上位機下位機串口通信

大連海事大學課程設計報告課程名稱：計算機微機原理課程設計成員：成員1：2220133293范凱鋒成員2：2220132642唐紹波成員3：2220130079曹曉露設計時間：2016年3月7日至3月18日一、微機原理課程設計報告考核記錄及成績評定題目雙機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計完成的主要工作基本功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，雙機通信和基本形式的數(shù)據(jù)顯示。其中下位機用數(shù)碼管顯示（或液晶屏）顯示。具體實現(xiàn)要求：（1）上位機發(fā)送一個啟動命令（自己定義命令的格式和內(nèi)容）給下位機；（2）下位機接收到啟動命令后開始采集1路模擬量數(shù)據(jù)（用電位器模擬實現(xiàn)）和1路開關量數(shù)據(jù)，并將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量在數(shù)碼管（或液晶屏）上實時顯示，然后把模擬量數(shù)據(jù)和開關量數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機；（3）上位機接收到數(shù)據(jù)后在顯示器上顯示。成員分工成員曹曉露進行資料的搜集，下位機的連線和程序的調(diào)試，成員范凱鋒負責實驗代碼的編寫以及相應流程圖，成員唐紹波進行實驗報告的撰寫及相關畫圖。綜合評語（設計方案、實踐環(huán)節(jié)、問題解答、設計報告）成績范凱鋒唐紹波2220133293范凱鋒唐紹波22201326422220130079曹曉露微機原理課程設計報告微機原理課程設計報告WTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設計任務與要求1\o"CurrentDocument"1.1課程設計題目1\o"CurrentDocument"1?2課程設計的背景1\o"CurrentDocument"1?3課程設計的目的1\o"CurrentDocument"1.4課程設計的意義11.5設計任務………1設計方案2參數(shù)采集和傳輸設計………………2參數(shù)顯示設計……2模擬信號采樣設計…………………22.4硬件研制過程……2TOC\o"1-5"\h\z?詳細設計3硬件系統(tǒng)框圖與說明………………3硬件設計………4\o"CurrentDocument"3.3軟件主要模塊流程圖與說明7?設計結(jié)果及分析8成員分工及工作情況9成員分工………9工作情況………9實驗總結(jié)………9參考文獻………9附錄……………10微機原理課程設計報告微機原理課程設計報告一、設計任務與要求課程設計題目雙機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計課程設計的背景二十一世紀是信息化高速發(fā)展的世紀，產(chǎn)業(yè)的信息化離不開微型計算機的支持。微型計算機的進步是推動全球信息化的動力。因此在二十一世紀掌握微型計算機接口技術是十分有必要的。本次課題是雙機參數(shù)采集系統(tǒng)設計，這次課題旨在通過自己對所需功能芯片的設計與實現(xiàn)來鞏固以前所學的微機原理課程知識，同時也提高動手實踐的能力，還有為將來進行更大規(guī)模更復雜的開發(fā)積累經(jīng)驗。隨著軟件規(guī)模的增長，以及隨之而來的對軟件開發(fā)進度和效率的要求，高級語言逐漸取代了匯編語言。但即便如此，高級語言也不可能完全替代匯編語言的作用。1.3課程設計的目的《微機原理與匯編語言》是一門實踐性和實用性都很強的課程，本次課程設計是在課程學習結(jié)束后，為使學生進一步鞏固課堂和書本上所學知識，加強綜合能力，充分理解和運用所學到的知識，通過簡單的應用系統(tǒng)的設計，提高系統(tǒng)設計水平，啟發(fā)創(chuàng)新思想。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。課程設計的意義通過課程設計加深理解課堂教學內(nèi)容，培養(yǎng)了我們資料搜集和匯總的在能力以及總體設計和方案論證的意識，鍛煉了我們硬件、軟件設計與開發(fā)的綜合能力，提高了我們軟件和硬件聯(lián)合調(diào)試的能力，使我們掌握了相關測量儀器和相關開發(fā)軟件以及仿真軟件的使用方法，掌握計算機接口技術的基本應用方法。也掌握了常用接口電路的設計，掌握8255A、8253、8259A、8250A、ADC0809、DAC0832等接口芯片的應用和編程方法，進一步熟悉匯編語言的語法和編程技巧，以及雙機通訊所用到的理論基礎。