计算机硬件技术大作业报告.docx
- 文档编号:2882000
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:235.71KB
计算机硬件技术大作业报告.docx
《计算机硬件技术大作业报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机硬件技术大作业报告.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
计算机硬件技术大作业报告
计算机硬件技术实践报告
题目温度测量系统设计
姓名
专业测控技术与仪器
班级
学号
上海电力学院自动化工程学院
一.设计题目:
温度测量系统设计
二.设计目的:
通过本项课程设计,对计算机硬件课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力,更好的理解计算机硬件课程中讲述的基本原理和概念。
掌握8086/8088汇编语言编程方法,掌握8255、8253、8259、存储器等芯片的基本结构和工作原理,掌握芯片编程控制的方法。
三.设计方案:
温度测量系统设计分为硬件电路设计和软件设计两部分,其中硬件部分用Proteus进行搭建,并在其上进行电路的链接和仿真,实现系统的温度测量功能。
具体如下:
1)利用热敏电阻和电桥电路测量温度变化信号;
2)经过放大后送到ADC0809转换成数字信号;
3)计算后在LED数码管显示其温度值;
4)采用红绿灯指示温度范围,温度在给定范围内绿灯亮,温度超过指定范围时红灯显示警告。
扩展功能:
实现上位机显示。
软件部分则利用emu8086程序编程器进行编辑。
整个温度测量系统设计共由三部分组成,温度采集系统,数模转换系统,及
报警系统。
四.所选取芯片介绍
(1)8086处理器
8086微处理器被设计为在汇编源程序上向前兼容8008,8080,8085等微处理器。
指令集与编程模式是基于8080微处理器,但指令集做了扩展以完全支持16位计算。
新增加的指令包括:
完全支持有符号整数、段基址+偏移量寻址、类似于Z80的自重复操作、直接支持嵌套的ALGOL类语言如Pascal或PL/M、微码实现的乘法除法指令、以及更好支持与协处理器(8087或8089)和多处理器系统的总线结构.
第一版的指令集与高层的体系结构的设计仅用了3个月。
在没有CAD工具的时代,4名工程师与12名布线绘图员平行工作,用了2年多的时间才把8086的高层设计实现为可运行测试的产品。
这在当时算是很快的研发速度。
8086是微码与逻辑电路的混合实现,使用了大约20,000个晶体管(算上所有的ROM与可编程逻辑阵列为29,000个晶体管).芯片面积为33mm²,制造工艺为3.2μm.
8086体系结构由StephenP.Morse设计,并在最后定案时得到BruceRavenel(8087体系结构设计者)的帮助。
逻辑设计者是以JimMcKevitt与JohnBayliss为首的硬件开发工程师团队。
项目经理WilliamPohlman.迄今8086的指令集仍然是PC机与服务器的基本指令集。
Intel8088(8086的一个变种)简化模块图;1=主寄存器;2=段址寄存器与IP寄存器;3=地址加法器;4=内部地址总线;5=指令队列;6=控制单元;7=总线界面;8=内部数据总线;9=ALU;10/11/12=外部数据/地址/控制总线
(2)ADC0809
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D转换器。
其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。
直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。
ADC0806主要特性
1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。
2)具有转换起停控制端。
3)转换时间为100μs(时钟为640KHz时),130μs(时钟为500KHz时)。
4)单个+5V电源供电。
5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40~+85摄氏度。
7)低功耗,约15mW。
(3)8255芯片
Intel8086/8088系列的可编程外设接口电路(ProgrammablePeripheralInterface)简称PPI,型号为8255(改进型为8255A及8255A-5),具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。
它是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。
8255A的通用性强,使用灵活,通过它CPU可直接与外设相连接。
8255A在使用前要写入一个方式控制字,选择A、B、C三个端口各自的工作方式,共有三种;
方式0:
基本的输入输出方式,即无须联络就可以直接进行的I/O方式。
其中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。
方式1:
选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调,只有A口和B口可以工作在方式1,此时C口的某些线被规定为A口或B口与外围设备的联络信号,余下的线只有基本的I/O功能,即只工作在方式0.
方式2:
双向I/O方式,只有A口可以工作在这种方式,该I/O线即可输入又可输出,此时C口有5条线被规定为A口和外围设备的双向联络线,C口剩下的三条线可作为B口方式1的联络线,也可以和B口一起方式0的I/O线。
8255A是一个并行输入、输出器件,具有24个可编程设置的I/O口,包括3组8位的I/O为PA口、PB口、PC口,又可分为2组12位的I/O口:
A组包括A口及C口高4位,B组包括B口及C组的低4位。
A口可以设置为方式0、方式1、方式2,B口与C口只能设置为方式0或方式1.
