微机原理与接口技术课程设计温度采集系统软硬件设计

中北大学课程设计任务书2010/2011 学年第 2 学期学 院：中北大学信息商务学院专 业：通信工程起 迄 日 期:6月 7 日 7月12 日课程设计地点:中北大学指 导 教 师:系主任：下达任务书日期: 2011年 6 月 7日一、设计目的和要求1）、查资料了解8255A和ADC0809AD转换器的工作原理2）、原理图设计，用PROTEL画出原理图3）、软件设计，给出流程图及源代码并加注释二、设计内容及步骤1设计要求以8088 CPU 为核心设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8088CPU，可编程并行接口8255，LED显示器等。首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来。本设计共分以下几个模块：8088主控模块、A/D转换模块、并行接口模块、显示模块。2. 撰写设计报告1.设计题目：温度采集系统软硬件设计2.任务要求及分工（注：要求写清楚每个人完成的模块）3.系统总体方案4.各个硬件模块设计和原理图5.各个软件模块设计和流程图6心得体会和参考资料注：学生完成课程设计后提交课程设计报告，要求将前述全部内容依先后顺序写成设计报告一份，要求文字通畅、字迹工整，装订成册。三、进度安排序号设计内容时间（天）1查阅资料，确定设计思路12设计实现23调试14考核设计，写设计报告1四、答辩与成绩评定1课程设计报告应有设计者和指导教师的签名。未经指导教师签字，不能参加答辩。2由指导教师组成答辩小组，答辩时按设计报告编写顺序，设计者本人首先对自己的设计进行5-10分钟的讲解，讲明设计中主要解决的问题，然后回答教师提问。每位学生的答辩时间一般不超过20-25分钟。3成绩评定包括以下部分：（1）出勤情况 占20%（2）设计的完成情况 占30%其中包括：数据库的创建情况；可视化的界面设计情况；对数据集的操作的完成情况；程序代码的编写情况；运行结果的正确程度。（3）课程设计报告 占50%五参考书目1.周耿烈，微机原理与接口技术实验指导书，兰州工专计算机工程系，2001年3月2.雷丽文，微机原理与接口技术，电子工业出版社 ，1999年第一版3.沈美明，IBM PC机汇编语言程序设计，清华大学出版社，1991年第一版微机原理与接口技术课程设计 学校：中北大学信息商务学院专业：通信工程姓名： 一、设计题目：温度采集系统软硬件设计二、任务要求及分工8088主控模块： A/D转化模块： 并行接口模块： 显示模块： 三、系统总体方案温度计电路原理图如下页图3-1所示，控制器用8088CPU，温度传感器用LM335 系列电压输出型传感器，用3位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。protel原理图（图3-1）四、各个硬件模块设计和原理图1、温度传感器的工作原理本设计所选的温度传感器为LM335系列电压输出集成温度传感器，此传感器的工作温度范围为-10100摄氏度，作为一个电压源，当工作电流在0.45mA范围内变化时，并不影响传感器的性能，因为它的动态电阻小于1欧姆，如果在25摄氏度下标定，在100度宽的温度范围内误差小于1摄氏度，具有良好的输出线性。它的工作原理图如图4-1： 图4-1电压型集成温度传感器原理图 图4-2温度传感器电路图2、A/D转换器的工作原理 图4-3 ADC0809管脚图8通道（8路）输入 8位字长 逐位逼近型 转换时间100s 内置三态输出缓冲器1）主要引脚功D7D0：输出数据线（三态）IN0IN7：8通道（路）模拟输入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址ALE：通道地址锁存START：启动转换EOC：转换结束状态输出OE：输出允许（打开输出三态门）CLK：时钟输入（10KHz1.2MHz）2）ADC0809芯片介绍ADC0809包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，再多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛。3）ADC0809的主要技术指标为：分辨率：8位单电源：+5V 总的不可调误差：1LSB转换时间：取决于时钟频率模拟输入范围：单极性05V时钟频率范围：10KHZ1280KHZ3、8088CPU的工作原理8088CPU采用DIP 40 （双列直插40脚）封装为了减少引脚数：部分引脚采用分时复用方式，即在不同时间传送不同的信息；还有一些引脚的功能因CPU的工作方式（最小方式/最大方式）的不同而不同。地址总线和数据总线：地址和数据分时使用引脚，共占20根引脚。 