微机原理家用电风扇控制器.doc-资料库

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（芙蓉学院）（芙蓉学院）微机原理课程设计课姓学题: 名：号：同组姓名：专业班级：家用风扇控制器设计罗文华 07120136 孙勇计科 0701 指导教师：杨红杰老师设计时间： 2010-1-6 评阅意见：评定成绩：指导老师签名：年月日

目录一、设计目标...................................................................................2 二、设计要求……………………………………………………..2 三、总体设计...................................................................................2 四、硬件设计...................................................................................2 五、软件设计...................................................................................3 六、程序清单...................................................................................9 七、调试结果...................................................................................17 八、心得体会...................................................................................17 九、参考文献...................................................................................18 1

模拟家用风扇控制器的设计一、设计目标设计并制作一个模拟家用风扇控制器。二、设计要求 1、控制器面板为：按钮三个，分别为风速、类型和停止，LED 指示灯六个，指示风速强、中、弱，类型为睡眠、自然和正常。 2、电扇处于停转状态时：所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时，才会响应，进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按停止键，则进入停转状态。 3、处于工作状态时有： (1) 初始状态为：风速-“弱”，类型-“正常”； (2) 按“风速”键，其状态由“弱”→ “中” → “强” → “弱” …… 往复循环改变，每按一下按键改变一次； (3) 按“类型”键，其状态由“正常” → “睡眠” → “自然” → “正常” …… 往复循环改变； 4、风速：风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。 5、风速类型的不同选择分别为： (1) 正常电扇连续运转； (2) 自然电扇模拟自然风，即转 4s，停 8s； (3) 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转 8s； 6、按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。三、总体设计 1．8253 定时/计数器通道 0 定时控制步进速度，通道 2 和 3 定时电机的转停时间，8255 的 PA0 控制步进电机的转停。 2．8255 的 C 口输出控制脉冲，经 74452 电路驱动电路。B 口输出控制 LED 显示风扇当前的状态。四、硬件设计由于本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器，所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。除利用了 PC 机本身资源外（如中断资源），还利用了平台上的 8253 计数/定时器、8255 并行接口单元，LED 指示灯电路等，再加上电机的驱动电路，便构成以风扇电机控制电路。 2

硬件原理图如图 1：图 1：硬件原理图五、软件设计本设计通过软件编程使 8253 通道 0 输出定时信号申请中断，CPU 发出命令由 8255 的下 C 口输出脉宽信号来控制步进电机的走步。8253 的定时时间决定了电机转动的快慢。电机的转动和停止则是通过 8255 的 PA0 端子输出高低电平来继续或暂停 8253 通道 0 的计数从而控制中断申请来实现的。用 8253 的通道 1 和 2 一起来定时控制电机转动和停止时间的长短。 1．总体设计思路控制系统分四个功能模块，分别是风速设置、类型设置、默认状态运行、退出系统，在前四个功能块中都设置了 ESC 键来取消或暂停执行当前操作。程序中同时提供三个操作界面，一个主菜单和两个子菜单界面，进行可视控制。 (1) 风速设置风速即为电机转速设置，风速分为强、中、弱三种，对应不同的电机转速。根据赋给计数器的计数初值，我们可以计算出步进电机各相脉宽信号的频率和电机转速，也可以反过来根据对电机转速要求，计算并调整计算初值。这里采用的是 8253 的 0 号计数器和方波产生方式，输入时钟为 f=46875hz，设计数初值为 n，要求转速为 0.25 转/秒，对四相步进电机而言即为 5 步/秒， 3

