數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計報告課 設(shè) 題 目數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)課 程 名 稱匯編語言+微型計算機技術(shù)系 部信息系班 級學(xué) 生 姓 名學(xué) 號序 號指 導(dǎo) 教 師時 間2012年8月28日2012年9月9日目 錄目錄長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院1一、設(shè)計目的1二、設(shè)計內(nèi)容1三、硬件設(shè)計及分析21總體結(jié)構(gòu)圖22.各部件端口地址設(shè)計及分析23.各部件的組成及工作原理2四、軟件設(shè)計及分析31總體流程圖32.主要程序編寫及分析4五、系統(tǒng)調(diào)試41.調(diào)試環(huán)境介紹42. 各部件的調(diào)試43.調(diào)試方法及結(jié)果9六、總結(jié)與體會9七、附錄10數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)一、設(shè)計目的1.通過本設(shè)計，使學(xué)生綜合運用微型計算機技術(shù)

2、、匯編語言程序設(shè)計以及電子技術(shù)等課程的內(nèi)容，為以后從事計算機檢測與控制奠定一定的基礎(chǔ)。2.主要掌握并行I/O接口芯片8253、8255A、ADC0809及中斷控制芯片8259A等可編程器件的使用，掌握譯碼器74LS138的使用。3.學(xué)會用匯編語言編寫一個較完整的實用程序。4.掌握微型計算機技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的全過程：分析需求、設(shè)計原理圖、選用元器件、布線、編程、調(diào)試、撰寫報告等步驟。二、設(shè)計內(nèi)容1. 功能要求 利用匯編語言+微型計算機系統(tǒng)課程中所學(xué)的可編程接口芯片8253、8255A、ADC0809和微機內(nèi)部的中斷控制器8259A（從保留的IRQ2或TRQ10端引入）設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、并且編程與

3、調(diào)試。 用8253定時器定時10MS，每次定時10MS后啟動一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換，要求對所接通道變化的模擬電壓值進行采集。 每次模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中，采集來的數(shù)字量被讀入微處理器的累加器AL中，然后通過8255A輸出到8個LED發(fā)光二極管顯示。2. 設(shè)計所需器材與工具 微機原理與接口綜合仿真實驗平臺。 可編程接口芯片8253、8255A、ADC0809和譯碼器芯片74LS138、74LS245等。 可調(diào)電位器4.7K一個。 其他邏輯器件、導(dǎo)線若干。 萬用表、常用工具等。三、硬件設(shè)計及分析1總體結(jié)構(gòu)圖 CPU數(shù)據(jù)顯示中斷管理模塊復(fù)位電路數(shù)據(jù)采集模塊定時模塊電源模塊時鐘電路模

4、塊圖1框架總圖2.各部件端口地址設(shè)計及分析8255端口地址：208-20FH,端口A輸入，端口B輸出。A口地址：208H，B口地址：209H。C口地址：20AH。8259端口地址：210-217H，ICW1應(yīng)寫入8259A偶地址端口，它的D7D5位，當(dāng)8259A應(yīng)用于8088/8086系統(tǒng)時無效，故以0填充。D4位是ICW1的標志位，為1。需要多片8259A級聯(lián)時才需要輸入ICW3。D0位表示初始化編程時是否需要寫入ICW4。這樣，ICW1的命令字就是：，即十六進制的1BH。8253端口地址：200-207H。本實驗中計數(shù)器按方式0工作。即十六位二進制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)設(shè)置好后，計數(shù)器就開始計數(shù)。

5、如果要讀入計數(shù)器的值，要先鎖存計數(shù)值，才能讀到計數(shù)值。同時OUT腳輸出一個高電平。實驗時，可以將OUT0接到LED上，觀察計數(shù)器是否工作。ADC0809端口地址：218-21FH，CS79接譯碼處21821FH這個插孔。A/D的CS插譯碼處20820F這個插孔,0809的IN0接至電位器W1的中心抽頭插孔。3.各部件的組成及工作原理8255A有三個并行輸入/輸出接口，分別為A、B、C三個端口。分別為：方式0 ：基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分別設(shè)置成輸入或輸出。 方式1 ：選通I/O,此時接口和外圍設(shè)備需聯(lián)絡(luò)信號進行協(xié)調(diào)，只有A口

