微機應用系統(tǒng)設計與綜合實驗設計報告 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設計

1、微機應用系統(tǒng)設計與綜合實驗設計報告 設計題目 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設計指導老師 設計者 學 號 專業(yè)班級 設計日期 2011年5月82010年5月20日 目 錄第一章 微機應用系統(tǒng)課程設計的目的意義11.1 設計目的11.1 課程在教學計劃中的地位和作用2第二章 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設計任務32.1 設計內(nèi)容及要求32.2 課程設計的要求4第三章 總體設計方案53.1 設計思想5 3.2 總體設計流程圖6第四章 硬件設計7 4.1 硬件設計概要74.2 所用到的芯片及其各自功能說明7 4.2.1 芯片列表84.2.2 8088的功能簡介8 4.2.3 8255a的功能簡介9 4.2.4 8253的

2、功能簡介9 4.2.5 8259的功能簡介.104.3 硬件電路設計系統(tǒng)原理圖及其說明11第五章 軟件設計125.1 流程圖及其說明125.2 源程序及其說明13第六章 系統(tǒng)調(diào)試18第七章 收獲、體會19參考文獻21第一章 微機應用系統(tǒng)課程設計的目的意義1.1設計目的微機原理與接口技術是一門實踐性和實用性都很強的課程，學習的目的在于應用。本課程設計是配合課堂教學的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，它能起到鞏固課堂和書本上的知識，加強綜合能力，提高系統(tǒng)設計水平，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。通過本課程設計希望達到以下目地：培養(yǎng)資料搜集和匯總的能力。培養(yǎng)總體設計和方案論證的意識。提高硬件，軟件設計與開發(fā)的綜合能力。提

3、高軟件和硬件聯(lián)合調(diào)試的能力。熟練掌握相關測量儀器的使用方法。掌握相關開發(fā)軟件，仿真軟件的使用方法。1.2課程在教學計劃中的地位和作用 現(xiàn)在計算機科學在應用上得到飛速發(fā)展，因此，學習這方面的知識必須緊跟實際連接。掌握這方面的知識更重要強調(diào)解決實際問題的能力。該課程設計給我們提供了一個很好的機會，它要求我們結(jié)合課堂上和書本中學到的知識去獨立設計一個硬件系統(tǒng)，它是我們邁向?qū)嵺`和應用的橋梁，我們學習書本上的知識是一個不斷積累的過程，而該課程設計卻使得我們能夠盡情發(fā)揮他們，讓我們更了解計算機的結(jié)構，工作原理以及軟硬件的結(jié)合使用，雖然課程設計的時間比較短，但它卻在整個教學計劃中占據(jù)了及其重要的位置。 第二

4、章 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設計任務2.1實驗目的為了實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)過程及對象的控制，需要將對象的各種測量參數(shù)按照要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算機。經(jīng)計算機運算處理后再再轉(zhuǎn)換成適合于對生產(chǎn)過程進行控制的量。所以在危機和生產(chǎn)過程之間，必須設置信息的變換和傳遞通道。而我們所做的模擬輸入通道，主要功能就是隨時間變化的模擬輸入信號變成數(shù)字信號送入計算機，主要有多路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器和 a/d轉(zhuǎn)換器等組成。本實驗通過設計一個微機控制的溫度采集系統(tǒng)，旨在使學生能做到以下幾點：1了解微機控制的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設計原理和方法。2進一步掌握定時/計數(shù)器、并行接口芯片和中斷控制器的工作原理與使用方法。3進一步加深對中斷

5、機理的認識。2.2實驗設備l80x86系列微機一臺。 2微機硬件實驗平臺。 3定時/計數(shù)器、并行接口芯片。 4adc0809。 5. 8255并口控制器，8259中斷控制器.2.3實驗內(nèi)容及要求 實現(xiàn)溫度信號的采集，在4位led顯示器上顯示當前的溫度和通道號。模擬現(xiàn)場兩個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-510攝氏度。每隔兩秒檢測一次，經(jīng)標度變換后送led顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。第三章 總體設計方案3.1 設計思想 在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠，石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍存在著需要進行溫度測量的場合。因為溫度是生產(chǎn)過程和科學實驗中普遍且重要的物