则有： f / n = 5 n=f/5=46875/5=9375 反过来，当计数器初值确定时，决定了电机的转速，如计数初值为 625 时，有电机转速为 1 步每秒（本设计中的慢风速）；当计数初值为 125 时，电机转速为 375 步每秒（本设计中的快快速）。具体设置初值及风速见表 1。风速慢中快步速 75 125 375 转速 3.75 6.25 18.75 计数初值 625 375 125 表 1：风速设置初值 (2)风的类型设置风的类型有：正常、自然、睡眠三种。风的类型的不同选择，用 FLAG0 来记录状态： a) 正常电扇连续运转。FLAG0=2 b) 自然电扇模拟自然风，即转 4s，停 8s。FLAG0=0 c) 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转 8s。FLAG0=1 电机的运转是通过让 8255 的 A0 口输出高电平到 8253 的 GATE0 使其 0 号计数器继续工作，并开放中断进入循环等待中断状态。A0 口为低电平使 8253 的 0 号计数器暂停计数，则无法产生中断信号，电机停止转动。电扇的运转和停转的时间是由 8253 的通道 1 和通道 2 两个计数器一起来定时的。通道 1 的输入时钟为 f=46875hz，设计数初值为 46875，则会产生 1s 的定时。通道 1 的 OUT1 作为通道 2 的输入脉冲，输入的计数初值为 N，则定时的时间为 N 秒。我们需要的是定时 4s 和 8s，定时中断到修改 8255 的 A0 口的输出的电平和下次计数的初值就可以实现风的不同类型。风的类型为正常时，不用启用计数器 2 产生中断，让计数器 0 一直运行。睡眠时，通道 2 的计数初值一直为 8，不用修改。如果是自然就得修改了。 (3)中断子程序 1 在由 8253 定时器通道 0 产生的中断子程序 1 中，将值为 11001100B 的 NUM 内存单元循环左移或右移一位，通过 8255 的下 C 口输出低四位，控制步进电机的相序变化，从而使电机连续转动。 (4)中断子程序 2 4

8253 定时器通道 2 产生的中断子程序 2 中，修改输入到 8255 的 A0 口的电平值，控制电机的转停，令 NUM1=0,每次求反，输出到 8255 的 A 口。根据当前选择的风的类型 FLAG0 以及当前所处的状态，修改通道 2 的计数初值。 (5)菜单界面设置利用 DOS 下的 BIOS 功能调用，设计出彩色的形象而又易于操作的界面. 使用类型 10H 中断，可以实现对屏幕的完整的控制。常用的彩色文本功能的参数设置见表 2。 AH=0 设置显示方式 AL=3 80×25 彩色方案 AH=1 设置光标类型 CH= 位 4-0 为光标起始行 CL= 位 4-0 为光标结束行 AH=2 设置光标位置 DH= 行 DL= 列 AH=9 在光标位置写属性/字符 AH=11 选择彩色调色板 AH=19 写字符串 CX= 要写的字符数 AL= 要写的字符 BH= 调色板 ID(0-127) BL= 调色板 ID 的颜色 ES:BP= 指向字符串 CX= 字符串的长度 BH= 页号表 2：彩色文本功能的参数设置 2. 对步进电机的控制 1、用 8255 并行接口控制 A、B、C 的通断。 8255A 的 CS 端可接地址 200～207H。实验室中，用 LED 指示灯通断模拟步进电机绕组的通电情况。8255A 工作于方式 0。8255A 内部结构图如图 2。端口 A 地址（00）： 200H 端口 A 地址（01）： 201H 端口 A 地址（10）： 202H 控制端口地址（11）： 203H 图 2：8255A 的内部结构 5

8255 与步进电机连接示意图如图 3 所示。图 3：8255 与步进电机连接 8255 控制字如图 4 所示：图 4：8255 控制字（1）、控制方法：速度选择方式，可通过键盘、转换开关控制。 A 口工作于输入方式，接受速度选择信号，B 口工作于输出方式，控制 A、B、 C 的通断。用 LED 指示灯模拟步进电机的工作，输入为“0”时，LED 指示灯点亮，；为“1”时熄灭。（2）、设置 8255A 的方式控制字 MOV MOV MOV DX，203H AL，90H ；A 口为输入，B 口为输出 DX，AL ；送控制字 3.步进电机的速度控制调节步进电机绕组通电时间，即可调整速度（频率）。 6

X  延迟时间一次循环时间  23  1 ms .0 125 s   347 (1).1ms(1KHZ)的软件延迟程序：设系统的 CPU 的频率为 8MHZ，则时钟节拍为：0.125 微秒。执行 PUSHF、POPF、 LOOP 指令需 23 个节拍。延迟 1 秒要循环的次数： DELAY PROC NEAR PUSH CX STAR20T： MOV CX，347 ；送循环次数；PUSHF、POPF、LOOP 需 23 个节拍。 LP1： DELAY PUSHF POPF LOOP LP1 CX POP RET ENDP (2)、采用 8253A 定时器控制定时时间 4．程序流程图 (1)主程序流程图如图 5 图 5：主程序流程图 7

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