6、和B口可以工作在方式1，此時C口的某些線被規(guī)定為A口或B口與外圍設(shè)備的聯(lián)絡(luò)信號，余下的線只有基本的I/O功能，即只工作在方式0。 方式2： 雙向I/O方式，只有A口可以工作在這種方式，該I/O線即可輸入又可輸出，此時C口有5條線被規(guī)定為A口和外圍設(shè)備的雙向聯(lián)絡(luò)線，C口剩下的三條線可作為B口方式1的聯(lián)絡(luò)線，也可以和B口一起方式0的I/O線。然后根據(jù)在程序中是設(shè)置的那種工作方式去與74LS245進行連接。在程序中我所使用的是B口輸入，A口輸出的輸出方式。在這個模塊中最主要的就是去怎樣設(shè)置好輸入與輸出端口。這就要要求我們在對8255A進行初始化的時候就要考慮清楚這個問題。圖2-8255中斷管理模塊主

7、要74LS138來完成，74LS138為3-8譯碼器，可以產(chǎn)生8片選，但是在這個程序中只要用四個片選，即200-207、208-20F、210-217、218-21F。74LS138其工作原理如下：當(dāng)一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平。可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。同時，中斷管理模塊需要做的工作有設(shè)置中斷向量。在對中斷進行設(shè)置的時候可以對中斷類型號進行修改。其實中斷類型號的設(shè)置在對8259進行初始化的時候就完成了。數(shù)據(jù)采集模塊是用ADC0809來完成的，通過ADC0809來進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，ADC0809所采集的模擬

8、信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這個模塊是用來對數(shù)據(jù)進行采集、處理、轉(zhuǎn)換的部分。在這個模塊里我們要注意的是如何去處理在設(shè)計過程中該怎樣去處理送入軟件里面的信號的頻率，我們在實驗中ADC0809所接入的頻率為1MHZ，但是也可以去使用2MHZ的這樣一個頻率，因為是8253的ADC0809是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。IN3連接一個滑動電阻器，通過該電阻器改變電阻得到不同的電壓值，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集并轉(zhuǎn)換后通過LED顯示得到結(jié)果圖3-ADC08098253內(nèi)部有三個計數(shù)器，分別成為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機構(gòu)完

9、全相同。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一個為門控信號輸入端GATE，另一個為輸出端OUT。每個計數(shù)器內(nèi)部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數(shù)初值寄存器CR、一個計數(shù)執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。 8253可編程計數(shù)器/定時器，內(nèi)部有三個計數(shù)器，分別成為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機構(gòu)完全相同。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。工作原理：8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，

10、通道作1次計數(shù)操作。當(dāng)計數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就成為定時。圖4-8253四、軟件設(shè)計及分析1總體流程圖8259的初始化設(shè)置中斷向量8255初始化8253初始化開中斷等待中斷圖5-主程序流程圖2.主要程序編寫及分析1.8255A I/o調(diào)通端口地址：208H20FH從端口A輸入開關(guān)的狀態(tài)，端口B輸出接到發(fā)光二極管上,然后由二極管是否發(fā)光來判斷芯片是否正常start: mov dx,20bhmov al,90hout dx,alabc: mov dx,208h ;端口A讀入in al,dxmov dx,209h ;端口B輸出out dx,aljmp abc2. 通過按鈕產(chǎn)生中斷脈沖，向

11、8259申請中斷，在中斷服務(wù)程序中8255A I/o思路：設(shè)置ICW1，ICW2和ICW4，設(shè)置ICW1用于指定中斷觸發(fā)方式和芯片的數(shù)量，ICW2設(shè)置用于中斷類型號，設(shè)置ICW4主要用于中斷結(jié)束的方式start: mov al,13h; icw1 mov dx,210h; 8259 out dx,al mov al,8; icw2 mov dx,211h out dx,al mov al,1; icw4 out dx,al mov ax,0 mov ds,ax lea ax,int0 mov ds:4*8,ax mov ax,cs mov ds:4*8+2,ax in al,dx and al

12、,0feh out dx,al mov dx,203h mov al,80h out dx,al mov bl,1 mov al,bl mov dx,200h out dx,al ;pa0 sti repeat:hlt jmp repeatint0 proc near rol bl,1 mov al,bl mov dx,200h out dx,al mov dx,210h mov al,20h out dx,al iret int0 endp3. 用8253定時，產(chǎn)生中斷，重復(fù)第二步。思路：將中斷服務(wù)程序的段基地址和偏移地址保存在中斷向量表中，即設(shè)置ip和cs，可以將中斷類型號改為8，中斷從I