設計任務雙機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計，制定適當?shù)耐ㄐ艆f(xié)議包括命令編碼，數(shù)據(jù)編碼格式，通信速率、采樣周期、校驗方式等；模擬信號輸入：可用實驗箱上的電位器模擬。每路模擬量/開關量信號的采樣時間為0.5s，即每秒采樣2次。通信接口：自選（推薦串口）、設計方案2.1參數(shù)采集和傳輸設計下位機通過74LS244采集1路開關量，模擬量由電位器產(chǎn)生，從ADIN0輸入，通過串口8250發(fā)送給上位機2.2參數(shù)顯示設計模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號下位機的數(shù)碼管上顯示，發(fā)送到PC機的數(shù)據(jù)通過串口工具顯示2.3模擬信號采樣設計通過8253定時觸發(fā)8259中斷，以達到定時采樣的目的，0.5秒采樣一次。2.4硬件研制過程（1）整個硬件系統(tǒng)劃分為7個功能單元電路，包括：定時采樣（8253），查詢功能（244），模數(shù)轉(zhuǎn)換（0809），數(shù)據(jù)傳輸（8255，8250），數(shù)字顯示（數(shù)碼管），模擬量顯示（示波器）（2）系統(tǒng)所選用各芯片的工作方式如下：?8255的工作方式：B口方式0輸入■8253的工作方式：計數(shù)器1,方式3（方波發(fā)生器），計數(shù)初值3750，其時鐘接clk3；計數(shù)器2，方式3，計數(shù)初值100,其時鐘接outl■8250的工作方式：無奇偶校驗，8個數(shù)據(jù)位，一個停止位■8259的工作方式：上升沿觸發(fā)，一般嵌套，自動結(jié)束中斷（3）系統(tǒng)邏輯電路圖如下：圖2-1系統(tǒng)邏輯電路圖

三、詳細設計3.1硬件系統(tǒng)框圖與說明□KJKJVA￡JCS<j^ANDEOCANI^JriK0<lKj(TU(ItJCLK-ICSSMtJ8253(LKO?csS2J5VA□KJKJVA￡JCS<j^ANDEOCANI^JriK0<lKj(TU(ItJCLK-ICSSMtJ8253(LKO?csS2J5VAPBPC€S?1-I[KOCS82^IN<i圖3-1硬件系統(tǒng)框下位機：8255：PB口，都選用方式0。下位機的采集轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過8250傳到上位機，上位機接收到數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過8250回送到下位機。8253：完成定時采樣的功能，采樣周期為0.5s。8259A：用于0.5s觸發(fā)中斷。0809：完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能。8255B口：查詢EOC狀態(tài)，判斷是否轉(zhuǎn)換完畢。硬件設計3.2.1A/D轉(zhuǎn)換的基本原理A/D轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號可以有8位、10位、12位和16位等。A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理主要有以下三種方法：逐次逼近法、雙積分法、電壓頻率轉(zhuǎn)換法。A/D轉(zhuǎn)具有如下幾個技術指標：1）分辯率指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2、的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。2）轉(zhuǎn)換速率是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速AD,逐次比較型AD是微秒級屬中速AD，全并行/串并行型AD可達到納秒級。米樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于米樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬次。3）量化誤差由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。4）偏移誤差輸入信號為零時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。5）滿刻度誤差滿度輸出時對應的輸入信號與理想輸入信號值之差。6）線性度實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。