微机原理与接口技术课程设计报告.docx
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微机原理与接口技术课程设计报告
微机应用系统设计与
综合实验设计报告
设计题目:
简易数字频率计
专业:
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
时间:
一系统设计要求3
1.1设计目的3
1.2设计内容3
1.3设计要求3
二、系统总体设计方案4
2.1设计思想4
2.2系统组成4
2.3工作原理说明4
三、系统硬件设计5
3.1系统硬件设计方案5
3.2系统硬件连线图5
四、系统软件设计7
4.18259中断模块7
4.28253模块8
4.2.1计时部分8
4.2.2计数部分8
4.3二-十进制转换8
4.4显示模块9
4.5主程序流程图9
4.6程序算法分析9
4.7关键程序段说明11
五、系统调试及结论12
5.1.调试方法12
5.2.设计、调试过程中重点问题及解决方法12
5.3.运行结果及结论13
5.3.1运行结果13
5.3.2结论14
六、设计体会15
七、参考文献16
一、系统设计要求
1.1、设计目的
通过数字频率计的设计,使同学们进一步掌握:
(1)8086/8088汇编语言程序的设计和调试;
(2)信号频率的数字测量方法;
(3)定时计数器8253的基本工作原理和应用;
(4)微机基本应用系统的设计方法;
1.2、设计内容
设计并制作出具有如下功能的简易数字频率计。
1)能实时测量1Hz~1000000Hz(1MHz)频率范围的不同信号的周期或频率。
如:
方波、锯齿波、三角波、正弦波等波形。
2)在全频范围内测量误差≤0.1%。
3)以十进制数字显示出被测信号的频率或周期。
设计要求:
设计相应的A/D、键盘、显示接口电路,可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警。
1.3设计要求
(1)针对实验装置已有条件,设计频率测量原理线路;
(2)编制相应的测试软件,实现频率测量;
(3)实际上机调试,完成综合试验;
(4)编写设计说明书(含原理图,程序及说明,实验方法,过程及结果)。
二、系统总体设计方案
2.1设计思想
定时时间T=1秒,则计数值即为待测频率。
设频率计的测量频率范围为1Hz~1MHz,利用8253定时器0作一秒定时器,利用8253通道二作待测信号脉冲计数器。
OUT0上升沿产生中断,8259的IR0为中断入口。
在定时开始之时也开启计数器,在一秒定时到之时关闭计数器并读取计数值,初值与此计数值之差即为被测信号的频率。
2.2系统组成
整个系统由8086、8253、8259、8255、74hc373、74hc138、数码管、晶振及放大整形电路组成
2.3工作原理说明
本系统采用M法测量频率,即测量计数在一定时间Tc内的信号脉冲数M。
譬如,Tc=1秒,计数值M=1200,则信号频率为1200Hz;Tc=0.1秒,计数值M=1200,则信号频率为12000Hz。
我们使用8253的T0做1秒定时,即由OUT0输出1秒方波,上升沿触发中断(8259IR0),即每秒产生一次中断。
每中断一次读一次T2的计数值,用初值与当前计数值相减得到1秒钟计数脉冲个数,将这个差值直接送往数码管显示。
即为测量频率。
本系统不仅只是简单的方波频率测量,更有进一步考虑测量正弦波、三角波、锯齿波等波形的频率,为测量这些波形,添加了放大整形电路。
三、系统硬件设计
3.1系统硬件设计方案
系统硬件连线图如图3.2所示,本系统设计比较简单,数据处理量较小,选用8086作为系统核心部分,显示部分用数码管显示相应的波形,用示波器可以观察显示对应的波形,通过计算可以观察显示的频率和实际波形的频率是否一致
为测量方波、正弦波、三角波、锯齿波等波形的频率,添加了放大整形电路。
图3-1放大整形电路连接图
3.2硬件连线图
硬件连线图如图3-2,整个系统由8086、8253、8259、8255、74hc373、74hc138、数码管、晶振及放大整形电路组成
图3-2硬件连线图
四、系统软件设计
4.18259中断模块
中断流程框图(图4-1)
开始
设置中断向量表
存放入口地址
断点保护
关中断
读8253计数器
重装计数器
二—十进制转换
开中断
中断返回
图4-1中断流程框图
4.28253模块
4.2.1计时部分
8253的CT0产生出1秒的方波。
当待测信号为高频时,CT0写初值100从OUT0输出1s的脉冲时钟信号;当待测信号为低频时,修改CT0的初值为1000令其输出10s的脉冲信号。
控制字如下:
CTO:
0
0
0
1
0
1
1
0
计数器0读写低字节工作方式3二进制
4.2.2计数部分
用8253的CT2产生计数。
