微机原理课程设计 温度采集系统报告.docx
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微机原理课程设计温度采集系统报告
《微机原理及接口技术》
课程设计报告
题目:
温度采集系统软硬件设计
学院:
中北大学信息与通信工程学院
专业:
通信工程
小组成员:
指导教师:
张丕状辛洁
日期:
2011年6月10日
目录
1、设计目的…………………………………………………3
2、所用元器件…………………………………………3
3、设计内容及步骤………………………………………3
3.1设计要求……………………………………………3
3.2任务分工……………………………………………3
3.3系统总体方案………………………………………4
4、软件模块设计…………………………………………4
4.1温度采集及转换模块………………………………4
4.2温度显示子程序流程图……………………………5
4.3系统总流程图……………………………………6
4.4系统总程序………………………………………7
5、硬件模块设计………………………………………11
5.1温度采集处理模块…………………………………11
5.2A/D转换模块……………………………………12
5.38088的工作原理……………………………………14
5.4并行接口8255模块…………………………………16
5.5LED显示模块…………………………………………19
6、心得体会…………………………………………………20
7、参考文献…………………………………………………21
附:
温度采集系统总电路图
1、设计目的
1)查资料了解8255A和ADC0809A/D转换器的工作原理
2)原理图设计,用PROTEL画出原理图
3)软件设计,给出流程图及源代码并加注释
2、所用元器件
1)温度传感器LM3555)CPU8088
2)放大器LM301A6)数字显示器LED
3)A/D转换器ADC08097)电阻
4)可编程并行接口8255A8)电容
3、设计内容及步骤
3.1设计要求
以8088CPU为核心设计一个温度采集系统,系统可以实现一路温度的采集,在3位LED显示器上显示当前温度。
本设计所用器件主要有传感器,A/D转换器,8088CPU,可编程并行接口8255,LED显示器等。
首先传感器把所测的温度转换为电压,输入A/D转换器中进行转换,然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来。
3.2任务分工
3.3系统总体方案
按照设计要求,我们选择温度传感器LM335,A/D转换器ADC0809,把温度传感器采集过来的电压信号放大后直接传给A/D转换器,然后通过8路数据接入8255可编程芯片,经微处理器8088处理后输出,通过LED显示当前采集的温度值。
图3-1系统框图
4、软件模块设计
程序的主要功能是负责温度的转化,读出处理并实现在LED上实时显示。
4.1温度采集及转换模块
传感器把所测的温度转换为电压信号,放大后输入A/D转换器中进行转换。
流程图如下:
图4.1温度采集及转换模块流程图
4.2温度显示子程序流程图
得到的二进制数通过8路数据接入8255可编程芯片,经微处理器8088处理后输出,通过LED显示当前采集的温度值。
流程图如下:
Y
N
图4.2温度显示子程序流程图
4.3系统总流程图
图4.3系统总流程图
4.4系统总程序
DATASEGMENT
BUF1DB?
BUF2DW?
BUF3DW?
LEDDB28H,32H,1EH,14H,0AH,2DH,46H,50H,3CH,64H
DATAENDS
STACKSEGMENGT
STA1DW?
STACKENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,ES:
DATA,SS:
STACK
EN_8255PROCNEAR;以下是数据采集部分
MOVDX,37BH
MOVAL,91H;A,B,C均为方式0,A入B出CL入
OUTDX,AL
RET
EN_8255ENDP
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX;初始化数据段
MOVES,AX;初始化附加段
MOVAX,STACK
MOVSS,AX;初始化堆栈段
LEASI,BUF1;将BUF1的物理地址给了SI
CALLEN_8255;调用初始化8255程序
MOVBL,0;通道号,初始指向第0路
MOVCX,1;共采集1次
AGAIN:
MOVAL,BL
MOVDX,379H;送通道地址(B口)
OUTAX,AL
ORAL,10H;AL中的bite4置1,其余位不变
OUTDX,AL;送ALE信号(上升沿)
ANDAL,0EFH;AL中bite4置0,其余位不变
OUTDX,AL;输出START信号(下降沿)
NOP;空操作等待转换
MOVDX,37AH;C口
WAIT1:
INAL,DX;读EOC状态
ANDAL,0H ;最低位清0,其余位不变
JZWAIT1;若EOC为低电平则等待
MOVDX,379H;B口
MOVAL,BL
ORAL,20H;AL中的bite5置1,其余位不变
OUTDX,AL;EOC端为高电平则输出读允许信号
OE=1
MOVDX,378H ;A口
INAL,DX;读入转换结果
MOV[SI],AL;把转换的数字量送存储器
MOVDX,379H ;B口
MOVAL,0
OUTDX,AL;若完成数据采集则回到初始状态
START2:
MOVAX,[SI];以下程序是把二进制转化为压缩
BCD码
LEASI,BUF2
LEADI,BUF3
XORDX,DX;将DX清0
MOVCX,OAH;基数10
DIVCX
CMPAL,0;商=0?