3228253定時器/計數(shù)器電路（1）電路原理該電路由1片8253組成，8253的片選輸入端插孔CS8253,數(shù)據(jù)口，地址，讀寫線均已接好，T0、T1、T2時鐘輸入分別為8253CLK0、8253CLK1、8253CLK2。定時器輸出,GATE控制孔對應如下：OUTO、GATEO、0UT1、GATE1、0UT2、GATE2、CLK2。原理圖如下：注：GATE信號無輸入時為高電平圖3-28253定時器/計數(shù)器電路原理圖3.2.38250串口接口電路（1）電路原理該電路由一片8250，一片MAX232組成，該電路所有信號線均已接好。原理圖如下：vccGND85883S8SINS世S3rrvixte電Ex:-3SKI口EO'E'-o'￡.0￡因V自-C1總出QGn<aSOUTVCC卜紅ggJ;vccGND85883S8SINS世S3rrvixte電Ex:-3SKI口EO'E'-o'￡.0￡因V自-C1總出QGn<aSOUTVCC卜紅ggJ;■Cl-C2-T1INHOUTT2INT2OUTR1OUTR1INR2OUTR2IN6_z圖3-38250串行接口電路原理圖3.2.48259A中斷控制電路trGND:CIOicn81OZOFL19（1）電路原理CS8259是8259芯片的片選插孑L,R0?IR7是8259的中斷申請輸入插孔°DDBUS是系統(tǒng)8位數(shù)據(jù)總線。NT插孔是8259向8086CPU的中斷申請線,NTA是8086的中斷應答信號。

圖3-48259中斷控制器電路原理圖3.2.5硬件系統(tǒng)地址分配說明下位機：CS0:0809CS1：CS244CS2：CS273CS4：8253CS5：82593.3軟件主要模塊流程圖與說明下位機工作流程圖：AL=1?啟動ADCOeO^CALLdisp且CALLsendU開始二＞AL=0,幵中斷調(diào)用「ec収讀74LS244的幵關量數(shù)據(jù)到AL且CALLsend初始tt：8259A,8253,8255四、設計結(jié)果及分析Ilj；SSC0I3.2（作者=聶小猛（丁?。鱑http://m.?cu51.cob,—匚叵］區(qū)TOC\o"1-5"\h\z00390039003A00390039003A00380039003800390039003800390039a00390039003900390039003A00390039003A0038003900380039003A00390039003A003A003900380039003A0039003900390039003900380039003A0039003900390039003900380039003A0039003900390039003A00390039003A0039003900390039003800390039003A003800390039003900390039003A00390039003A0039003900390039003A00390039003A003900380039003900390039003A0039003900380039003A00390039003A00380039003900390039003900390038003A00380039003900390039003A0039003900390039003A00390039003A003900390039003A00380039003A0039003900390039003900390039003A003900390039003'd0039003800390039003'd0039003900390039003'd003A00390038003'd003900380039003A0038003900390039003A003'd0039003A0039003'd0039003900390038003'd003A003900390039003'd00390038003900390039003900390039003A003900390038003A0039003A003900390039003900380039003A0039003900390038003900380039003A00380039003900390038003900390039003A003800390039003900390039003A0039003800380039003A00390039003900390039003900390039打開文件|閡軽發(fā)送文件|保存窗口|清除窗口||7HE癌示串口號冋Ml二|@關閉串口|幫助擴展|波特率數(shù)據(jù)位停止位校驗位疣控制9600T廠DTR廠定時發(fā)送廠冋發(fā)送字符串輸入框-RTS1000崗次煩迎使用專業(yè)串口調(diào)試工具SSCOM!作者：聶小猛CT?。┳钚掳姹鞠螺d地址：http：//www.mcuS/dowriload7sscom.r：±r歡迎提出您的建諛？