20根地址总线，用于输出CPU要访问的内存单元（或I/O端口）的地址，为三态输出信号；（与数据和状态线复用）16根数据总线，用来在CPU与内存（或I/O端口）之间传送数据，为三态双向信号。（与低16位地址线复用）AD15AD0地址/数据总线A19/S6A16/S3地址/状态线控制总线：MN/MX工作方式选择控制线，用来控制8088的工作方式。MN/MX接+5V，最小方式，由8088提供系统所需要的全部控制信号，用来构成单处理机系统；MN/MX接地，最大方式，系统部分总线控制信号由专用的总线控制器8288提供，该方式用于多处理机系统。 与工作方式无关的控制线：RD读控制信号READY准备好信号RESET复位信号图4-4 8088管脚图INTR可屏蔽中断请求 NMI不可屏蔽中断请求TEST测试信号BHE/S7数据总线高8位允许/状态S7信号MN/MX工作方式选择ALE地址锁存允许DEN数据传送允许DT/R数据发送/接收信号M/IO存储器/输入输出选 择信号WR写控制信号INTA中断响应信号HOLD总线请求信号HLDA总线响应信号 LOCK总线锁定信号RQ/GT1和RQ/GT0总线请求响应CLK时钟信号Vcc电源（输入） 接+5V电源。GND地线4、8255的工作原理图4-5 8255管脚图图4-6 8255芯片功能图1）8255引脚功能：RESET:复位输入线。 CS:片选信号线。WR:写入信号。D0D7:三态双向数据总线。PA0PA7:端口A输入输出线。PB0PB7:端口B输入输出线。PC0PC7:端口C输入输出线。A0A1:口地址选择信号线。2）、8255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。最为常用。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。方式0：为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。即：PA0PA7，PB0PB7，PC0PC7均可作为I/O线使用，没有限制一定传送什么信号；口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分别设定为输入口或输出口。方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。1方式控制字：方式控制字决定了8255的工作方式。8255工作之前软件上必须初始化，即将方式控制字写入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。2口C的按位置/复位控制字：只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等图 47 8255方式控制字图 48 按位操作控制字5、LED数码管显示器工作原理图4-8是7段LED数码管的器件外部形状图，它由名称为gfedcba的7个笔画段和一个圆点h组成，这7个笔画段在点亮时，可以显示数字和一些简单的西文字符。图1b是7段LED数码管的原理图，它由8个发光二极管组成，这8个发光二极管的负极连接在一起，称为公共端（Com），而发光二极管的的正极则分别由引脚引出，便于控制哪一个发光二极管点亮。在图4-9 b所示的7段数码管中，由于将8个发光二极管的负极全部连接在一起，称为“共阴极”数码管。在实际使用中，还有一种将8个发光二极管的正极全部连接在一起，而负极分别由引脚引出的数码管，称为“共阳极”数码管。五、各个软件模块设计和流程图1、程序的主要功能是负责温度的转化，读出处理并实现在LED上实时显示。2、各程序流程图1）总流程图（图5-1）转化为压缩BCD码显示LED结束数据采集采集成功？量化编码图 51读入转换结果存结果EOC=0？初始化设置采集通道和次数启动转换信号图5-22）数据采集系统流程图（图5-2）3）温度显示子程序流程图（图5-3）输出字型结果锁定字位字型码比较取操作数查表转换取LED字型码结束图5-33、程度清单如下：DATA SEGMENTBUF1 DB ?BUF2 DW ?BUF3 DW ?LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATA ENDSSTACK SEGMENGTSTA1 DW ?STACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACKEN_8255 PROC NEAR ;以下是数据采集部分 MOV DX,37BH ;37BH为8255控制端口的地址 MOV AL,91H ;方式选择控制字,A口方式0输入，B口方式0输出，C口PC7PC4输出，PC3 PC0输入 OUT