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一、题义分析与解决方案1、题意需求分析在STARES598PCI单板开发机上实现对空调压缩机温度和风扇的控制功能。本实验设计的要求如下：（1）通过小键盘来设定界限温度；（2）通过感温器DS18B20测出空调压缩机的变化温度，并在LED数码管上显示出界限温度值和变化的温度值；（3）当温度超过界限值，风扇加速旋转以达到降温效果。2.解决问题的方法与思路1)硬件部分使用到STARES598PCI实验仪的模块包括：.A3区：CPU总线、片选区B2区：单脉冲、频率发生器B4区：8255电路E2区：功放E5区：8279、74LS240、74LS138综合电路F1区：直流电机F3区：并行DAC832G1区：温度测控DS18B20G6区：发光管、小键盘选择8279芯片和七段LED显示器与键盘相连，8279的扫描输出信号经译码器译码，三根输出线Y0~Y7作为矩阵键盘的行扫描信号，返回信号RL0~RL7与矩阵键盘的8个列输出信号相连接，扫描输出信号经另一译码器产生的8个输出信号作为8个显示器的选通信号，即位选信号，轮流刷新8个显示器。8255APC0口接DS18B20的TOUT，接收不断变化的的温度值，PC7口通过功放与DS18B20相接，用于对发热电阻RT1供电加热，来模拟空调压缩机在工作过程中温度不断升高。并行DACO832芯片与直流电机的CTRL端直接相连，实现数字量和模拟量地转换。2）软件部分(1）首先初始化PCI板卡，再设置好8255A的工作方式并确定8255A的端口地址，对8255A进行初始化设计。（2）确定8279的命令字和状态字地址，对8279进行初始化。（3）设立一个段码表，用来表示数字0—15的段码，根据这些段码可以判定LED显示器选用的共阳极还是共阴极方式；同时还要设置一个显示缓冲区以动态刷新的方式。前四位显示温度界限值，后四位显示采样的温度值。（4）设置好8279的工作方式，及各个相关功能实现的子程序，进行键盘扫描，查看有无键按下，并且通过键值转换程序将输入的键值转换成十进制，运行显示程序，将转换后的温度值通过LED数码管显示出来。（5）对DS18B20进行初始化编程，发出读取温度和转换温度命令，并将转换后的温度通过LED数码管显示出来。8255A的PC0口接收数据，将读出的采样温度与输入的界限值温度进行比较，如果小于界限值，直流电机以DAC832刚启动时的速度较为缓慢的旋转；如果大于界限值温度，则直流电机加速旋转。程序在刚运行时，8255A的PC7口被置1，提供电压使发热电阻加热，温度是逐渐升高的，当采样的温度值达到界限温度值时，直流电机加速旋转。二、硬件设计1．选择可编程并行接口芯片8255A1）8255A在本设计中的作用利用8255A的PC0与DS18B20相连，向其发出温度检测命令及接受温度数PC7和通过功放电路和DS18B20的TCtrl相连，用于向发热电阻RT1供电。2）8255A的功能分析图2-18255A的内部框图8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、Ｂ口和Ｃ口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。Ａ口有三种工作方式：即方式０、方式１和方式２，而Ｂ口只能工作在方式０或方式１下，而Ｃ口通常作为联络信号使用。8255A的工作只有当片选CS效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。8255A的操作功能表CSFB732EA659DC8014第0列第1列第2列第3列第0行第1行第2行第3行WRA1A0操作数据传送方式00100读A口A口数据→数据总线00101读B口B口数据→数据总线00110读C口C口数据→数据总线01000写A口数据总线数据→A口01001写B口数据总线数据→B口01010写C口数据总线数据→C口01011写控制口数据总线数据→控制口表2-18255A的操作功能表8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。本设计用到工作方式0。3）8255A的技术参数①与外设相连的PA7~PA0：A口数据信号线。PB7~PB0：B口数据信号线。PC7~PC0：C口数据信号线。②与CPU相连的RESET：复位信号。当此信号来时，所有寄存器都被清除。同时三个数据端口被自动置为输入端口。D7~D0：它们是8255A的数据线和系统总线相连。CS:片选信号。在系统中，一般根据全部接口芯片来分配，若低位地址（比如A5、A4、A3）组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个低电平，8255A被选中。只有当其有效时，读信号写才对8255A进行读写。RD：读信号。当此信号有效时，CPU可从8255A中读取数据。WR：写信号。当此信号有效时，CPU可向8255A中写入数据。A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。规定：A1、A0为00时，选中A端口；A1、A0为01时，选中B端口；A1、A0为10时，选中C端口；A1、A0为11时，选中控制口。③参数说明：输入最低电压：min＝-0.5V，max＝0.8V输入最高电压：2.0V输出最低电压：0.45V输出最高电压：2.4V④8255A的方式控制字D7D6D5D4D3D2D1D0100010011:工作方式A口方式0输出B口方式0输出C口高4位输入C口低4位输入图2-28255A的方式控制字表方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。通道的功能为：两个8位通道：通道A和B。两个四位通道：通道C高4位和低四位，任何一个通道可以作输入/输出，输入是不锁存的，输出是锁存的，在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。