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显示部分是通过8255单元与数码管显示单元连接来完成的,编写好程序,读取采样的结果,并将结果送到数码管进行显示。
实验的操作如下:
将ADC单元调节到一定值,通过A/D转换以及采样,从给定的端口地址来读取采样值。
再利用8255单元将读取的值送到ADC0809的端口。
利用试验箱的ADCO809单元和发光数码管显示单元,把模拟量的水位,通过转换显示在数码管上。
水位分三个档,当降到最低水位或超出最高水位时自动报警。
调整电位器,即将0809的输出显示在LED显示器上。
关键字:
模拟量,数字量,水库水位,自动报警
1设计任务描述
1.1设计题目
模拟水库水位控制系统设计
(1)水位分三个档,降到最低水位或超出最高水位报警。
(2)调整电位器,将0809的输出显示在LED显示器上。
1.2设计内容
模拟水库水位控制系统是利用阻值变化来代表不同时刻的水库水位变化,经过模数转换单元将水位的模拟量转换为数字量,通过系统总线单元传递给可输入并行接口8255,在数码管上显示出不断变化的水位值。
调整电位器,即将0809的输出显示在LED显示器上,因此,整个系统的设计便完成了。
1.3设计目的
对模拟水库水位设计,有利于满足人们日益增长的物质需求,通过将科学技术应用到水位控制上,从而使得人们真正体会到科学的发展给自己的现实生活所带来的方便的和舒适。
通过对《微型计算机原理及应用》的学习,将课堂所学的知识和实践有机结合起来,初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法,提高分析和解决实际问题的能力。
同时,培养学生查阅专业资料,工具书或参考书,了解有关工业标准,掌握现代设计手段和软件工具,并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。
1.4设计要求
利用微机原理试验箱,电位器输入模拟不同水位状态。
要求:
(2)调整电位器,将0809的输出显示在LED显示器上。
2设计思路
2.1基本思路
本次课程设计的内容为模拟水库水位控制系统设计,利用阻值变化代表水位的不同数值,将变量经模数转换单元传送至8255,通过小灯的亮灭及显示单元的数码管显示出数值,即是当前的水位值,从而实现最低以及最高水位的自动报警。
首先,我认真复习了《微型计算机原理及应用》其中可编程并行接口8255这一节。
我了解到在计算机系统中,CPU和外部设备要进行数据传输,必须采用接口电路来实现。
所谓并行传送方式,就是同时在多根传输线上,数据以字节或字为单位进行传送,在并行传送方式下,外设必须通过并行接口与系统总线相连接,如打印机、A/D转换器、D/A转换器等都通过并行接口与主机相连。
其次,我又学了显示器及其接口这一节。
我知道了在微型机控制系统及数字化仪器中,发光二极管(LED,LightEmittingDiode)和数码显示器的基本原理和基本方法。
最后,我又设置了对最高水位和最低水位的自动报警,并将其数值显示在数码管上,以方便更进一步对模拟水库水位的观测。
2.2设计原理
首先利用电阻的变化来模拟不同的水位值,再由ADC0809转换器将模拟量转化成数字量,再通过8255芯片内部进行水位判断比较,以实现当水位最高及最低时的自动报警。
当水位正常时,LED数码管显示中间水位“2”,同时绿色指示灯亮;
当水位最低时,LED数码管显示最低水位“1”,同时绿色指示灯亮并闪烁;
当水位最高时,LED数码管显示最高水位“3”,同时红色指示灯亮并闪烁。
这样,模拟水库水位的基本流程已经初步实现。
2.3设计环境与器材
(1)PC机一台
用于对程序的编译测试等,同时还需要对实验设备进行控制,提供整个程序所需的主架。
(2)微机原理实验箱一台。
此设备必须能提供8255、A/D转换单元和数码管等必要芯片。
能通过接受PC机传来的信息,显示出相应的功能,以支持某一过程水位值显示的实现。
(3)导线若干条。
用于电路和芯片之间的连接。
3接线图
系统的连线图主要由四个部分构成。
8255并口控制器、A/D转换单元ADC0809、小灯,数码管显示单元及系统总线构成,实现最低以及最高水位的自动报警。
如下图所示:
4流程图
主程序的流程图是对整个程序的逻辑的图像表示。
具体流程如下图所示:
5模拟水库水位设计程序
利用电阻的变化来模拟不同的水位值,再由ADC0809转换器将模拟量转化成数字量,再通过8255芯片内部进行水位判断比较,以实现当水位最高及最低时的自动报警。
SSTACKSEGMENTSTACK;
段定义伪指令
DW64DUP(?