JNZNEXT1;不相等则跳到NEXT1
MOV[DI],AL;相等就存结果
NEXT1:
MOV[DI],DL
DIVCX
CMPAL,0
JNZNEXT2
INCDI
MOV[DI],AL
NEXT2:
MOVDL,0
DIVCX
INCDI
MOV[DI],DL
INCDI
MOV[DI],AL
DON:
MOVAX,[DI+1];这小段是把扩展二进制转化为压缩
BCD码
MOVCF,0
MOVCL,4
ROLAX,[DI] ;不带CF的循环左移
ADCAX,[DI]
ADDDI,2
MOVDX,[DI]
SALDX,CL ;数据逻辑左移
MULDX,10H
ADCDX,AX
MOV[DI],DX
RET
DISP1:
PROCNEAR;这段是显示子程序
LEABL,LED
MOVAL,[DI]
LEABX,TAB
XLATTAB
CMPAL,BL
JNZDISP3
OUT0FF01H
DISP3:
INCDI
JMPDISP1
TAB28H,32H,1EH,14H,0AH,2DH,46H,50H,3CH,64H,00H,40H
REP
START3:
MOVDX,0FF03H;以下是温度实时显示部分
MOVAL,91H
OUTDX,AL
DON:
MOVDX,FF00H
INAL,DX ;A口输入
JNZDON
MOVDX,0FF01H
CALLDISP1;调用显示子程序
OUTDX,AL
CALLDELAY;调用延时子程序
EXIT:
MOVAH,4CH
INT21H
DELAY:
PROCNEAR;延时子程序
MOVCX,150000
DELAY1:
LOOPDELAY1
REP
CODEENDS
ENDSTART
5、硬件模块设计和原理图
系统底层电路的功能主要包括:
温度测试及其相关处理,实时显示温度信息。
5.1温度采集处理模块
本设计所选的温度传感器为LM335系列电压输出集成温度传感器,此传感器的工作温度范围为-10~100摄氏度,作为一个电压源,当工作电流在0.4~5mA范围内变化时,并不影响传感器的性能,因为它的动态电阻小于1欧姆,如果在25摄氏度下标定,在100度宽的温度范围内误差小于1摄氏度,具有良好的输出线性。
它的工作原理图如图4.1所示:
图5.1电压型集成温度传感器原理图
图5.2温度传感器电路图
5.2A/D转换模块
本模块采用ADC0809进行转换,ADC0809包括一个8位的逼近型的ADC部分,并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。
用它可直接输入8个单端的模拟信号,分时进行A/D转换,在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛。
5.2.1ADC0809的主要技术指标
8通道(8路)输入,8位字长,逐位逼近型,转换时间100μs内置三态输出缓冲器
5.2.2ADC0809的主要引脚功能
D7~D0:
输出数据线(三态)EOC:
转换结束状态输出
IN0~IN7:
8通道(路)模拟输入OE:
输出允许(打开输出三态门)
ADDA、ADDB、ADDC:
通道地址CLK:
时钟输入(10KHz~1.2MHz)
ALE:
通道地址锁存START:
启动转换
图5.3ADC0809引脚图
图5.4A/D转换电路图
5.38088CPU的工作原理
5.3.18088CPU的主要技术指标
分辨率:
8位
单电源:
+5V
总的不可调误差:
±1LSB
转换时间:
取决于时钟频率
模拟输入范围:
单极性0~5V
时钟频率范围:
10KHZ~1280KHZ
5.3.28088CPU的主要引脚功能
8088CPU采用DIP40(双列直插40脚)封装,为了减少引脚数,部分引脚采用分时复用方式,即在不同时间传送不同的信息;还有一些引脚的功能因CPU的工作方式(最小方式/最大方式)的不同而不同。
地址总线和数据总线:
地址和数据分时使用引脚,共占20根引脚。
20根地址总线,用于输出CPU要访问的内存单元(或I/O端口)的地址,为三态输出信号;(与数据和状态线复用)
16根数据总线,用来在CPU与内存(或I/O端口)之间传送数据,为三态双向信号。
(与低16位地址线复用)
AD15~AD0——地址/数据总线A19/S6~A16/S3——地址/状态线
图5.58088CPU引脚图
控制总线:
MN/MX——工作方式选择控制线,用来控制8088的工作方式。
MN/MX接+5V,最小方式,由8088提供系统所需要的全部控制信号,用来构成单处理机系统;MN/MX接地,最大方式,系统部分总线控制信号由专用的总线控制器8088提供,该方式用于多处理机系统。
与工作方式无关的控制线:
RD——读控制信号READY——准备好信号
RESET——复位信号INTR——可屏蔽中断请求
NMI——不可屏蔽中断请求TEST——测试信号
BHE/S7——数据总线高8位允许/状态S7信号
MN/MX——工作方式选择ALE——地址锁存允许
DEN——数据传送允许DT/R——数据发送/接收信号
M/IO——存储器/输入输出选择信号WR——写控制信号
