數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機原理課設(shè)

微型計算機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計學 院： 專 業(yè)：班 級：學 號：姓 名： 指導教師： 第一部分課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計內(nèi)容（論文闡述的問題）設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本要求：要求具有8路模擬輸入 輸入信號為0500mV 采用數(shù)碼管8位，顯示十進制結(jié)果 輸入量與顯示誤差1%發(fā)揮部分：1、速度上實現(xiàn)高精度采集 2、提高系統(tǒng)精度 3、設(shè)計抗干擾性二、設(shè)計完成后提交的文件和圖表1. 計算說明書部分： 數(shù)據(jù)采集是指將壓力、流量、溫度、位移等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計算機進行存儲、處理、顯示、或打印的過程，相應(yīng)的系統(tǒng)就稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機進行相應(yīng)的計算和處理，取得所需的數(shù)據(jù)。同時，將計算機得到的數(shù)據(jù)進行顯示或打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)控。 數(shù)據(jù)采集性能的好壞，主要取決于他的精度和速度。在保證精度的條件下，應(yīng)有盡可能高的采樣速度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有功能：（1）數(shù)據(jù)采集計算機按照選定的采樣周期，對輸入到系統(tǒng)的模擬信號進行采樣，稱為數(shù)據(jù)采集。（2）模擬信號處理模擬信號是指隨時間連續(xù)變化的信號，模擬信號處理是指模擬信號經(jīng)過采樣和A/D轉(zhuǎn)換輸入計算機后，要進行數(shù)據(jù)的正確性判斷、標度變換、線性化等處理。（3）數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理是指數(shù)字信號輸入計算機后，需要進行碼制的轉(zhuǎn)換處理，如BCD碼轉(zhuǎn)換成ASCII碼，以便顯示數(shù)字信號。（4）屏幕顯示就是用各種顯示裝置如CRT、LED把各種數(shù)據(jù)以方便于操作者觀察的方式顯示出來。（5）數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲是就是將某些重要數(shù)據(jù)存儲在外部存儲器上。 在本次設(shè)計中，我們采用8259作為中斷控制器，8255作為并行接口，ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。2、圖紙部分：含有總體設(shè)計的功能框圖、所用各種器件的引腳圖、內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖以及相應(yīng)器件的真值表，還包括總設(shè)計的硬件連接圖及軟件設(shè)計流程圖等。第二部分一、 設(shè)計指標設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本要求:微型計算機最小系統(tǒng)具有8路模擬輸入 輸入信號為0500mV 采用數(shù)碼管8位，顯示十進制結(jié)果 輸入量與顯示誤差1% 中斷方式二、 設(shè)計方案論證考慮本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求，該系統(tǒng)的功能框圖如下：圖1 系統(tǒng)功能框圖（一）AD轉(zhuǎn)換器的選擇根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器基本原理及特點，可以分為以下類型：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、-調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。1）積分型（如TLC7135） 積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。