第一章 微机应用系统课程设计的目的意义
1.1 课程在教学计划中的地位和作用
《微机应用系统设计与综合实验》课程是测控技术专业本科生必修的一门技术基础课程。本课程设计任务是继《微型计算机原理与接口技术》这门课程后的一个实践环节。是在学生基本学完该课程时的一次集中式的综合设计车辆视频监控,它对于学生深刻理解微机原理和接口技术起着重要的作用。在《微型计算机原理与接口技术》这门课程联系较多的是数字逻辑与计数、译码、信号缓冲、锁存、总线驱动扩展等内容，且着重应用微机系统的组成、时序、中断、接口技术与汇编语言程序设计。
而通过该课程设计的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法。
1.2 设计任务的目的与意义
充分认识理论知识对应用技术的指导性作用,进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解,使自己的设计水
平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。
通过课程设计进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧密联系实际：掌握这方面的知识更要强调解决实际问题的能力。同学们要着重学会面对一个实际问题，如何去自己收集资料，如何自己去学习新的知识，如何自己去制定解决问题的方案并通过实践不断地去分析和解决前进道路上的一切问题，最终到达胜利的彼岸。本设计的目的在于全面消化已学的相关课程内容。深刻理解微机原理与接口技术课程的内涵。为此,主要应完成的任务是:从硬件的角度掌握微机的组成,接口部件的结构和彼此之间的联系,从软件的角度理解和应用微机系统的运行机制。
2.1 家用风扇控制器设计要求
1.设计内容
设计一个家用风扇控制器。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。
电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速扑克牌纸”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。
水刺无纺布
电扇处于工作状态时，有：
(1) 初始状态为：风速-“弱”射线灯，类型-“正常”；
(2) 按“风速”键，其状态由“弱”undefined“中”undefined“强” undefined“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”undefined“睡眠”undefined“自然”undefined“正常” …… 往复循环改变；
风扇风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。
风扇类型的不同选择，分别为：
(1) 正常 水情监测电扇连续运转；
(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；
按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。
2.设计要求
设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。并能在实验平台上进行运行模拟，能实现任务的功能要求的。 2.2 课题任务的认识
本次课程设计任务主要模拟家用风扇的各种功能，设计一种控制器能实现对各种功能的控制，在风扇任意时刻运行时都对其实现各种功能的切换，充分体现其的可控制性。在基本的弱电环境下的各种芯片实现对强电的控制的一种典型实例。利用汇编语言与硬件结合，在各种基本的接口芯片实时通信，接收对应的按键信号，再基于硬件的基础用汇编语言实现各种逻辑关系转换而输出相应的控制信号从而实现各种功能的控制与转换。
2.3 总体设计思想
本次课程设计任务主要基于8086以及各种接口芯片结合汇编语言实现对家用风扇的控制器的模拟。我主要运用8086CPU结合汇编语言编写的软件来实现各种信号的处理与变换，以得到想要的控制信号，并用接口芯片8255A实现信号的输出与接收。
在模拟中通过开关来实现各种控制信号的输入，再通过8255的端口进行读取，再由8086通过软件的对采入的信号进行辨别进而转入到相应的功能子程序中以实现各种功能。在各种功能的背后，通过8086驱动相应功能的硬件设备实现各种功能的切换。
具体设计设计，我想采用8255A来接收开关信号，驱动风扇的转动信号输出，并接收8253产生的控制信号。8253主要来实现各种风种的控制信号，以得到自然、睡眠的类型风。硬件设计框图如图2-1所示。
2.4 功能扩展
此任务控制器已基本实现所有风扇控制功能，而现在几乎所有的风扇都能实现定时功能，故可以扩展定时功能在控制器的设计中以达到全面的控制。在风扇控制的停止后，后续状
态任务上未作要求，我在对其在设计上，能在停止后处在等待状态，当且仅当有风速键按下后，控制器可恢复继续控制风扇的运行，实现控制器的循环控制。
图 2-1 硬件设计框图
第三章 预备知识
3.1 风扇速度控制方法——脉宽调制法(PWM)
脉冲宽度调制法(PWM)是将风扇电源的开关频率设为固定值，通过改变其占空比来调节风扇速度的方法。占空比越大，风扇速度越快。这种控制方式的关键在于选择合适的开关频率监控，如果频率太低,风扇速度将会随PWM周期而振荡。相反,如果频率过高，风扇内部的换向整流电路会断开风扇加速/减速电路的电源而导致风扇停转。一般的频率范围是20Hz～160Hz。另外,PWM的上升和下降时间要足够慢,以保证风扇的长期稳定。PWM控制方式的优点是驱动电路简单,有很好的启动特性,晶体管热量耗散小等。缺点是增加了风扇的应力,不便使用速度报警传感器,而速度报警传感器与电机使用同一电源供电,如电机电源以20Hz～160Hz频率接通或断开,则传感器也会随之关断或开启,从而失去应有的检测功能。在PWM控制方法中,风扇的电压为额定值(例如12V风扇中的12V电源)或零电压,但由于风扇没有满负荷运转,因而它的反向电动势就会减少,这将导致PWM导通期间的电流可能会大于正常值。虽然风扇的设计使共能够处理较大的电池,但在风扇启动阶段,电流将每秒增加30倍,这将对风扇的可靠性产生很大影响。尽管如此,PWM仍然是低成本应用的理想选择。
3.2 步进电机的控制原理
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