6、理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)過程的主要參數(shù)，如溫度，壓力，速度等進行有效的檢測并控制。其中溫度檢測在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。 而我們所做的課題正是以8086cpu為核心設計一個溫度巡回監(jiān)測系統(tǒng)（a/d采用adc0809）.系統(tǒng)可實現(xiàn)溫度信號的采集，在4位led顯示器上顯示當前的溫度和通道號。模擬現(xiàn)場兩個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-510攝氏度。每隔兩秒檢測一次，經(jīng)標度變換后送led顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。 該系統(tǒng)主要用于溫度檢測，是一個狀態(tài)反饋系統(tǒng)，并非動態(tài)控制系統(tǒng)。他可以利用放大器實現(xiàn)多個點的溫度巡回檢測，并在led上顯示當前的溫度值和通道號。當溫度信

7、號改變時，led顯示的值也隨之改變。 第四章 硬件設計4.1 硬件設計概要系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)溫度信號的采集，在4位led顯示器上顯示當前的溫度和通道號。模擬現(xiàn)場兩個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-510攝氏度。每隔兩秒檢測一次，經(jīng)標度變換后送led顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。實驗步驟如下：（1） 確認從pc機引出的兩根扁平電纜已經(jīng)連接在試驗平臺上。（2） 編寫程序然后編譯連接。（3） 參考圖2-1所示連接試驗線路。（4） 運行參考程序，觀察led顯示器上的通道號和溫度值。正確的結(jié)果是：檔調(diào)節(jié)作為a/d模擬輸入電壓源的電位器w的旋鈕在任意位置時，led顯示器上顯示如下圖（以旋鈕旋至最

8、右端即最大值為例） 1384 25104.2 所用到的芯片及其各自功能說明4.2.1 芯片列表可編程并行接口芯片8255，可編程定時器計數(shù)器8253，中斷控制器82594.2.2 8088的功能簡介 intel8088cpu準是16位微處理器，它采用n溝道，耗盡型負載的硅棧工藝制造，外型為雙列直插式，有40個引腳。8088cpu有8根數(shù)據(jù)線和20根地址線，直接尋址空間為1mb。能夠完成微型計算機的基本操作數(shù)的讀取，指令的執(zhí)行，中斷控制等基本功能。4.2.3 8255a的功能簡介8255a內(nèi)部結(jié)構8255a芯片是一個采用nmos工藝制造的40引腳雙列直插式（dip）封裝組件。8255a有3個8位

9、數(shù)據(jù)端口，即a口、b口及c口，它們都可以分別作為輸入口或輸出口使用；a組控制與b組控制；讀寫控制邏輯；數(shù)據(jù)總路線緩沖器。8255a主要的外部引腳圖3.28255a引腳圖pa7pa0：a口的8條io線。8條線只能同時作為輸入或輸出，不能分開使用，可設置成雙向口，也只有a口允許這樣做。pb7pb0：b口的8條io線。不可以設置成雙向口，其它和a口一樣。pc7pc0：c口的8條io線。不可以設置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，這兩組可以任意設置為輸入或輸出。除了作為獨立的io線外，c口還經(jīng)常為a口、b口服務，配合a口、b口作聯(lián)絡線使用。a1、a0：端口地址選擇信號。用于選擇8255a的

10、3個數(shù)據(jù)端口和一個控制口。當a1a0=00時，選擇端口a；為01時，選擇端口b；為10，選擇端口c；為11時，選擇控制口。8255a工作方式方式0：基本的輸入輸出方式。a口、b口、c口都可以工作在些方式下。方式1：選通輸入輸出方式（應答方式）。a口、b口工作在此方式下。方式2：雙向傳輸方式。只有a口可以工作在此方式下。8255a方式控制字格式d7d6、d5d4d3d2d1d01a口a口c口高4位b口b口c口低4位00 方式001 方式11x 方式20 輸出1 輸入0 輸出1 輸入0方式01方式10 輸出1 輸入0 輸出1 輸入4.2.4 8253的功能簡介 8253的內(nèi)部結(jié)構8253采用nmo