)
SSTACKENDS
DATASEGMENT
VALUEDB?
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVDX,0640H;
启动AD采样
MOVAL,09H
OUTDX,AL
CALLDALLY
INAL,DX;
读AD采样结果
MOVVALUE,AL;
将结果送变量
MOVAL,82H;
控制字(B口输入,A、C口输出)
MOVDX,0606H;
控制字寄存器
OUTDX,AL;
写入控制字
MOVAL,VALUE
CMPAL,0FFH;
与最高值比较
JEYY;
相等跳到YY
CMPAL,02H
JEUU
CMPAL,00H;
与最低值比较
JEOO;
相等跳到OO
MOVAL,02H
MOVDX,0604H;
指向PC口
写PC口控制小灯状态
MOVDX,0600H;
指向PA口
MOVAL,5BH
数码管显示“2”
JMPSTART;
循环程序
YY:
MOVAL,0F0H
MOVDX,0604H;
OUTDX,AL
CALLDALLY1;
启动延时
MOVAL,00H
OUTDX,AL
MOVDX,0600H
MOVAL,4FH;
数码管显示“3”
OUTDX,AL
JMPSTART
UU:
MOVAL,02H
MOVDX,0604H
MOVAL,05BH
OO:
MOVAL,01H
MOVDX,0604H;
CALLDALLY1
CALLDALLY1
MOVAL,06H
OUTDX,AL;
数码管显示“1”
DALLY:
PUSHCX;
延时程序
PUSHAX
MOVCX,100H
A5:
MOVAX,0800H
A6:
DECAX
JNZA6;
不等于0跳到A6
LOOPA5;
循环指令(100H次)
POPAX
POPCX
RET
DALLY1:
PUSHCX;
A7:
MOVAX,0F00H
A8:
JNZA8
LOOPA7
CODEENDS
ENDSTART
6主要芯片介绍
6.1模/数转换器芯片ADC0809
6.1.1ADC0809芯片的引脚简介
DO~D7——输出数据线;
IN0~IN7——8路模拟电压输入端;
ADDA,ADDB,ADDC——路地址输入,ADDA最低位,ADDC最高位;
START——启动信号输入端,下降沿有效;
ALE——路地址锁存信号,用来锁存ADDA~ADDC的地址输入,上升沿有效;
EOC——变换结束状态结束信号,高电平表示一次变换已结束;
OE——读允许信号,高电平有效;
CLK——时钟输入端;
V(+),V(-)——参考电压输入端;
VCC——电源输入;
GND——接地。
ADC0809的一个显著特点是,其芯片内部集成了一个8选1的模拟门,且利用ADDA~ADDC三个信号的编码来选择相应的模拟输入。
由于ADC0809输出数字信号是经由OE控制的三态门完成的,故ADC0809可以直接与系统总线连接,占用8个接口地址。
它也可以像AD574那样经可编程并行接口8255与总线连接。
6.1.2ADC0809内部结构
图6.1.2ADC0809内部逻辑框图
如图6-3-2,ADC0809具有8个通道的模拟输入线(IN0~IN7),可在程序控制下对任意通道进行A/D转换,获得8位二进制数字量(D7~D0)。
模拟输入部分有8路多路开关,可由3位地址输入ADDA、ADDB、ADDC的不同组合来选择,ALE为地址锁存信号,高电平有效,锁存这三条地址输入信号。
主体部分是采用逐次逼近式的A/D转换电路,由CLK控制的内部电路的工作,START为启动命令,高电平有效,启动ADC0809内部的A/D转换,当转换完成,输出信号EOC有效,OE为输出允许信号,高电平有效,打开输出三态缓冲器,把转换后的结果送DB。
工作过程:
当模拟量送至某一输入通道INi后,CPU将标识该通道编码的三位地址信号经数据线或地址线输入到ADDC、ADDB、ADDA引脚上。
地址锁存允许ALE锁存这三位地址信号,启动命令START启动A/D转换。
