微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)溫度采集系統(tǒng).doc

一 內(nèi)容摘要（一）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，加深了對(duì)微機(jī)工作原理的理解，經(jīng)過(guò)初步的應(yīng)用設(shè)計(jì)，使書(shū)本知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐能力。由此得到以下目的：1熟悉微機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法；2掌握I/O的擴(kuò)展方法；3熟悉模擬電路的一般設(shè)計(jì)方法；4掌握A/D芯片的性能和應(yīng)用；5熟悉8088匯編語(yǔ)言的編程方法；6初步掌握匯編語(yǔ)言程序的調(diào)試；7. 應(yīng)用Protel99畫出電路圖。（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容:以8088CPU系統(tǒng)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)溫度采集系統(tǒng)并在三位LED顯示器上顯示當(dāng)前溫度。（三）.設(shè)計(jì)要求: 1畫出原理圖；2說(shuō)明工作原理；3編寫程序；（四）工作原理1設(shè)計(jì)框圖2.芯片清單及器件CPU8088 ADC0809 接口芯片8255 溫度傳感器AD59074LS138譯碼器 74LS273段碼鎖存器 DM7407N 鎖存器 晶振 運(yùn)算放大器 數(shù)碼管三個(gè) 電容電阻若干。3.部分器件功能說(shuō)明（1） 溫度傳感器 溫度是最普通最基本的物理量，用電測(cè)法測(cè)量溫度時(shí)，首先要通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電量，溫度傳感器有好多種方式，這里選擇AD590，它是一種半導(dǎo)體感受式的，由測(cè)溫電阻、二極管和集成電路器件組成。 AD590是一種單片集成的兩端式溫度敏感電流源，它有金屬殼，小型的扁平封裝芯片和不銹鋼等幾種封裝形式，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用IC溫度傳感器AD590作為測(cè)溫器，AD590是一種精度和線性度較好的雙端集成溫度傳感器，其輸出電流與絕對(duì)溫度有關(guān)，對(duì)于電源電壓從5-10V變化只引起1m A最大電流的變化或1攝氏度等效誤差。 上圖給出了用于獲得正比于絕對(duì)溫度的輸出電流的基本溫度敏感電路，當(dāng)溫度有10的變化時(shí)輸出電壓變化為20mV，即該電路M點(diǎn)電壓隨溫度變化為2mV/。將溫度傳感器輸出的小信號(hào)跟隨放大19.2倍左右后，送至8位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 （2）A/D轉(zhuǎn)換 模數(shù)轉(zhuǎn)換采用ADC0809，它是芯片輸出端具有可控的三態(tài)門，這種芯片的輸出端可以直接和系統(tǒng)總線相連，由讀信號(hào)控制三態(tài)門，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，CPU執(zhí)行一條輸入指令，從而產(chǎn)生讀信號(hào)，將數(shù)據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器取出。ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s左右。8路模擬量開(kāi)關(guān)地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器START CLKEOCVccGNDABCALEVref Vref(+) (-)IN0IN7D0D7八路模擬量輸入八路模擬量輸出ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換，地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。8位A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制與時(shí)序電路、逐次逼近寄存器、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)以及256R電阻階梯網(wǎng)絡(luò)等組成。輸出器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。下面具體說(shuō)一下A/D轉(zhuǎn)換的原理。因?yàn)樗x的AD0809所轉(zhuǎn)換的電壓范圍不大,這樣一來(lái),當(dāng)所采集的溫度是0時(shí),所轉(zhuǎn)換的電壓量是0V,通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是00000000。當(dāng)采集的溫度是255時(shí),所轉(zhuǎn)換的電壓量是10V, 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是11111111。這樣看來(lái),從A/D輸出的數(shù)字量和顯示的溫度是一一對(duì)應(yīng)的。假如數(shù)字量是00000011時(shí),通過(guò)8255A編程就可在顯示器上顯示3。（3）. 8255并行接口 A/D轉(zhuǎn)換與8255A 當(dāng)溫度通過(guò)AD590后,連續(xù)的物理量轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電壓量,電壓信號(hào)輸入到A/D的模擬信號(hào)輸入端。當(dāng)工作時(shí),CPU用輸出指令將PC0置零,使B/C端得到一個(gè)低電平從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。此后用輸入指令不斷讀端口PC4PC7測(cè)試并判斷PC4是否為零。如果PC4為零則說(shuō)明完成一次A/D轉(zhuǎn)換。此時(shí)在CPU的讀周期作用下它向8255A發(fā)出一個(gè)讀信號(hào)。之后便從A端口讀數(shù)據(jù);在寫周期的作用下CPU向8255A發(fā)出寫信號(hào),此后數(shù)據(jù)就會(huì)從B端口輸出。