INTA——中断响应信号HOLD——总线请求信号
HLDA——总线响应信号LOCK——总线锁定信号
RQ/GT1和RQ/GT0——总线请求响应CLK——时钟信号
Vcc——电源(输入)接+5V电源GND——地线
5.4并行接口8255模块
5.4.18255引脚功能
RESET——复位输入线
CS——片选信号线
WR——写入信号
D0~D7——三态双向数据总线
PA0~PA7——端口A输入输出线
PB0~PB7——端口B输入输出线
PC0~PC7——端口C输入输出线
A0~A1——口地址选择信号线
图5.68255A引脚图
5.4.28255的工作方式
8255A有三种工作方式,用户可以通过编程来设置。
方式0――简单输入/输出――查询方式;A,B,C三个端口均可,最为常用。
方式1――选通输入/输出――中断方式;A,B,两个端口均可。
方式2――双向输入/输出――中断方式。
只有A端口才有。
方式0为一种简单的输入/输出方式,没有规定固定的应答联络信号,可用A,B,C三个口的任一位充当查询信号,其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。
即:
PA0—PA7,PB0—PB7,PC0—PC7均可作为I/O线使用,没有限制一定传送什么信号;口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分别设定为输入口或输出口。
方式0的应用场合有两种:
一种是同步传送;一种是查询传送。
方式1,在这种方式下,A口和B口仍作为数据的输入和输出口,同时还要利用C口的某些位作为控制和状态信号。
方式2,这种工作方式只有A口才有。
在A口工作于双向输入输出方式时,要利用C口的5条线才能实现。
此时,B口只能工作在方式0或方式1,而C口剩下的3条线可作为输入输出线使用或作为B口方式1之下的控制线。
方式控制字:
方式控制字决定了8255的工作方式。
8255的控制字由8位二进制书构成:
表5.18255控制字
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7:
功能控制(0:
位操作;1:
方式选择)
D6D5:
方式选择(00:
方式0;01:
方式1;1X:
方式2;)
D4:
控制A口8位(0:
输出;1:
输入)
D3:
控制C口高四位(0:
输出;1:
输入)
D2:
方式选择(0:
方式0;1:
方式1)
D1:
控制B口8位(0:
输出;1:
输入)
D0:
控制C口低四位(0:
输出;1:
输入)
8255工作之前软件上必须初始化,即将方式控制字写入控制字寄存器中,以指定端口的工作方式。
口C的按位置/复位控制字:
只有C口才有,它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。
C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许,可以设置外设的启/停等。
图5.78255与8088连接电路图
5.5LED显示模块
数据显示用3片LED数码管,LED数码管(LEDSegmentDisplays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,LED数码管根据LED的接法不同分为共阳极的LED数码管、共阴极的LED数码管两种。
下图5.8例举的是共阳极的LED数码管,共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正极。
图5.9为LED显示电路图。
图5.8共阳极LED数码管的内部结构原理图
图5.9温度显示电路
6、心得体会
通过几天的课程设计,我们进一步熟悉了课本知识并提高运用理论知识去分析,解决实际问题的能力,熟悉了温度采集系统软硬件设计过程,实现了程序的基本功能。
在程序的设计和编码过程中,不仅将书本的知识又重新巩固了一遍,同时还查阅了大量的书籍文献,提高了自身能力;提高了软件的设计应用能力和硬件原理认识。
在设计过程中,我们齐心协力,共同探讨共同合作,尽管只有三天的时间,对于大型软硬件结合实验来讲,时间仓促了一些,但我们学到了很多处理问题的基本方法。
本次实验过程中所用到的芯片大多来自于课本,通过本次实验,加强了对芯片功能的认识、了解,并且基本上掌握了各种芯片的使用方法,扩展了对8255,8088以及LED显示的功能应用,理论联系实际,使我们由单纯的理论知识上升到实践的高度。
此次实验给我们提供了一个锻炼自我的平台,使我们受益匪浅;也让我们对微机原理与接口技术有了更深的学习和掌握。
7、参考文献
1.周耿烈,《微机原理与接口技术实验指导书》,兰州工专计算机工程系,2001年3月
2.雷丽文,《微机原理与接口技术》,电子工业出版社,1999年第一版
3.沈美明,《IBMPC机汇编语言程序设计》,清华大学出版社,1991年第一版
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