11、s工藝制成，有24個引腳，所有輸入、輸出端均ttl電平兼容，單一電源（vcc=+5v）供電，最高計數(shù)速率為2.6mhz。它包括3個計數(shù)器（即計數(shù)器0、1、2）、數(shù)據(jù)總路線緩沖器、讀寫邏輯以及控制寄存器等4個部分。8253的外部引腳圖3.3 8253引腳圖a1、a0：地址輸入線，用來址8253內(nèi)部的4個端口，即3個計數(shù)器和1個控制字寄存器與cpu系統(tǒng)地址線相連。clk0、clk1、clk2：時鐘脈沖輸入端，用于輸入定時脈沖或計數(shù)脈沖信號。clk可以是系統(tǒng)的時鐘脈沖，也可以由系統(tǒng)時鐘分頻或者其他脈沖源提供。當用于定時時，這個脈沖必須是均勻的、連續(xù)的、周期精確的，而用于計數(shù)時，這個脈沖可以是不均勻的

12、、斷續(xù)的、周期不定的。gate0、gate1、gate3：門控輸入端，用于外部控制計數(shù)器的啟動計數(shù)和停止計數(shù)的操作。兩個或兩個以上計數(shù)器連用時，可用此信號同步，也可用于與外部某信號的同步。out0、out1、out2：計數(shù)輸出，當計數(shù)器從初值開始完成計數(shù)操作進，out引腳輸出相應的信號。8253的工作方式方式0：減1計數(shù)到0，產(chǎn)生中斷請求信號。方式1：減1計數(shù)到0，產(chǎn)生可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)負脈沖信號。方式2：減1計數(shù)到1，分頻器（速率信號發(fā)生器）。方式3：減1計數(shù)到初值的12，方波發(fā)生器。方式4：減1計數(shù)到0，軟件觸發(fā)產(chǎn)生選通負脈沖信號。方式5：減1計數(shù)到0，硬件觸發(fā)產(chǎn)生選通負脈沖信號。8253

13、方式控制字格式d7 d6d5 d4d3 d2 d1d000 選計數(shù)器001 選計數(shù)器110 選計數(shù)器200 計數(shù)器鎖存01 只讀寫低8位10 先讀寫高8位11 先讀寫低8位 再讀寫高8位000 方式0001 方式1x10 方式2x11 方式3100 方式4101 方式50 二進制計數(shù)1 bcd計數(shù)4.2.5 8259a的內(nèi)部結(jié)構和引腳4.3 硬件電路設計系統(tǒng)原理圖及其說明第五章 軟件設計5.1流程圖及其說明 startyn初始化8255.8253設置中斷向量產(chǎn)生中斷中斷服務子程序led顯示通道2 led顯示通道1讀入檢測值并轉(zhuǎn)換依次取出并顯示百十個位數(shù)值中斷結(jié)束 等待選擇通道 y y n 5.

14、2 源程序及其說明 cs8255 equ 63h cspb equ 61h cmd8255 equ 90h mskload equ 0feh sendword macro dat ;dat=dx local re,bit0,bit1,bit_end push dx push ax push cx mov cx,0000h mov cl,16 re: rol dat,1 jc bit1 bit0: mov al,00h out cspb,al mov al,04h out cspb,al jmp bit_end bit1: mov al,02h out cspb,al mov al,06h ou

15、t cspb,al bit_end: loop re or al,01h out cspb,al pop cx pop ax pop dx endm stack segment stack dw 256 dup(?) stack ends data segment num1 db 0e0h count db 1 data ends code segment ;代碼段 assume cs:code,ds:data start: mov ax,data ; mov ds,ax mov al,cmd8255;初始化8255，a口工作方式0，輸入 out cs8255,al；b組工作方式0，輸出 mo