B端口連接著LED,它們?cè)赑C3PC1的控制下顯示當(dāng)前溫度。8255A方式0的工作特點(diǎn)： 方式0也叫基本輸入輸出方式。在這種方式下，端口A和端口B可以通過(guò)方式選擇字規(guī)定為輸入口或者輸出口，端口C分為兩個(gè)4位端口，高4位一個(gè)端口，低4位一個(gè)端口。這兩個(gè)四位端口也可由方式選擇字規(guī)定為輸入口或輸出口。 方式0的使用場(chǎng)合有兩種，一種是同步傳送，另一種是查詢式傳送。這里采用查詢方式。查詢式傳輸時(shí)，需要有應(yīng)答信號(hào)。但是，在方式0情況下，沒(méi)有規(guī)定固定的應(yīng)答信號(hào)，所以，這時(shí)將端口A和端口B作為數(shù)據(jù)端口，把端口C的4個(gè)數(shù)位（高4或低4均可）一些控制信號(hào)，而把端口C的另外4個(gè)數(shù)位規(guī)定為輸入口，用來(lái)讀入外設(shè)的狀態(tài)。這樣，就利用端口C配合了端口A和端口B的輸入輸出操作。（4）.8282地址鎖存器 當(dāng)系統(tǒng)中所連的存儲(chǔ)器和外設(shè)較多時(shí)，需要增加數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力，這時(shí)，要用2片8286/8287作為總線收發(fā)器。8282的選通信號(hào)輸入端STB和CPU的ALE端相連。以第一個(gè)鎖存器為例，8282的DI7到DI0的輸出DO7到DO0就是系統(tǒng)地址總線的低7位。OE非為輸出允許信號(hào)，當(dāng)OE非為0時(shí)，8282的輸出信號(hào)DO7到DO0有效；OE非為1時(shí)，DO7到DO0變?yōu)楦咦杩埂Ｔ诓粠MA控制器的8086/8088單處理系統(tǒng)中，將OE非接地就行了。（5）. 8284時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器8284和CPU連接除了提供頻率恒定的時(shí)鐘信號(hào)外，還對(duì)準(zhǔn)備好信號(hào)和復(fù)位信號(hào)進(jìn)行同步。（6）LED由于輸出的電壓量范圍是05V即轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后為0FF之間。所以，要使溫度表示范圍為085，需把0FF除以3。經(jīng)過(guò)CPU未經(jīng)處理過(guò)的數(shù)值是以ASCII碼的方式顯示在電腦屏幕上的，還需將ASCII碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制顯示。為了便于讀數(shù)。在LED燈上的顯示將設(shè)計(jì)為8421碼的方式顯示。轉(zhuǎn)換方法在程序中有所注明。（五）流程圖（見(jiàn)下頁(yè)）（六）程序PORTA EQU 020H ；定義端口地址PORTB EQU 021HPORTC EQU 022HPORTD EQU 023HDATA SEGMENT TABLE DB 40H DB 4FH DB 24H DB 30H DB 19H DB 12H DB 02H DB 78H DB 00H DB 10H BUFDA1 DB ? BUFDA2 DB ? BUFDA3 DB ?DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,98H OUT PORTD,AL ；8255的初始化 ;* MOV AL,01 OUT PORTC,AL MOV AL,00 OUT PORTC,AL ；PC0 為0，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換FIND: IN AL,PORTC TEST AL,010H JNZ FIND ；讀PC4的值，如為1則繼續(xù)查詢 MOV AL,01 OUT PORTC,AL ；使PC0為1，撤消啟動(dòng)信號(hào) IN AL,PORTA ；讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) ;* MOV CL,100 ；計(jì)算百位，十位，個(gè)位 DIV CL MOV BUFDA1,AL XOR AL,AL MOV CL,10 MOV BL,AH MOV AL,BL MOV AH,0 DIV CL MOV BUFDA2,AL MOV BUFDA3,AH ;*DISPLAY:MOV BX,OFFSET TABLE MOV AL,DI+0 XLAT ；換碼 MOV DX,PORTB OUT DX,AL MOV CX,30H ；延遲程序DELAY: LOOP DELAY RET ;* MOV CX,30HDISPLAY1:MOV AL,06H OUT PORTD,AL MOV AL,05H OUT PORTD,AL MOV AL,03H OUT PORTD,AL MOV DI,OFFSET BUFDA1 CALL DISPLAY ；使LED0工作 MOV AL,07H OUT PORTD,AL MOV AL,04H OUT PORTD,AL MOV AL,03H OUT PORTD,AL MOV DI,OFFSET BUFDA2 CALL DISPLAY ；使LED1工作 MOV AL,07H OUT PORTD,AL MOV AL,05H OUT PORTD,AL MOV AL,02H OUT PORTD,AL MOV DI,OFFSET BUFDA3 CALL DISPLAY ；使LED2工作 LOOP DISPLAY1；延遲 ;* MOV AH,4CH INT 21HCODE ENDS END START 八參考文獻(xiàn)：電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè)，第二版，陳汝全主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年7月微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，第三版，戴梅萼、史嘉權(quán)編著，清華大學(xué)出版社，2003年11月IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，沈美明、溫冬嬋編著，清華大學(xué)出版社，1998年8月結(jié) 束 語(yǔ)經(jīng)過(guò)近二周的設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下本組人順利完成了課程設(shè)計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我們受益匪淺。本設(shè)計(jì)中包括