2）逐次比較型（如ADC0809）逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辯率（12位）時價格很高。3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。4）-(Sigma?/FONTdelta)調(diào)制型（如AD7705） -型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。5）電容陣列逐次比較型 電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。6）壓頻變換型（如AD650）壓頻變換型（Voltage-Frequency Converter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。其優(yōu)點是分辯率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換?？紤]到設(shè)計指標要求8路模擬輸入，可采用的A/D轉(zhuǎn)換器有多種如：AD574、ADC0809、ADC0804等，但是ADC0809本身具有8路模擬輸入端，不需要多路開關(guān)，考慮節(jié)省硬件開支故采用ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ADC0809的技術(shù)指標如下 ：1主要特性1）8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時間為100s4）單個5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為-4085攝氏度 7）低功耗，約15mW。 2內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8路開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換、逐次逼近型寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容。圖2 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖3 ADC0809管腳圖3外部引腳功能 ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3所示。下面說明各引腳功能。 IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線用于選擇8路模擬輸入中的一路，如表1表1 ADDA、ADDB、ADDC真值表ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 START： AD轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 EOC： AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基準電壓。 Vcc：電源，單一5V。 GND：地。 ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。（二）中斷控制器的選擇1、中斷系統(tǒng)功能與組成1）中斷系統(tǒng)應(yīng)具有的功能多中斷源請求，軟件可禁止與允許每個請求。中斷優(yōu)先級判別功能，響應(yīng)優(yōu)先級別最高的請求。中斷嵌套功能，高級別中斷可中斷較低級別的中斷。響應(yīng)中斷后，能自動轉(zhuǎn)向中斷處理程序，處理結(jié)束后自動返回主程序。2）中斷系統(tǒng)的組成微處理器應(yīng)有處理中斷請求的機制與相關(guān)硬件電路：接收請求，響應(yīng)請求，保護現(xiàn)場，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，處理完返回。外圍應(yīng)有一個與處理器匹配的中斷控制器：管理多個中斷源，優(yōu)先級裁決，中斷源屏蔽等功能。依處理器的結(jié)構(gòu)編寫中斷處理程序，安排相關(guān)的系統(tǒng)初始化。2、本次設(shè)計中斷控制器選用82591）可編程中斷控制器8259功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳定義（1）可編程中斷控制器8259功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 中斷請求寄存器（IRR）：8位寄存器，可寄存儲 8 個請求輸入（IR0-IR7）的狀態(tài)。 