DX,AL RETEN_8255 ENDPSTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX MOV AX,STACK MOV SS,AX LEA SI,BUF1 ;LEA取有效地址指令 CALL EN_8255 ;调用初始化8255程序 MOV BL,0 ;通道号，初始指向第0路 MOV CX,1 ;共采集1次AGAIN: MOV AL,BL MOV DX,379H ;送通道地址379H为B端口地址 OUT AX,AL ;8255B端口输出0，ADC0809中, ADDA-ADDC为0；通道0选中 OR AL,10H ;AL:10H OUT DX,AL ;送ALE信号（上升沿） AND AL,0EFH ;AL：0 OUT DX,AL ;输出START信号（下降沿） NOP ;空操作等待转换 MOV DX,37AH ;37AH为C端口地址WAIT1: INT AL,DX ;读EOC状态 AND AL,20H JZ WAIT1 ;若EOC为地电平则等待 MOV DX,379H MOV AL,BL OR AL,20H ;OE=1，数据输出允许信号（ADC0809） OUT DX,AL ;EOC端为高电平则输出读允许信号OE=1 MOV DX,378H IN AL,DX ;读入转换结果 MOV SI,AL ;把转换的数字量送存储器 MOV DX,379H MOV AL,0 OUT DX,AL ;若完成数据采集则回到初始状态START2: MOV AX,SI ;以下程序是把二进制转化为压缩BCD码，一次除以10，余数为BCD个位数，两次除以10，余数为BCD十位数，三次除以10，余数为BCD百位数 LEA SI,BUF2 LEA DI,BUF3 XOR DX,DX ;DX清0 MOV CX,OAH ;基数10 DIV CX ;DIV无符号数除法指令 CMP AL,0 ;商=0？ JNZ NEXT1 ;不等则跳到NEXT1 MOV DI,AL ;等就存结果NEXT1: MOV DI,DL DIV CX CMP AL,0 JNZ NEXT2 INC DI MOV DI,ALNEXT2: MOV DL,O DIV CX INC DI MOV DI,DL INC DI MOV DI,ALDON: MOV AX,DI+1 ;这小段是把扩展二进制转化为压缩BCD码 MOV CF,0 MOV CL,4 ROL AX,DI ADC AX,DI ADD DI,2 MOV DX,DI SAL DX,CL MUL DX,10H ADC DX,AX MOV DI,DX RETDISP1: PROC NEAR ;这段是显示子程序LEA BL,LED MOV AL,DI LEA BX,TAB XLAT TAB ;XLAT为换码指令 CMP AL,BL JNZ DISP3 OUT 0FF01HDISP3: INC DI JMP DISP1TAB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,40H REPSTART3: MOV DX,0FF03H ;以下是温度实时显示部分 MOV AL,91H OUT DX,ALDON: MOV DX.,FF00H INT AL,DX JNZ DON MOV DX,0FF01HCALL DISP1 ;调用显示子程序 OUT DX.,AL CALL DELAY ;调用延时子程序EXIT: MOC AH,4CH INT 21H DELAY: PROC NEAR ;延时子程序 MOV CX, 150000DELAY1: LOOP DELAY1 REPCODE ENDS END START六、心得体会和参考资料1、心得体会：在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。更重要的是，通过这次课程设计我们增加了我们对微机原理的兴趣。更深一步的理解了8088CPU，8255A，ADC0809的应用。进一步熟悉了课本知识并提高运用理论知识去分析，解决实际问题的能力，熟悉了数据采集系统设计过程。在设计过程中，我们共同努力，虽然分工不同，但我们取长补短，发挥各自的优势，共同突破难关，完成任务。同时体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。更让我们体会了团队的力量是不可阻挡的。与此同时 ，下定决心，对机原理知识的欠缺，一定会在接下来的时间里查缺补漏，迎头赶上！2、参考书目：1）周耿烈，微机原理与接口技术实验指导书，兰州工专计算机工程系，2001年3月；2）雷丽文，微机原理与接口技术，电子工业出版社 ，1999年第一版；3）沈美明，IBM PC机汇编语言程序设计，清华大学出版社，1991年第一版。