硬件课设实验报告-自动售货机

硬件课程设计报告

课题名称:自动售货机

班级:计科2014-02班

姓名:周志星

学号: 08143088

指导教师:马海波

2016年12月27日

摘要 1 1.设计简介 2

1.1设计步骤及要求2

1.2设计题目 2

1.3设计背景 2

1.4面临问题 2

1.5解决方案 3

1.6设计思想 3

2.设计任务及要求 3

2.1实验目的 3

2.2具体要求 3

2.3使用硬件 4

3.总体方案与说明 4

3.1流程设计 4

3.1.1系统程序模块 4

3.1.2系统流程图 4

4.硬件框图与说明 5

4.1DAC0832芯片 5

4.2可编程外围接口芯片8255A 7

4.3128×64字符液晶显示器9

4.4可编程定时计数器8254 11

5.电路原理图与说明13

5.18254定时电路13

5.2LCD显示电路14

5.3总的电路14

6.软件流程图14

7.实验代码及注释15

8.结论与体会18

8.1实验成果18

8.1.1实验线路图18

8.1.2实验结果18

8.2实验体会18

9.参考文献18

在日常的生活中，为了方便人群，在人群活动较多的地方放置自动售货机，解决了人群的需求，自动售货机里包括多种商品，若需要购买货物，选择自己所需的商品，按下确定键，付款后及购买成功。

通过使用自动售货机，解放了人力资源的同时，为人们提供了便利，同时由于自动售货机是集中调配，统一管理，使其成为新时期电子产品应用现实社会的体现之一。

关键词普通开关 8255A芯片 8254芯片 DAC0832芯片 LCD液晶显示器

1设计简介

1.1设计步骤及要求

课程安排

1.指导老师布置任务，学生选题

2.系统总体设计

3.系统硬件设计

4.系统调试

5.设计报告

6.检查、评定、总结

1.2设计题目

自动售货机

1.3设计背景

在日常的生活中，为了方便人群，在人群活动较多的地方放置自动售货机，解决了人群的需求，自动售货机里包括多种商品，若需要购买货物，选择自己所需的商品，按下确定键，付款后及购买成功。通过使用自动售货机，解放了人力资源的同时，为人们提供了便利，同时由于自动售货机是集中调配，统一管理，使其成为新时期电子产品应用现实社会的体现之一。

1.4面临问题

1.如何实时反应所购商品变化

2.如何利用8254上升沿下降沿实现定时转动电机

3.如何将商品显示在LCD显示屏上

1.5解决方案

1.利用8255A B口作为输入端口实时读取开关控制信息，即所购商品。

2. 将级联后的8254out1端口连至8255A输入口，通过读取输入口数据，判断8254处于高低点平状态。

3.将汉字写入系统根据开关读取状态实时显示汉字在LCD液晶显示屏。

1.6设计思想

该系统通过8255A芯片的B口作为输入口，实时采集用户从开关输入的状态，当K2开关未闭合表示用户选择完毕，此时显示用户选择的商品，通过LCD液晶显示屏显示商品名称，并循环此过程，不断的显示用户选择的商品。8254芯片定时一秒，输出口通入8255A B 口不断读取PB3位状态，在高电平时，实现跟踪，低电平时通过0832芯片给电机写FF电机转动。每一种商品对应一种转速。

2 设计任务与要求

2.1实验目的

1.复习8255芯片，8254芯片工作原理及使用方法

2.学会使用128×64字符液晶显示屏

3.锻炼小规模逻辑电路设计

4.提高分析、解决问题的能力

2．2具体要求

本系统需要实时提供用户购买商品服务，客户在通过K0,K1开

关选择实验商品时，显示屏显示商品，按下K2键即确认购买键，电动机根据所选商品转动，不同商品为了区分，使其设置为不同的电动机转速。

2.3使用硬件

8255A芯片 8254芯片 DAC0832芯片 128×64字符液晶显示器

3总体方案与设计说明

3.1实验流程设计

3.1.1系统程序模块

图3-1系统程序模块

3.1.2系统流程图

图3-2系统流程图

4 硬件框图与说明

4.1DAC0832芯片

1.概述

DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

2.芯片结构图

图4-1DAC0832结构图

*D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；

* ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；

* CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；

* WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；

* XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；

* WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据

锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

* IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；

* IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；

* Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；

* Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；

* VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；

* AGND：模拟信号地；

* DGND：数字信号地。

4.2可编程外围接口芯片 8255A

1.概述

8255A是一种通用的可编程并行I/O接口芯片，它是为Intel 系列微处理器设计配套电路，也可用于其他微处理器系统中。通过对它编程，芯片可工作于不同的工作方式。在微型计算机系统中，用8255A做接口时，通常不需要附加外部逻辑电路就可直接为CPU与外设之间提供数据通道，因此得到了极为广泛的应用。