優(yōu)先權(quán)裁決器：對請求源與正在被服務(wù)的中斷級進行比較，裁決出優(yōu)先級最高者。 中斷服務(wù)寄存器（ISR）：8位，與IRR對應(yīng)，記錄正被處理的請求。IRn被響應(yīng)，ISRn被置1；IRn處理結(jié)束， ISRn置0。 中斷屏蔽寄存器（IMR）：8位，某位置1對應(yīng)IRR位的請求被屏蔽。 控制邏輯：寄存8259的命令字，多種工作方式的控制，向處理器發(fā)INT，接收。 級聯(lián)緩沖器/比較器：多片8259級聯(lián)時，對從片的標識碼進行寄存與比較。圖4 8259內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（2） 8259的外部引腳信號 圖5 8259外部引腳圖8259的主要引腳信號說明 D7-D0：雙向數(shù)據(jù)總線, 與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接。 :片選信號,低電平有效，確定芯片在系統(tǒng)I/O空間位置。 A0: 地址線,8259占相鄰的2個I/O地址,與CS信號配合,A0=0選偶端口,A0=1選奇端口。 CAS2-CAS0: 雙向級聯(lián)線。在主從級聯(lián)結(jié)構(gòu)中，主片輸出，從片輸入。主片發(fā)從片標識碼，從片比較，符合時輸出中斷類型碼。 ：雙向信號，低電平有效。輸入時為SP，硬接線確定主從（主片SP接高電平）；輸出時為EN，作為DB緩沖允許。 INT：中斷請求，輸出，與CPU的INTR腳相連，向CPU發(fā)出中斷請求。 ：中斷響應(yīng)，低電平有效，輸入，與8086/88相連。2) 8259A的工作方式 (1) 優(yōu)先級方式選擇 a)全嵌套方式：固定優(yōu)先級,IR0最高,IR7最低。 b)特殊全嵌套:與a)基本相同,響應(yīng)同級中斷請求 c)優(yōu)先級自動循環(huán)：某級被響應(yīng)后，降為最低。如IR4被響應(yīng)后，優(yōu)先級順序變?yōu)椋?IR5,IR6,IR7,IR0,IR1,IR2,IR3,IR4。 d)優(yōu)先級特殊循環(huán)方式：編程指定最低優(yōu)先級，其它同c)。 (2)屏蔽中斷方式選擇 a)普通屏蔽方式選擇：對應(yīng)IMR為1的位中斷請求將被屏蔽。 例如：IMR=，則IR2、IR3的中斷請求被禁止。 b）特殊屏蔽方式: 執(zhí)行中斷程序時,動態(tài)改變優(yōu)先級結(jié)構(gòu),屏蔽本級,允許較低級請求被服務(wù)。 (3)中斷結(jié)束方式：ISRn被清0，中斷結(jié)束。 a)自動結(jié)束方式：8259收到后自動把中斷在服務(wù)寄存器ISRn位清0（適用于單片8259和中斷無嵌套的情況）。 b)一般結(jié)束方式：8086發(fā)命令清除中斷在服務(wù)寄存器ISR中的最高的置1位清0，結(jié)束中斷（在全嵌套方式下使用）。 c)特殊結(jié)束方式：編程向8259發(fā)出一條特殊中斷結(jié)束命令，將中斷在服務(wù)寄存器ISR中指定位清0（在非全嵌套方式下使用）。 (4)中斷請求信號觸發(fā)方式選擇 a）邊沿觸發(fā)方式。8259的IR0-IR7輸入端出現(xiàn)低電平到高電平的正跳變信號，表示有中斷請求。出現(xiàn)正跳變信號后，允許高電平保持。 b）電平觸發(fā)信號。 8259的IR0-IR7輸入端出現(xiàn)高電平信號時，表示有中斷請求。該請求信號必須在中斷服務(wù)程序中的中斷結(jié)束命令執(zhí)行前予以撤消，否則會引起不應(yīng)有的第二次中斷。 3） 8259的命令字 8259工作方式設(shè)定及運行中的控制，均由8086發(fā)來的命令字(1字節(jié)代碼)決定。命令字分初始化命令字和操作命令字兩種，系統(tǒng)向8259兩個端口之一寫入。8259根據(jù)接收命令字的端口號，特征位及順序決定命令字的屬性。 (1)初始化命令字(Word,ICW) ICW1-ICW4四個初始化命令字,有接收順序要求。 8259初始化流程如下 ：（a）ICW1的格式與定義：芯片控制 LTIM=1中斷請求電平觸發(fā), LTIM=0中斷請求邊沿觸發(fā)。 SNGL=1單片8259系統(tǒng)，SNGL=0多片8259系統(tǒng)。 AD1在8088/8086系統(tǒng)中不起作用。 