转换开始,EOC变低电平,转换结束,EOC变为高电平。
EOC可作为中断请求信号。
转换结束后,可通过执行IN指令,设法在输出允许OE脚上形成一个正脉冲,打开三态缓冲器把转换的结果输入到DB,一次A/D转换便完成了。
6.2可编程并行接口8255
6.2.18255引脚及功能
8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片,它具有A、B、C三个并行接口,并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。
CPU和接口之间的数据传送总是并行的,即可以同时传递8位、16位、32位等。
用+5V单电源供电,能在以下三种方式下工作:
方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。
8255的内部结构及引脚如图6.2.1所示:
图6.4.18255内部结构及引脚
图6.2.18255内部结构及引脚
具体的各引脚功能如下:
D0~D7为双向数据信号线,用来传送数据和控制字。
RD为读信号线,与其它信号线一起实现对8255接口的读操作通常接系统总线的IOR信号。
WR为写信号线,与其它信号一起实现对8255的写操作,通常接系统总线的IOW。
CS为片选信号线,当它为低电平(有效)时,才能选中该8255芯片,也才能对8255进行操作。
、
A0,A1为口地址选择信号线。
8255内部有3个口;
A口,B口,C口,还有一个控制寄存器,它们可由程序寻址。
通常A0,A1分别接系统总线A0和A1,它们与CS一起来决定8255的接口地址。
RESET为复位输入信号。
此端上的高电平可使8255复位。
复位后,8255的A口,B口,C口均被定为输入状态。
PA0~PA7为A口的8条输入输出信号线。
PB0~PB7为B口的8条输入输出信号线。
PC0~PC78条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线,也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线。
6.2.28255的工作方式
8255有三种工作方式:
方式0、方式1和方式2。
:
方式0——基本输入/输出
在此工作方式下,每个口都作为基本的输入输出口,C口的高4位和低4位以及A口和B口都可独立地设置为输入口和输出口。
在此工作方式下,定义为输出的口均可锁存数据,而定义为输入的口则无锁存功能。
而且,在方式0之下,C口还有按位置位和复位功能。
在方式0下,8255的16种输入输出组合如下表。
方式1——选通输入/输出
此工作方式下,三个端口分为A、B两组,A、B两个口仍用作数据输入输出口,而C口分成两部分,分别作为A口和B口的联络信号。
在8255A中,联络信号是3位,两个数据口,共用去C口的6位,剩余的两位仍可作为数据位使用。
方式1下A口B口均为输出,C口提供的信号功能如下:
OBF:
为输出缓冲器作用,低电平有效;
ACK:
为外设响应信号,低电平有效;
INTR:
为中断请求信号,高电平有效;
INTE:
为中断允许状态。
方式1下A口B口均为输入,C口提供的信号功能如下:
STB:
为低电平有效的输入选通信号;
IBF:
为高电平有效的输入缓冲满信号;
方式2——双向选通输入/输出
此工作方式只限于A组使用,它用A口的8位数据线,用C口的5位进行联络。
工作时输入输出都能被锁存。
当A口工作在方式2时,B口可以在方式0或方式1工作。
8255的初始化。
6.2.3方式控制字及状态字
在应用过程中,可以利用软件编程来指定8255的工作方式,即只要将不同的控制字装入芯片中的空置字寄存器,便可以确定8255的工作方式。
8255的控制字由8位二进制数构成。
8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图6-4-2所示:
图6.2.3置位/复位控制字格式
6.2.48255的寻址