2.系统结构图

图4-28255A系统结构图

由图可见，8255A由数据端口A、B、C（期中，C口被分为C 口上半部分和C口下半部分），A组和B组控制逻辑，数据总线缓冲器和读写控制逻辑。

3.控制字

8255A具有3种基本工作方式。

方式0：基本输入输出方式；

方式1：选通输入输出方式；

方式2：双向总线I/O方式。

端口A可以工作于3种方式中的任一种；端口B只能工作于方式0和方式1，而不能工作于方式2；端口C常被分成2个4位端口，除了用做输入输出端口外，还能用来配合A口和B口工作，为这两个端口的输入输出操作提供联络信号。

4.工作方式

方式0基本输入输出方式，它适用于不需要应答信号的简单输入输出场合。A B C口适用

方式1选通输入/输出方式。在这种方式下，A口和B口作为数据口，均可用于输入或输出方式。A B口

方式2 双向总线方式。A口

4.3 128×64字符液晶显示器

1.概述

ST7920是台湾矽创电子公司生产的中文图形控制芯片,它是一种内置128×64-12汉字图形点阵的液晶显示控制模块,用于显示汉字

及图形?12864A-1汉字图形点阵液晶显示模块集成ST7920驱动器，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16×16点阵）、128个字符（8×16点阵）及64×256点阵显示RAM（GDRAM）。

2.系统结构

外形如图

图4-3 LCD显示屏系统结构图

图4-4 LCD系统图

3.工作原理

12864液晶显示器工作于并行模式。8位数据线与8255A芯片8

位数据口连接，控制口（E、R/W、D/I）与8255A芯片C口四位相连。

通过8255A的8位数据空向12864液晶显示器传送数据，通过C 口低四位传送控制信号。控制口E为使能端，高电位有效。R/W为读写控制，低点位为写数据、高电位为读数据。D/I为数据与命令口，低电位为命令、高电位为数据。

将需要显示的地址通过数据口以命令的形式送入显示器，再将需要显示的数据通过数据口以数据的形式送入显示器，即可显示内容。

表4-1 LCD汉字显示坐标

图4-5 LCD中文字库截图

4.4可编程定时器计数器8254

1. 概述

8254 芯片是一款使用十分广泛的可编程定时，计数芯片，其主要功能是定时和计数的功能。我们的微机内的动态存储器刷新电路，系统日时钟的技术以及发声系统的声源都是由8254芯片来完成的。

2.系统结构

图4-6 8254系统结构图

数据总线缓冲器：数据总线缓冲器是一个三态、双向8位寄存器主要作用是与cpu进行数据交换，8位数据线D7～D0与CPU的系统数据总线连接，构成CPU和8254之间信息传送的通道，CPU通过数据总线缓冲器向8254写入控制命令、计数初始值或读取计数值。

读写逻辑：读写逻辑是芯片的控制部分，编程人员通过控制信号的选择来选择芯片的工作方式。读/写控制逻辑用来接收CPU系统总线的读、写控制信号和端口选择信号，用于控制8254内部寄存器的读/写操作。

控制字寄存器：控制寄存器是一个只能写不能读的8位寄存器，系统通过指令将控制字写入控制寄存器，设定8254的不同工作方式。

计数器：8254内部有三个结构完全相同而又相互独立的16位减“1”计数器，每个计数器有六种工作方式，各自可按照编程设定的方式工作。

3.工作方式

（1）方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。

（2）方式1：硬件可重触发单稳方式。

（3）方式2：频率发生器方式。

（4）方式3：方波发生器。

（5）方式4：软件触发选通方式。

（6）方式5：硬件触发选通方式。

5电路原理图与说明

5.18254定时电路

图5-1 8254定时电路

5.2 LCD显示电路

图5-2 LCD显示电路5.3总的电路

图5-3系统总电路

6软件流程图

图6-1软件流程图

7 实验代码及注释

#include

#include

#include "ApiExusb.h"