IC4在8088/8086系統(tǒng)中恒為1。 （b）ICW2的格式和定義：中斷類型碼設(shè)定 ICW2用來指定8259的8個中斷請求IR7-IR0的中斷類型碼。其中T7-T3由程序?qū)懭耄畹?位（D2-D0）根據(jù)當前正在響應(yīng)的中斷請求IRn的n值自動填入。 例如：若ICW2為40H，則IR0-IR7所對應(yīng)的中斷類型碼為40H。41H，42H，43H，44H，45H，46H，47H。 （c）ICW3的格式和定義：在多片8259系統(tǒng)中，其格式和含義依主片、從片而定。 主片的格式： 若主片的IR0-IR7的某個引腳上連接從片8259，則ICW3的該位為1。 從片的格式： ID2-ID0的值取決于本從式的INT輸出端連接到主片IR哪個輸入端。例如，連接到IR7，則 ID2ID1ID0=111 從片的CAS2-CAS0接收從主片8259發(fā)來的編碼，并與本身的ICW3中的ID2-ID0比較，若相等，則在中斷響應(yīng)過程中，將自己的中斷類型碼送CPU。 （d）ICW4的格式和定義：工作方式設(shè)定 SFNM=1特殊全嵌套、SFNM=0非特殊全嵌套。 AEOI=1中斷自動結(jié)束、AEOI=0一般中斷結(jié)束。 BUF=0，DB無緩沖，用作；BUF=1，DB有緩沖，主從片軟件定。 （當BUF=1時），M/S=1為主片、M/B=0為從片。 PM=1，8086系統(tǒng)； PM=0，8085系統(tǒng)。（三） 并行接口選擇本次設(shè)計采用8255作為并行接口，8255外部引腳如圖6圖6 8255外部引腳1、8255的主要性能參數(shù)為（1）共有4個端口：A口連 8位并行PA口線B口連 8位并行PB口線C口連 8位并行PC口線控制端口 （2） 三種工作方式。 （3）可提供中斷和查詢數(shù)據(jù)傳輸方式。 （4）可直接與系統(tǒng)總線相連。2、內(nèi)部組成及引腳功能如圖圖7 8255內(nèi)部組成（1） 與CPU接口部分 緩沖器：8位雙向三態(tài)緩沖器。 讀寫邏輯：對A口、B口、C口讀/寫控制，對控制口寫控制字。（2）與外設(shè)接口部分 A口：8位輸出鎖存、8位輸入緩沖。B口：8位輸出鎖存、8位輸入緩沖。C口：8位輸出鎖存、8位輸入緩沖。（3）引腳功能 CPU與8255交換數(shù)據(jù)引腳RESET:復位輸入線，當該輸入端外于高電平時，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。CS:片選信號線，當這個輸入引腳為低電平時，表示芯片被選中，允許8255與CPU進行通訊。RD:讀信號線，當這個輸入引腳為低電平時，允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫入信號，當這個輸入引腳為低電平時，允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。A0、A1：內(nèi)部寄存器尋址。A1 A0 0 0 讀寫A口 0 1 讀寫B(tài)口 1 0 讀寫C口 1 1 寫控制寄存器 與I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)引腳PA0PA7：A口的8位輸入/輸出線。PB0PB7：B口的8位輸入/輸出線。PC0PC7：有如下用途：作為8位輸入/輸出線；作為兩個4位輸入/輸出線：PC0PC3、PC4PC7;可對每一位實現(xiàn)按位“置位”或“復位”控制;作為8255的狀態(tài)口;專用聯(lián)絡(luò)信號線。3、工作方式控制字 8255有三種工作方式：方式0、方式1、方式2。兩組端口可分別指定不同的工作方式。每組端口在某種工作方式下，并不要求各信號同為輸入或同為輸出，而是可以分別指定。方式選擇控制字的格式如圖8所示圖8 8255方式選擇控制字4、PC口控制字 PC口的各信號線常作為控制線來使用，因此，經(jīng)常需要單獨對每根信號線置1或置0。這種操作用向PC口控制字寄存器送出PC口控制字來實現(xiàn)。 PC口控制字格式如圖9 所示。圖9 PC口控制字（四）LED驅(qū)動器件選擇 本次設(shè)計要求譯碼顯示驅(qū)動LED數(shù)碼管的器件有多種，考慮到數(shù)碼管最后顯示位數(shù)及軟件編程的可行性，采用ICM7218驅(qū)動芯片。 ICM7218是MAXIM公司生產(chǎn)的7段共陰極LED數(shù)碼管的驅(qū)動芯片,每一片ICM7218最多可以驅(qū)動8位LED數(shù)碼管。它集BCD譯碼器、多路掃描器、段驅(qū)動和位驅(qū)動于一體,內(nèi)含8X8位SRAM,可保存8位LED數(shù)據(jù)。