8T1T廠發(fā)送新行NoneT二炭諾二二INoneTrS：1R：620C0M1已打開9600bps81CTS=ODSR=1RLSD=1五、成員分工及工作情況5.1成員分工1人進行資料的搜集，下位機的連線和程序的調(diào)試,1人負責實驗代碼的編寫以及相應流程圖，1人進行實驗報告的撰寫及相關畫圖。5.2工作情況(1)模擬信號輸入：1路模擬信號每路模擬信號的米樣時間為0.5s，每秒米樣2次。通信接口：上位機與下位機間用串行通信接口(4)編程語言：匯編語言(5)遇到的問題和解決的方法；問題1：對實驗臺各部件之間的關系以及各部件的功能和編程不熟悉解決方法：查看以前做過的實驗和教科書，熟悉各部件的功能及編程問題2：發(fā)送一次啟動命令，顯示一次數(shù)據(jù)解決方法：通過畫流程圖，把接受啟動命令的程序放到開中斷之前5.3實驗總結(jié)本次微機原理課程設計給我們了充分的時間再一次鞏固微機原理及接口技術的相關知識。設計的過程即使將書本理論知識運用到實踐中，讓我們對各個芯片如8259A、8255A、8253,ADC0809,DAC0832,cs244等有了更全面的認識。我們首先對整個系統(tǒng)進行大致的分析，畫出程序流程圖，依照思路將試驗臺的硬件連接完畢后,對軟件部分進行了詳細的編寫及調(diào)試,最終達到理想的效果。在學習設計的過程中,逐步消解了我們學習上的盲點,受益匪淺,收獲頗多,從中也發(fā)現(xiàn)了自己許多的不足和需要改進的地方。通過近兩周的努力,我們完成了本學期微機原理的課程設計。在設計的過程中遇到了不少的困難,通過相互討論、查看書籍、搜索網(wǎng)絡、請教同學和老師,最終所遇到的問題都得到了圓滿的解決方案。課程設計的任務提高了我們發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的能力。理論與實踐之間永遠是存在著一定差距的,要把理論知識充分靈活地運用于實踐是需要實踐經(jīng)驗和牢固的理論基礎的。六、參考文獻.錢曉捷,陳濤.16/32位微機原理,匯編語言及接口技術(第2版).北京：機械工業(yè)出版社,2005.微機原理實驗指導[3].EL-MUT-III單片機/微機實驗系統(tǒng)Techshine使用說明及實驗指導書北京精儀達盛科技七有限、公司附20錄15附錄一：下位機程序con8279equ0492hdat8279equ0490hassumecs:codecodesegmentpublicorg100hstart:jmpstart1segcoddb3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71hstart1:cli;中斷系統(tǒng)未初始化，先關中斷movdx,04f0hmoval,00010011B;邊沿觸發(fā)，單片，寫ICW4outdx,almovdx,04f2hmoval,80h;中斷類型號80h-87houtdx,almoval,00000011B;一般嵌套，自動結(jié)束中斷，無緩沖outdx,almoval,0outdx,al;OCW1,開放中斷movax,0movds,ax;中斷向量表位于內(nèi)存最開始的1KB,段地址為0movsi,200h;初始化中斷向量表，80H*4=200Hmovax,offsetint0movds:[si],axaddsi,2movds:[si],100h;代碼段短地址100hmovbx,0480hmovdx,bxadddx,06hmoval,80houtdx,almovdx,bxmovax,0choutdx,axadddx,2movax,0houtdx,ax;初始化8250;000ch9600,clk=4.77MHZ/4;AL=4770000/16/9600/4=8adddx,4movax,03houtdx,ax;LCRagain;nope,8bit,1stopmovdx,bxadddx,2;InterruptEnableregistermovax,0outdx,axmovdx,04d6h;初始化8353,CS3moval,01110110B;寫控制字，計數(shù)器1,先寫低字節(jié)再寫高字節(jié)，二進制，方式3outdx,almovax,3750movdx,04d2houtdx,almoval,ahoutdx,almovdx,04d6hmoval,10010110Boutdx,almovdx,04d4hmoval,100outdx,almovdx,04b6h;初始化8255，CS1moval,1OOOOO1OB;B口方式0,輸入outdx,alone:callrecvcmpal,'s'jnzonemoval,0four:stiwaiting:cmpal,1;dest－srcjnzwaitingmovdx,04e0h;74LS244,CS4inal,dxandal,01hmovah,0callse