#pragma

comment(lib,"ApiExusb.lib")

char lcd1[6] = {0xBF,0xC9,0xC0,0xD6,0x20,0x31};

char lcd2[6] = {0xC2,0xF6,0xB6,0xAF,0x20,0x31};

char lcd3[6] = {0xBA,0xEC,0xC5,0xA3,0x20,0x31};右转

char lcd4[6] = {0xC4,0xCC,0xB2,0xE8,0x20,0x31};

void clear();

void cmdsetup();

void datasetup();

void main()

{

byte data;

inti;

printf("Press any key to

begin!\n\n");

getch();

if(!Startup()) /*打开设备*/

{

printf("ERROR: Open Device Error!\n");

return;

}

//通道0工作方式3，初值1000 PortWriteByte(0x283,0x36);

PortWriteByte(0x280,2000%256) ;

PortWriteByte(0x280,2000/256) ;

PortWriteByte(0x283,0x76);//

通道2工作方式3，初值Out0

PortWriteByte(0x281,1000%256) ;

PortWriteByte(0x281,1000/256) ;//级联后的周期2秒

clear();

while(!kbhit()){

PortWriteByte(0x28b,0x82); /*设8255为方式0,C口输出,A口输出,B口输入*/

clear();

PortReadByte(0x289,&data);//从B口不断地读入数据

printf("%d\n", data);

PortWriteByte(0x290,0x00);

if(!(data & 4)) //判断B口输入数据 K2是否闭合

{

if(data == 0||data == 8) //根据K0 K1 由B口传入数据判断键值四种 {

PortWriteByte(0x288,0x90);

cmdsetup();

Sleep(10);

for(i = 0;i<6;i++)

{

PortWriteByte(0x288,lcd1[i]);

datasetup();

}

}

else if(data == 1||data == 9)

{

PortWriteByte(0x288,0x90);

cmdsetup();

Sleep(10);

for(i = 0;i<6;i++)

{

PortWriteByte(0x288,lcd2[i]);

datasetup();

}

}

else if(data == 2||data == 10)

{

PortWriteByte(0x288,0x90);

cmdsetup();

Sleep(10);

for(i = 0;i<6;i++)

{

PortWriteByte(0x288,lcd3[i]);

datasetup();

}

}

else if(data == 3||data == 11)

{

PortWriteByte(0x288,0x90);

cmdsetup();

Sleep(10);

for(i = 0;i<6;i++)

{

PortWriteByte(0x288,lcd4[i]);

datasetup();

}

}

}

else //键K2按下开始电机转动

{

PortWriteByte(0x290,0x00);

while(true)

{

if(data & 8) //跟踪8254高电平不断获取

{

break;

}

break;

}

while(true) //低电平开始转动并不断检测电平

{

PortWriteByte(0x290,0x00);

//由K0 K1 键值给电动机一个转速共四种转速

if(!(data & 8)) {

if(data == 4||data == 12)

{

PortWriteByte(0x290,0xCC);

}

else if(data == 5||data == 13)

{

PortWriteByte(0x290,0xEE);

}

if(data == 6||data == 14)

{

PortWriteByte(0x290,0x51);

}

if(data == 7||data == 15)

{

PortWriteByte(0x290,0xFF);

}

break;

}

PortWriteByte(0x290,0x00);

break;

}

}

}

Cleanup();

}

void clear()

{

PortWriteByte(0x288,0x0c); cmdsetup();

}

void cmdsetup()

{

PortWriteByte(0x28a,0x00);

Sleep(1);

PortWriteByte(0x28a,0x04);

Sleep(1);

PortWriteByte(0x28a,0x00);

Sleep(1);

}

void datasetup()

{

PortWriteByte(0x28a,0x01); Sleep(1); PortWriteByte(0x28a,0x05); Sleep(1); PortWriteByte(0x28a,0x01); Sleep(1);

}

8 结论与体会

8.1实验成果

8.1.1实验线路图

图8-1实验线路图

8.1.2实验结果

实现K0 K1 选择商品在LCD显示屏显示，而后，K2 闭合，控制电机转动，不同商品对应不同转速，转动1S。

8.2实验体会

通过本次实验，复习了8255A 8254 0832的使用，更进一步的掌握硬件编程，切身实际的从开始，设计到结束，从编写各部分代码，到测试各部分，再到连接各部分硬件和各部分代码，再经过多次的测试完整代码，多次的测试实验仪器，最后完成本次实验。此次实验锻炼了自己动手设计分析，编写程序软件的能力，在将来的学习和工作中有很大的帮助。