還有一個控制邏輯單元,寫入控制字協(xié)調(diào)整個芯片正常運作。并可多個ICM7218并聯(lián)使用。外圍接口電路簡單,使用方便。ICM7218芯片管腳圖如下：圖10 ICM7218芯片管腳圖1、 ICM7218的主要性能快速獲取時間為200ns低功耗CMOS設(shè)計供電電源為6V輸出驅(qū)動電流為500mA節(jié)驅(qū)動電流為100mA工作溫度為-20。C +85。C存儲溫度為-20。C +60。C2、ICM7218的工作原理ICM7218芯片具有典型的8位并行數(shù)據(jù)接口,顯示數(shù)據(jù)和控制字都是8位的字節(jié)?？刂萍膬ζ髋c8X8位SRAM之間與數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)換由MODE控制,MODE=“1”,選擇控制寄儲器;MODE=“0”,選擇8X8位SRAM。當要更改顯示數(shù)據(jù)時,一定先要寫入控制字節(jié),接著按順序?qū)懭?個要顯示的數(shù)據(jù)即可。控制非常方便,程序簡單。要寫入控制字,先將MODE信號置“1”,CPU將控制字送到數(shù)據(jù)線上,然后CPU送出一寫入信號到ICM7218腳上,即可將控制字節(jié)寫控制寄存器。寫入顯示數(shù)據(jù)一定要緊接著控制字后寫入,將MODE信號置“0”,CPU將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線上,然后CPU送出一寫入信號到ICM7218的腳上,即可將第一個顯示數(shù)據(jù)寫入8X8位SRAM中。這樣連續(xù)重復8次就完成SRAM中的顯示數(shù)據(jù)。ICM7218芯片有兩種譯碼方式:十六進制譯碼和BCD譯碼。由控制字決定。ICM7218芯片管腳圖、管腳說明及譯碼方法如下：名稱引腳號說明SEGA-SEGF16-1820-23七段驅(qū)動管腳DIGIT1-DIGIT81-424-27八位選擇管腳ID0-ID75-710-14八位數(shù)據(jù)接口管腳8數(shù)據(jù)寫入控制管腳MODE9區(qū)分顯示數(shù)據(jù)、控制字管腳D.P15小數(shù)點顯示管腳VCC19接+5V電源管腳GND28接地管腳表2 ICM7218芯片的引腳說明ID3ID2ID1ID0十六進制BCD0000000001110010220011330100440101550110660111771000881001991010A-1011bE1100CH1101dL1110EP1111F全黑表3 ICM7218芯片譯碼方法(五) LED（Light Emitting Diode）顯示器（七段數(shù)碼管）LED顯示器在許多的數(shù)字系統(tǒng)中作為顯示輸出設(shè)備，使用非常廣泛。它的結(jié)構(gòu)是由發(fā)光二極管構(gòu)成如圖12所示的a、b、c、d、e、f和g七段，另外每個LED還有一個發(fā)光段dp，一般用于表示小數(shù)點。LED內(nèi)部的所有發(fā)光二極管有共陰極接法和共陽極接法兩種（如圖11），即將LED內(nèi)部所有二極管陰極或陽極接在一起并通過一個引腳引出，并將每一發(fā)光段的另一端分別引出到對應(yīng)的引腳，LED的引腳排列一般如圖12所示，使用時以具體型號的LED資料為依據(jù)。通過點亮不同的LED字段，可顯示數(shù)字0，1,，9和A，B，C，D，E，F(xiàn)等不同的字符及自定義一些段發(fā)光代表簡單符號。圖11 （a）共陽極 （b）共陰極圖12 LED引腳圖使用時要根據(jù)LED正常發(fā)光需要的電流參數(shù)估算限流電阻取值。電阻取值越小，電流大，LED會更亮，但要注意長時間過熱使用燒壞LED。LED多數(shù)情況用于顯示十進制數(shù)字，要將09的數(shù)字用7段顯示，必須將數(shù)字轉(zhuǎn)換為LED對應(yīng)七段碼的信息，比如，要顯示“0”，就是讓a、b、c、d、e和f段發(fā)光，顯示“1”，讓b和c段發(fā)光，等等。然后根據(jù)LED是共陰極還是共陽極接法確定LED各輸入端應(yīng)接邏輯1還是邏輯0，如果是共陽接法，要顯示“0” 時，a、b、c、d、e和f段就要輸入邏輯0，共陰極接法則恰巧相反。也就是說，對于共陰極和共陽極兩種不同的接法，顯示同一個字符時，對應(yīng)的顯示段碼是不同的，互為反碼。表4列出了這兩種接法下的字形段碼關(guān)系表。