4和S3用以指示是哪一个段寄存器正在使用，其编码和使用的段寄
17、存器如下：00为ES，01为SS，10为CS，11为DS。 6.2.2 ADC0809ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，它由一个八路模拟开关，一个地址译码器，一个A/D转换器和一个三态输出所存器组成，多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换，三态输出用于锁存A/D转换完的数据，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完成的数据。AD0809的工作原理：IN0-IN7：8条模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0-5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在
18、输入端前加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效，当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道模拟量通过转换器进行转换。A,B和C为地址输入线，用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表5.1 通道选择数字量输出及控制线：11条。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在跳转期间，ST应保持低电平，EOC为转换结束信号，当E
19、OC为高电平时，表明转换结束；否则表明正在进行A/D转换，OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器想单片机输出转换得到的数据，OE=1，输出转换得到的数据OE=0输出数据线呈高阻状态。D7-D0为数字量输出线CLK为时钟输入信号线，因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常频率为500KHZ。VREF(+),VREF(-)为参考电压输入。 6.2.3 8255A8255的功能介绍如下：1. Intel 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（PC74、PC30）.2. 通过编程可设置3种工作方式，可适用于CPU
20、与I/O设备之间的多种数据传送方式的要求。3. 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。4. 价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。 8255的内部结构如图： 图5.2 8255的内部结构图8255的引脚分配1. 引脚（40DIP）（1）D0D7：8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：PA0PA7（ A组数据信号，用来连接外设）； PB0PB7（ B组数据信号，用来连接外设）；PC0PC7（C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号）。 （3）CS、R
21、ESET、WR、RD、A1、A0（内部4个端口）。（4）VCC、GND。8255A的工作方式： 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。第七章 心得与体会为期两个周的微机远离与接口技术课程设计终于圆满解释了，在短短的两星期的日子里，虽然说苦多于甜，但是学到的东西也是很多很多。不仅可以巩固以前课堂上所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。以前在上课的时候，老师经常强调的一
22、些程序，还有平时的实验等，都为我此次课程设计打下了坚实的基础。真庆幸我当时认真完成了各个实验，通过这些小实验，我学到了很多小技巧，如：在写一个程序的时候，一定要事先把程序原理方框图化出来等。以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，画程序方框图是很有必要的。因为通过程序方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在程序测试的过程中也有利于查错。另外，虽然平时实验挺认真的，但说实话，以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果
23、，怎么去了解每个寄存器的内容以确保程序的正确性上都有了很大程度的提高。经过这短短的为期两周的课程设计，我进一步意识到实践的重要性，要理论与实际相结合，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。不管怎样吧，这次微机原理与接口技术课程设计，在陈老师的带领下终于顺利完成了，虽然在设计中遇到了各种各样的问题，但通过老师、同学等的帮助，还有自己动手查阅相关质料，基本上得到解决，提高了自己解决和分析问题的能力。参考文献1 王新亮，等.水果分选台单片机测控系统的研究.中国农业大学学报，2003.2 许立梓，等.微型计算机原理及应用.机械工业出版社，2011.3 叶昱程，等.水果品质检测与分级技术.浙江大学农机化研究，2003.4 毛丽民，等.水果分级检测系统的设计.常熟理工学院农机化研究，2013.5 杨小青，等.基于压缩传感器的水果分级系统的研究.陕西科技大学学报，2012.6 党宏社，等.基于ARM的嵌入式水果大小检测与分级系统的实现.四川农业大学学报，2011.