D7D6D5D4D3D2D1D00XXX写入位编码写入内容写入位编码0写入0D0-D7000-1111写入1图2-38255A的置位/控制字表2、8279芯片1）8279芯片在本试验中的作用使用8279来实现对键盘输入信号的接收以及输出控制LED显示器的数据及显示方式。2）8279芯片的功能分析8279的功能是对短矩阵键盘扫描以及控制LED显示器的数据及显示方式。8279扫描输出信号经译码器译码后三根输出线Y0－Y2作为矩阵键盘的扫描信号，返回信号RL0-RL7与键盘矩阵的8个列输出信号相连接。扫描译码器经另一译码器译码产生的8个输出信号作为8个显示器的选道信号，轮流刷新8个显示器。8279A是一个40脚双列直插式芯片，由单一＋5V供电.图2-48279内部结构8279具有2个端口，8个控制字和一个状态字A0=0用来接收来自键盘的输入字节数据或输出到显示器的输出字节数据。键盘扫描方式中，发出读FIFO命令后，从数据口读入数据为：D7D6D5D4D3D2D1D0KKK输入方式控制字寄存器数据缓冲存储器FIFO/传感器RAM状态寄存器地址寄存器16字节显示RAM控制与定时传感器RAM键盘控制显示输出消隐输出寄存器扫描计数键盘输入CNTLSHIFT扫描值回送值000编码扫描键盘，双键互锁扫描键盘001译码扫描键盘，双键互锁010编码扫描键盘,N键互锁扫描传感器矩阵011译码扫描键盘，N键互锁100编码传感器矩阵选通101译码扫描传感器矩阵110选通输入，编码显示扫描111选通输入，译码显示扫描表2-28279键盘输入方式DD输出方式008字符显示，左端输入显示器输出0116字符显示，左端输入108字符显示，右端输入1116字符显示，右端表2-3显示器输入方式8279共使用8个控制字，高3位D7D6D5的特征位。这些控制字是由CPU送到数据总线以后，CS=0,A0=1,WR上升沿送入控制寄存器。名称格式备注设置键盘和显示方式000DDKKKDD见上图，KKK见上图时钟频率001PPPPPP为预定值2－31，是外接时钟的分频系数读FIFO传感器RAM010AI×A2A1A0A2A1A0是CPU读出传感器的存储单元地址读显示RAM011AIA3A2A1A0A3A2A1A0是CPU送出传感器RAM的存储单元地址禁止写显示器/熄火101IW1IW0BL1BL0IW1BL1为A口控制位，IW0BL0为B口控制位。IW=1时，禁止写；BL＝1时显示器消隐清除110CD2CD1CD0CFCACA=1,清除FIFO/显示RAM,CF=1,将FIFO置空，并中断输出复位，传感器RAM置成0结束中断111E××××E=1时，以N键巡回特殊出错方式工作。传感器矩阵方式中，该命令时IRQ变为的电平表2-38279的控制字8279A的的状态字，适用于键盘输入和选通方式检查FIFO,如下：D7D6D5D4D3D2D1D0D1D0:FIFORAM中字符的个数。取值为000－111。D3:FIFORAM满（D3=1）;D4:FIFORAM空。（D4=1）D5：FIFORAM溢出（D5=1）;D6:传感器信号结束特征位D7:显示无效特征位。DU=1无效。3、直流电机1）直流电机在本实验中的作用直流电机用于模拟风扇，当DS18B20的采样温度高于所设定的界限值温度时，直流电机就加速旋转。2）直流电机的功能分析DUS/EOUFNNN年图1强反射图2弱反射图3转盘图1-1本转速测量实验采用反射式光电开关，通过计数转盘判断光电开关产生的脉冲，计算出转速。(1)反射式光开关工作原理：光电开关发射光，射到测量物体上，如果强反射，如图1，光电开关接收到反射回来的光，则产生高电平1；弱反射，如图2，光电开关接收不到反射回来的光，则产生弱电平0。(2)实验方法：本实验转速测量用的转盘在下表面做成如图3样子的转盘，白部分为强反射区，黑部分为弱反射区，转盘每转一圈，产生4个脉冲，每1/4秒计数出脉冲数，即得到每秒的转速。(演示程序中，LED显示的是每秒钟转速)(3)实验原理图：1122334455667788DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA3Date:2006-10-8SheetofFile:G:\STAR88.SchDocDrawnBy:8550Q44.7KR28VCCREV1234GP2S05OP1330R164.7KR2012JP4470R8DS4VCC12SN74LS14NU7A34SN74LS14NU7BIR7(8259)M直流电机CTRLDAC0832(F3)OUT1098C411LM324NU26CR150R151R162C2655Q7VCCIN1OUT1R149图1-2实验连线说明：B3区：CS——A3区：CS1B3区：A0、INT——ES-PCI：A0、IRQB3区：INTA——C3区：Y1C3区：G2A、G2B——ES-PCI：A7、IORC3区：A、B、C、G1——C1区：GND、GND、GND、VCCC5区：CS(8253)——A3区：CS2C5区：A0、A1——ES-PCI：A0、A1C5区：GATE0、GATE1——C1区：VCCC5区：CLK0——B2区：31250HzC5区：CLK1——B2区：1MC5区：OUT0——B3区：IR0F3区：CS——A3区：CS3F3区：OUT——E2区：IN1E2区：OUT1——F1区：CTRLF1区：REV——B3区：IR7E5区：CLK——B2区：2ME5区：CS——A3区：CS5E5区：A0——ES-PCI：A0E5区：A、B、C、D——G5区：A、B、C、D4、DS18B20数字温度传感器1）DS18B20温度传感器的作用利用温度传感器检测温度，并转换为数字量和设定的界限值比较。2）DS18B20的功能特点DS18B20可编程温度传感器有三个管脚。GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与CPU相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围3.0—5.5V。本系统中使用外部电源供电。其主要特点为：①用户可以自行设定报警上下限温度值；②不需要外部组件，能测量-55—+125°C范围内的温度；③在-10—+85°C范围内的测温准确度为±0.5°C；④通过编程可以实现9—12位的数字读数方式，可在至多750MS内将温度转