表中的段碼數(shù)字是以LED的8段與二進制字節(jié)數(shù)以下列對應(yīng)關(guān)系為前提得到的：比如為了顯示“0”，對應(yīng)共陰極應(yīng)該使D7D6D5D4D3D2D1D0 = B，即3FH；對共陽極應(yīng)該使D7D6D5D4D3D2D1D0 = B，即C0H。由表中可以看出，對于同一個顯示字符，共陰極和共陽極的七段碼互為反碼。顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99H80H7FH56DH92HP73H82H67DH82HU3EHC1H707HF8HT31HCEH87FH80HY6EH91H96FH90H8.FFH00HA77H88H“滅”00HFFHB7CH83H自定義表4 7段LED顯示器字符段碼表三、硬件電路連接 根據(jù)以上各功能部件的選擇，按照各自的硬件連接要求及相互之間在本次設(shè)計中的關(guān)系，做出本次設(shè)計的硬件連接圖如圖13。 圖13 硬件連接圖四、軟件編程 根據(jù)以上硬件連接圖，按系統(tǒng)設(shè)計要求進行以下程序設(shè)計，中斷控制器8259端口地址為FFC0-FFC1，可編程并行接口芯片8255的A口、B口、C口和控制口的地址分別為FFC8、FFCA、FFCC、FFCE。軟件編程的程序流程圖如圖14圖14 （a）主程序流程 （b）終端服務(wù)程序SET8259: MOV DX,0FFC0H ；8259地址A0=0 MOV AL，13H ；寫ICW1，邊沿觸發(fā)，單片，需要ICW4 OUT DX，AL MOV DX，0FFC1H ；8259地址A0=1 MOV AL，50H ；寫ICW2，設(shè)置中斷向量碼 OUT DX，AL MOV AL，03H ；寫ICW4，8086/88模式，自動EOI，非緩沖一般嵌套 OUT DX，AL MOV AL，0FEH ；寫OCW1，屏蔽IR1、IR2 IR7OUT DX，ALCLI ；關(guān)中斷，防止8259初始化被干擾 SET8255：MOV DX,0FFCEHMOV AL， ；方式0，A口輸入，C口高4位輸出，低4位輸入OUT DX，AL MOV AL， ；PC7置位START：MOV CX，0FFH ；采集次數(shù) MOV SI，400H ；存放數(shù)據(jù)首地址 MOV DX，0FFD0HAGAIN：MOV AL，01H OUT DX，AL ；轉(zhuǎn)換開始 STI ；開中斷 HLT ；等待中斷請求 CLI ；關(guān)中斷 DEC CX ；次數(shù)減1 JNZ AGAIN ；次數(shù)未到，繼續(xù)轉(zhuǎn)換 SEE：MOV CH，4H ；二進制轉(zhuǎn)化為十六進制 MOV AL，SI ；屏蔽高4位 ADD AL，30H JL CHANG ；是否大于9 ADD AL，7HCHANG：MOV DL，AL MOV AH，2H INT 21H DEC CH ；減1 JNZ SEE ；未完轉(zhuǎn)移 MOV DX，F(xiàn)FC9H ；ICM7218端口地址 OUT DX，AL ；輸出數(shù)據(jù)至7218，驅(qū)動LED顯示 INT PROC：CLI ；關(guān)中斷PUSH AX ；中斷服務(wù)入口 PUSH DX PUSH SI MOV DX，OFFC8H ；從A口取ADC0809轉(zhuǎn)換好的數(shù) IN AL，DX NOP MOV SI,AL ；保存數(shù)據(jù) STI POP SI POP DX POP AX IRET；返回五、誤差分析由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中的元器件很多，從數(shù)據(jù)采集，信號處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，直至信號輸出，經(jīng)過許多環(huán)節(jié)，其中既有模擬電路，又有數(shù)字電路，各種誤差源很復雜，歸納起來數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差主要包括模擬電路誤差、采樣誤差和轉(zhuǎn)換誤差。（一）模擬電路誤差 1、 模擬開關(guān)導通電阻 Ron 的誤差 2、 多路模擬開關(guān)泄漏電流 Is 引起的誤差 3、 采樣保持器衰減率引起的誤差 4、 放大器的誤差 （二）采樣誤差 1、 采樣頻率引起的誤差 2、 系統(tǒng)的通過速率與采樣誤差 （三） A/D 轉(zhuǎn)換器的誤差 A/D 轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要部件，它的