16、v al,00h out cspb,al mov dx,0b07h ；初始化led顯示單元 sendword dx mov dx,09ffh sendword dx mov dx,0a0ah sendword dx mov dx,0c01h sendword dx mov al,0a4h ；初始化8253芯片 out 43h,al mov al,2eh out 42h,al push ds mov ax,0000h mov ds,ax mov ax,offset irq7；填寫8259的7號中斷矢量入口 mov si,003ch； 地址的偏移量 mov si,ax mov ax,cs mov

17、si,003eh mov si,ax pop ds cli ；關總中斷 in al,21h and al,7fh out 21h,al again: sti ；開總中斷 hlt jmp again irq7: mov al,count dec count jnz exit1 mov al,num1 xor al,80h out cspb,al mov num1,al test al,80h jz abc1 mov dx,0502h sendword dx jmp abc2 abc1: mov dx,0501h sendword dx abc2: mov al,num1 out cspb,al

18、jmp abco exit1: jmp exit abco: mov al,num1 out cspb,al call delay in al,60h out 00h,al mov bl,2 mul bl mov cl,100 div cl xchg al,ah mov dl,ah and dl,0fh mov dh,03h sendword dx sub ah,ah mov cl,10 div cl xchg al,ah mov dl,ah and dl,0fh mov dh,02h sendword dx mov dl,al and dl,0fh mov dh,01h sendword d

19、x mov dx,040fh sendword dx mov dx,060fh sendword dx mov dx,070fh sendword dx mov dx,080fh sendword dx call delay mov count,50h exit: mov al,20h out 20h,al iret delay: push cx mov cx,2000h del1: push ax pop ax loop del1 pop cx ret code ends end start 第六章 系統(tǒng)調(diào)試與使用本次實驗前面時間主要用于熟悉實驗操作平臺，系統(tǒng)調(diào)試時間只花了短短的兩天時間。剛

20、開始我是滿懷信心的想把自己寫好的程序一次運行成功，但結(jié)果卻慘不忍睹，什么功能都沒有，甚至連寫在程序的最前面的那些芯片的初始化操作都沒達到預期的效果，這對我的信心造成極大的沖擊，我翻著書仔細的把程序重新讀了一次 ，希望能發(fā)現(xiàn)出某個錯誤。 但就根據(jù)書本上教的，實在是無錯可查。我不得已把程序一塊一塊的肢解開來，從最基本的做起，看他們能否都實現(xiàn)，最后看能否連接起來運行。 首先，我把最前面的初始化留下來，把后面的主程序及中斷服務子程序都刪去，仍沒有成功，我不得已，再把程序中的8253初始化和8255a的初始化分開調(diào)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們能夠運行，并有相應的輸出結(jié)果顯示。后來我們請教了學長，在他不停的調(diào)試過程中

21、，讓我們學到了很多，首先我們要對我們所做的課題要有一個整體的結(jié)構框圖，那樣思路才比較清晰，而且出現(xiàn)問題后，不應該無從下手或整體動手，而是應該一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)的不停調(diào)試，找出問題所在，然后針對那一環(huán)節(jié)修改程序或者線路圖。在調(diào)試程序時要學會使用逐步調(diào)試，而不是整體的運行。 第七章 收獲、體會 通過本次實驗掌握了微機系統(tǒng)的開發(fā)步驟,可編程并行接口接口芯片8255a、,可編程定時器計數(shù)器8253，中斷控制器8259，adc0809和led的用法，掌握了匯編,程序的設計。本次設計需要熟練掌握匯編語言，熟悉可編程并行接口接口芯片8255a,adc0809,8259a,可編程定時器計數(shù)器8253的內(nèi)部結(jié)構、外部引腳和功能，熟悉led顯示器的結(jié)構及譯碼方式。adc0809芯片輸入選通地址碼a,b,c分別接8255的pb7,pb6,pb5三個端口，當a,b,c為“111”時選通輸入通道in7，通過單次階躍單元的電位器w可以給a/d變換器-5到5v的模擬電壓；當a,b,c為“011”時選通輸入通道in6，通過單次階躍單元的電位器w以及反相器和放大增益為0.5的放大器可以給a/d變換-2.52.5的模擬電壓。8253的通道2定時器用