CLK2是待测信号脉冲的输入端。
OUT2悬空不接线。
从初值开始,每一个脉冲周期自减一。
控制字如下:
CT2:
1
0
1
1
0
0
0
0
计数器2从低到高读写工作方式0二进制
4.3二-十进制转换
4.3.1二-十进制转换子程序流程图(图4-2)
4.4显示模块
显示流程框图(图4-3)
4.5主程序流程图(图4-4)
4.6程序算法分析
程序开始开辟相应空间用于存放数码管字型码和频率数值。
初始化显示“000000”。
接着初始化8253和8259,利用8253定时器0产生1秒方波,定时器2装入初值。
8259的IR0为中断入口。
中断时先发读回命令,读回定时器2的计数值,即终值。
由于8253计数器是从初值开始作减1计数的,所以当读取计数完成的计数器值后,应将计数初值减去计数终值才是真正的计数值。
并且在读了之后还需重新赋初值,之后返回主程序进行显示,等待下一次中断。
否
是
图4-3显示流程框图
图4-4主程序流程图
4.7.关键程序段说明
1)中断程序:
先保护断点,每次中断发读回命令,读回终值用初值减得之差,将其转换成十进制,恢复断点后返回。
2)二进制转十进制程序:
二进制数除以10所得余数即为十进制的低位,并将其存入BUF。
利用循环可一一将二进制数转换成相应几位十进制数。
3)显示程序:
六位数码管,先取字位偏移地址,找到要显示的数,利XLAT命令找到数对应的字型码,输出字型、字位,延时,在显示下一个数码管数值。
如此循环显示完六个数码管。
五、课程设计及调试中遇到的问题及解决方法
5.1调试方法
利用proteus仿真,对程序反复进行编译,结合单步调试方法。
5.2设计、调试中遇到的重点问题及解决方法
1)开始设计时,没有用到74hc373进行锁存,直接用138与8086的A1,A2,A3相连,后来通过翻看proteus8086才知道使用74hc373进行锁存,使74hc138正确连接
2)设计中断模块时,不知道怎样将目的数据显示到七段数码管,总想着直接将8259相连,就算XX也没有结果,后来通过与同学讨论,问学长知道使用8255,74hc373,将频率正确的显示到七段数码管上
3)8253无法产生中断信号,即定时器0做的一秒定时没有正常工作。
经查看代码,才发现在赋定时器0初值(100)时,没有读高位(高位为0)。
改正后可以产生一秒定时了。
4)测量时,数码管每秒闪烁一次,经分析,推测是我们在中断程序中调用了显示的原因。
修改后,问题得到解决。
5)中断中调用显示子程序,还无法实现实时监测。
因为若在中断中调用了显示,显示的延时占用过长系统时间,会发生中断时序错乱,从而导致无法及时读取计数值。
6)本次设计只使用M法测频率,原则上讲,M法适合测量高频信号,而对于低频信号用此种方法误差较大。
测量低频应该使用T法,即用被测信号做闸门,用时基信号计数,也就是测量低频信号的周期,其周期的倒数即为信号频率。
7)显示频率无法达到要求的1M频率,
5.3.运行结果及结论
5.3.1运行结果
图5-1方波,频率为450Hz
图5-2正弦波,频率为4000Hz
图5-3三角波,频率为720Hz
图5-4锯齿波,频率为1010Hz
5.3.2结论
程序调试完全正确后,利用proteus进行仿真,数码管能够显示相应的频率,基本符合设计要求
六、设计体会
从一开始的源代码编写我已经感觉到这次课程设计的重要与必要,所以我很认真的完成了这次的任务,设计过程中感觉到微机原理知识的不足与欠缺,不过通过查资料和思考,最终还是成功完成了本次设计。
代码相对而言比较轻松的,因为自己之前学过微机原理这门课,对8086cpu,8259、8253等个方面的只是已有初步了解,并且在之前的实验(软件硬件)中,
对proteus的使用也基本掌握。
结合这次课程设计的要求参照实验指导书,在proteus仿真条件下编写出了程序源代码。
发现有问题的地方及时改掉,经过反复修改、调试终于达到目的。
考虑各个可能出现的问题并解决,尽量与实际实用性接轨,最终基本完成设计要求。
这次的课程设计使我更进一步巩固了微机原理知识,更加熟悉了8086系统的设计方法,进一步掌握了各种接芯片的使用方法。
但在发现问题和设法解决问题的过程中,也深深体会到学习了书本知识须及时实践应用的重要性,理论须联系实际才能更好的掌握一门技能。
还锻炼了个人设计创造、思考及解决问题的能力,对今后的学习和工作都大有裨益。
七、参考文献
[1]《微机原理与接口技术》第四版,中国科学技术大学出版社
[2]《微机原理与接口技术》实验及课程设计指导书,
[3]proteus8086实验指导书
[4]微机原理应用实验教程
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- 关 键 词:
- 微机 原理 接口 技术 课程设计 报告