13、R0端啟動。start: mov al,13h ;設(shè)置ICW1初始化命令字（） mov dx,210h out dx,al ;將ICW1輸出到偶地址端口 mov al,0ah ;ICW2中斷類型號基值（0ah），IR2啟動 mov dx,211h out dx,al ;將ICW2輸出到奇地址端口 mov al,1 ;ICW4，一般結(jié)束中斷的方式 out dx,al mov ax,0 mov ds,ax lea ax,int0 mov ds:4*0ah,ax ;INT0中斷偏移地址，即設(shè)置ip mov ax,cs mov ds:4*0ah+2,ax ;中斷向量指針,設(shè)置cs ;in al,dx

14、;and al,0feh ;out dx,al ;8255初始化 mov dx,203h ;控制端口地址，送控制字 mov al,80h out dx,al mov bl,1 mov al,bl mov dx,200h out dx,al ;端口A輸出，輸出1 ;8253初始化(200H-207H)f=1mhz,t=1us，T=10ms啟動 mov dx, 20bH mov al,B ;選擇計數(shù)器0，方式3，先低后高 out dx ,al ;送計數(shù)方式控制字 mov dx,208H ;選擇計數(shù)器0 mov ax,1000 out dx,al ;后送高八位 mov al,ah out dx,al

15、 ;先送低八位 mov dx, 20bH mov al,B ;選擇計數(shù)器1，方式3，先低后高 out dx ,al ;送計數(shù)方式控制字 mov dx,209H ;選擇計數(shù)器0 mov ax,1000 out dx,al ;后送高八位 mov al,ah out dx,al ;先送低八位 sti repeat: hlt ;等待中斷 jmp repeat ;中斷服務(wù)程序 int0 proc near rol bl,1 mov al,bl ;移位后從端口A輸出 mov dx,200h out dx,al mov dx,210h mov al,20h out dx,al iret int0 endp4

16、. 定時中斷，ADC 8255 I/o思路：設(shè)置控制端口，初始化8253，使用計數(shù)器0和計數(shù)器1，采用方式3，OUT端輸出方波，送數(shù)據(jù)時先送低8位，后送高8位,Clock1使用1MHZ的脈沖頻率。將兩個計數(shù)器級聯(lián)，最后OUT端輸出的方波的周期是：T=1us*1000*1000start: mov al,13h ;設(shè)置ICW1初始化命令字（） mov dx,210h out dx,al ;將ICW1輸出到偶地址端口 mov al,0ah ;ICW2中斷類型號基值（0ah），IR2啟動 mov dx,211h out dx,al ;將ICW2輸出到奇地址端口 mov al,1 ;ICW4，一般結(jié)束

17、中斷的方式 out dx,al mov ax,0 mov ds,ax lea ax,int0 mov ds:4*0ah,ax ;INT0中斷偏移地址，即設(shè)置ip mov ax,cs mov ds:4*0ah+2,ax ;中斷向量指針,設(shè)置cs ;in al,dx ;and al,0feh ;out dx,al ;8255初始化 mov dx,203h ;控制端口地址，送控制字 mov al,80h out dx,al mov bl,1 mov al,bl mov dx,200h out dx,al ;端口A輸出，輸出1 ;8253初始化(200H-207H)f=1mhz,t=1us，T=10m

18、s啟動 mov dx, 20bH mov al,B ;選擇計數(shù)器0，方式3，先低后高 out dx ,al ;送計數(shù)方式控制字 mov dx,208H ;選擇計數(shù)器0 mov ax,1000 out dx,al ;后送高八位 mov al,ah out dx,al ;先送低八位 mov dx, 20bH mov al,B ;選擇計數(shù)器1，方式3，先低后高 out dx ,al ;送計數(shù)方式控制字 mov dx,209H ;選擇計數(shù)器0 mov ax,1000 out dx,al ;后送高八位 mov al,ah out dx,al ;先送低八位 STI ;開中斷 ABC: HLT ;等待中斷 JMP ABC ;中斷服務(wù)程序 INT0 Pro