8255占外设编址的4个地址,即A口,B口,C口和控制寄存器各占一个外设接口地址。
对同一个地址分别可以进行读写操作。
例如,读A口可将A口的数据读出;
写A口可将CPU的数据写入A口并输出。
总结
一周转瞬即逝,我们设计的题目是模拟水库水位控制系统设计,虽然看上去很简单,但这简短的设计内容并不是全部的,更复杂、更有挑战性的内容等待着我们。
而这些都是通过大量的查阅和搜集而得来的,都是我们很宝贵的信息。
因此我们每个人都认真的对待这个课程设计的每一个细节。
刚拿到题目的时候我们真的不知道该如何下手,虽然以前也做过各种课程设计,但像这么贴合生活实际的课题还是第一次,正因如此我产生了更大的兴趣,每天在网上和图书馆里查阅资料,通过自己的探索终于还是把这个程序做出来了。
在程序设计的过程中,大家相互探讨、帮助,老师细心的指导,最终做出了自己心中完美的程序。
回顾这周的课程设计,我有很多感触,从我们拿到题目到完成整个设计,从理论到实践,在这一周的实践里,也经历了很多,在设计的同时不仅巩固了以前所学过的知识,而且感受到了自己劳动的成果,真的很欣慰。
通过这次课程设计使我们懂得了知识的重要,但仅仅学习书本上的知识是远远不够的,只有把所学的知识与实践相结合,从知识中得出结论,应用到实践才能为社会服务,从而巩固和提高自己的运用知识能力和动手操作的能力。
在设计中发现自己还有很多不懂的地方,我虚心向老师和同学请教,老师的孜孜不倦,同学的耐心解答,让我对以前学过的知识有了更深刻的理解,掌握的更加牢固。
这短短一周的设计,让我把以前的知识又复习了一遍。
在设计过程中我们也遇到了很多不懂的编程问题,但经过老师的讲解,我们已经都解决了,顺利的完成了这次课程设计。
我们一起研究、分析程序中存在的问题,不断的调试、运行,将所有的问题都解决了。
以此我们也明白了,团结就是力量,如果我们各自为战,谁都不能在短时间内将程序完成。
总之,这次课程设计给我的收获很大,不仅仅是对我们所学知识的深化、巩固,也是对我们能力和意志的考验。
虽说时间很短,却使我感受颇深。
致谢
一周的课设转眼间就过去了,现在一回想起来收获还是蛮大的。
要是没有老师耐心的的指导,我们恐怕没有想象中那么顺利。
老师细致耐心的解答我在设计过程中遇到的疑难,对每一个问题都细心讲解并引申向更深、更广的知识面,对进程的每一步都密切关注,还指导我查阅了相关的学术资料和文献,使我开阔了眼界,在对知识总结和梳理的同时还提高了检索资料、自我学习的能力。
老师不仅在学识方面是我学习的典范,而且在品德修养方面也同样是我的榜样。
老师对待学术的科学严谨态度、解答问题时的细心不倦风范都是我以后学习道路上的一笔宝贵精神财富。
在设计过程中,我也得到了同学的帮助,他们对我论文的完成提出了宝贵的意见。
谨此向所有在论文完成过程中给予我指导和帮助的老师、同学致以我最诚挚的谢意,您的帮助和教诲将是我一生享用不尽的财富,指导着我前进的方向。
在这里请接受我诚挚的谢意!
老师,您辛苦了!
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参考文献
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清华大学出版社,2001
[2]邹逢兴.微型计算机原理与接口技术实验指导.北京:
清华大学出版社,2009
[3]赵全利,吕建平,邹雪艳.微型计算机原理及接口技术.北京:
机械工业出版社,2009
[4]何宏.微型计算机原理与接口技术.陕西:
西安电子科技大学出版社,2009
[5]西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接口技术实验教程.2005
[6]西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接口技术用户手册.2005
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