五.具体系统分析
(1)整体测温系统
流程图:
整个程序原理图以及流程图如上两图所示。
里面利用滑动变阻器代替热敏电阻,起到因温度变化而改变电阻大小,并改变电压大小。
由于其中电压的变化非常小,因此通过链接运算放大器,放大电压信号,使系统可以可以辨识;放大之后的电压信号,通过ADC8090进行转换,把模拟信号转为数字信号,传达给8086处理器,并通过38译码器显示与LED显示屏;若温度超过警戒温度,警报器会报警。
(2)温度采集
上图为温度采集系统,左上部分R8,R1,R2,RV1构成电桥,用滑动变阻器RV1代替热敏电阻,起到改变电压的作用。
右半部分则是放大部分。
这里采用的是差分放大电路,通过改变滑动变阻器产生电势差,电势差很小,通过放大器放大,其输出电压V0为(R5/R3)*(V2-V1),即R5与R3控制放大器的放大倍数,若测得温度为2.8,放大后的温度为2.8*(R5/R3)。
R7左端链接的是警报器,右端则与ADC0809相连。
(3)警报器
上图为警报器的原理图,在这里警报器主要起的是比较的作用,由放大装置发出的电压信号,R60控制的是最高限定的温度,满足正常电压的条件下,R60的电压大于发射电压,则D2导通,亮绿灯。
实验中我们用滑动变阻器代替热敏电阻,调低阻值相当于温度的降低,当温度升高,阻值变小,则电压差变大,当温度升高到限制温度时,输出电压大于R40,那么D2将不导通,D10导通,所以亮起了红灯。
(4)数模转换
以上为整个数模转换系统和转换的流程图,ADC0809与8255的连接中,模拟输入通道地址A,B,C直接接地,因此ADC0809只对通道IN0输入的电压进行模数转换。
为了减少输入噪声其他通道直接接地。
ADC0809的数据线D0-D7与8255的PB0-PB7相连接。
其片选CS与8086的地址/数据总线AD14相连接。
8255的数据口D0-D7与CPU的6根控制线相连接,控制8255A内部的各种操作。
控制线RESET用来使8255A复位。
CS和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。
附:
pt100温度传感器分度表
六.程序设计
(以下程序使模拟信号转为数字信号,并在8086处理器中使用)
;Youmaycustomizethisandotherstart-uptemplates;
;Thelocationofthistemplateisc:
\emu8086\inc\0_com_template.txt
ORG100H
;----------SET8255AADR-------------
PORTAEQU80H
PORTBEQU82H
PORTCEQU84H
CTR8255EQU86H
MODE8255EQU8AH;PA,PCLOUTPUT;PB,PC_HINPUT
;----------------------------
;------ADC0808SET------------
;A8,A9,A10CHOOSECHANNLE0FADC
ADR0808EQU90H;CHANNLE1OFADC0808
;--------------------------------
CALLINIT_8255
SST:
CALLADC0808
CALLSHOW_NUMBER
JMPSST
;8255初始化
INIT_8255PROC
MOVDX,CTR8255
MOVAL,MODE8255
OUTDX,AL
RET
INIT_8255ENDP
;PADRIVE37-SEG-LEDTOSHOWNUMBERN;
;PC0CONTROLLED0TOSHOW1;PC1CONTROLLED1TOSHOW2;PC2CONTROLLED2TOSHOW3
;------------------------
SHOW_NUMBERPROC
;将数字分成2位分别显示
MOVAL,N1
MOVCL,4
SHRAL,4;GETHIGH4
MOVBX,OFFSETLED
XLATB
MOVDX,PORTA
OUTDX,AL
MOVDX,PORTC
MOVAL,0FEH
OUTDX,AL
CALLdelay_500ms
MOVAL,N1
ANDAL,0FH
MOVBX,OFFSETLED
XLATB
MOVDX,PORTA
OUTDX,AL
MOVDX,PORTC
MOVAL,0FDH
OUTDX,AL
CALLdelay_500ms
;DISPSTRING'H'
MOVAL,16
MOVBX,OFFSETLED
XLATB
MOVDX,PORTA
OUTDX,AL
MOVDX,PORTC
MOVAL,0FBH
OUTDX,AL
CALLdelay_500ms
RET
SHOW_NUMBERENDP
;ADC0808---------------
ADC0808PROC
MOVAL,03H;
MOVDX,ADR0808;CH3
OUTDX,AL
;CALLDELAY_100ms
;READDATA
;---------------
;---------------
;直接将0809的OE置高电平
MOVDX,PORTB
INAL,DX;读AD数
LEASI,N1
MOV[SI],AL;将AD值给变量N1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机硬件 技术 作业 报告
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)