個(gè)人硬件課程設(shè)計(jì) 電子示波器

1、計(jì)算機(jī)學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)報(bào)告?zhèn)€人實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 計(jì)算機(jī)096班 設(shè)計(jì)題目： 電子示波器 成 員： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 高級(jí)工程師 2011年 9月 目 錄1選題與需求分析31.1選題31.2需求分析32總體設(shè)計(jì)32.1硬件方案32.1.1程序?qū)崿F(xiàn)思路42.1.2課題的其他需求53詳細(xì)設(shè)計(jì)73.1硬件實(shí)現(xiàn)73.2軟件實(shí)現(xiàn)84設(shè)計(jì)結(jié)果135實(shí)驗(yàn)體會(huì)141 選題與需求分析1.1 選題經(jīng)過小組成員的認(rèn)真考慮，最終確定課程設(shè)計(jì)的題目為數(shù)字示波器。數(shù)字示波器是智能化數(shù)字存儲(chǔ)示波器的簡(jiǎn)稱，是模擬示波技術(shù)、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)

2、技術(shù)的綜合產(chǎn)物。與傳統(tǒng)示波器相比，數(shù)字示波器不僅具有可存儲(chǔ)波形、體積小、功耗低、方便攜帶等特點(diǎn)，而且還具有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)信號(hào)處理分析等功能。因此在電子電信類實(shí)驗(yàn)室中使用越來越廣泛。但目前我國使用的高性能數(shù)字示波器主要依靠國外產(chǎn)品，因此研究數(shù)字示波器有重要意義。1.2 需求分析示波器在電子測(cè)量、測(cè)試儀器中有著很廣泛的應(yīng)用，是觀察模擬電路和數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。該課程設(shè)計(jì)是基于husy試驗(yàn)箱的示波器模擬，由于儀器限制，只實(shí)現(xiàn)示波器的基本功能。設(shè)計(jì)的初步思想是實(shí)現(xiàn)復(fù)位、波形延展、顯示模擬量的基本大小信息。經(jīng)過小組討論，示波器可有兩種工作方式。一種用波形的幅度

3、來表示模擬量的大小，另一種工作方式用波長(zhǎng)來表示模擬量的大小。不管哪種工作方式，都要能顯示出模擬數(shù)據(jù)的基本波形。2 總體設(shè)計(jì)2.1 硬件方案 不論工作在哪種工作方式下，都需要用到8279、0809芯片。在兩種方案中，0809做數(shù)模轉(zhuǎn)換，把模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用8279控制顯示器。一、 用波形幅度來表示模擬量的大小模擬信號(hào)輸入0809轉(zhuǎn)換8086cpu8279led顯示器二、 用波長(zhǎng)來表示模擬量大小0809轉(zhuǎn)換8086cpu8253分頻8279led顯示器0809轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)輸入.2.2 軟件方案 在兩種方案下分別對(duì)應(yīng)兩種軟件方案，都必須包括0809,8279這些器件的初始化，還有這些器件的控

4、制，然后第二個(gè)方案還要有8255的相關(guān)程序。2.1.1 程序?qū)崿F(xiàn)思路一、 用波形幅度來表示模擬量的大小輸出8279中對(duì)應(yīng)編碼的al，led對(duì)應(yīng)亮將8279中的led編碼改了在8279中判斷該數(shù)字的高低0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量給0809一個(gè)電壓對(duì)8279初始化對(duì)0809初始化二、 用波長(zhǎng)來表示模擬量大小給0809一個(gè)電壓，0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量對(duì)8279初始化對(duì)8253初始化對(duì)0809初始化對(duì)8279編程顯示波形2.1.2 課題的其他需求程序設(shè)計(jì)流程圖如下。3 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1 硬件實(shí)現(xiàn)方案二用到的芯片有8255、8279、0809。芯片圖如下：0809芯片圖8255芯片圖 8279芯片圖在該示波器中，

5、0809起模數(shù)轉(zhuǎn)換的作用。用到的管腳有：用于啟動(dòng)0809的start管腳、clk管腳、ale管腳，vcc管腳、ref(+)管腳、ref(-)管腳、gnd管腳，通道選擇abc三個(gè)管腳，允許輸出管腳oe，結(jié)果數(shù)據(jù)輸出管腳d0-d7,模擬通道in0。8279控制七段數(shù)碼管的顯示。用到的管腳有：d0-d7，rd，wr，reset，out0-out7，cs，clk，bd,a0,vcc,sl0-sl3，gnd。8255主要用于檢測(cè)0809轉(zhuǎn)換完畢與否。用到的管腳有:pa0，cs,rd,wr,d0-d7，a1,a0，vdd,vss。8255只用于檢測(cè)轉(zhuǎn)換完畢，因此只需工作在方式0，基本輸入輸出方式，用a口作

6、輸入。電路連接圖如圖所示。系統(tǒng)的工作流程為：當(dāng)有模擬量輸入后，0809啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，8255檢測(cè)轉(zhuǎn)換完畢與否。當(dāng)連接eoc端的pa0口將數(shù)據(jù)傳送給8086cpu發(fā)現(xiàn)最低位為0時(shí)，說明轉(zhuǎn)換完畢。這時(shí)通過讀0809數(shù)據(jù)端口將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳遞給8086的寄存器。然后8086cpu將轉(zhuǎn)換完后的數(shù)據(jù)與1、2、3、4進(jìn)行比較。比較后再將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)0-5之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)寫入8279的寄存器中，從而顯示波形。也就是說0809與8255是通過eoc連接在一起的，而0809與8279是通過8086的數(shù)據(jù)總線連接在一起的。為了方便比較，現(xiàn)把十進(jìn)制的1、2、3、4轉(zhuǎn)化完成后比較的數(shù)

7、值化成cpu用的16進(jìn)制數(shù)。如表所示。133h266h389h4cch3.2 軟件實(shí)現(xiàn) 通過對(duì)硬件電路的分析，軟件編寫的思想也就生成了。各個(gè)器件的連接用軟件方法來連接，就是用cpu進(jìn)行讀寫芯片的寄存器實(shí)現(xiàn)的。8086cpu通過讀8255的寄存器得知0809已經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢，然后再讀0809的寄存器將轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量進(jìn)行比較，然后再對(duì)數(shù)字量編碼，通過寫8279控制8279顯示波形。 程序如下：z8279 equ 212hd8279 equ 210hledmod equ 00h ledfeq equ 38h ；該程序中200h是0809的地址，210h是8279的地址，218h是8255的地址。code

8、 segment assume cs:codestart: push cs pop ds nop mov dx,21bh mov al,10010000b out dx,al ；以上為初始化8255 mov dx,z8279 mov al,ledmod out dx,al mov al,ledfeq out dx,al ；以上為初始化8279 mov dx,200h mov al,00h out dx,al ；以上為啟動(dòng)0809 mov dx,218h check： in al,dx test al,01h jz check mov dx,200h in al,dx ；檢測(cè)0809是否轉(zhuǎn)換完畢

9、。 cmp al,33h ja c2c1: mov dx,d8279 ；如果轉(zhuǎn)化后的值介于00h和33h之間執(zhí)行c1程序段。 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279

10、 mov al,01h out dx,al ；以上為顯示占空比為1的波形。 mov cx,25000 delay0: loop delay0 jmp blackc2: cmp al,66h ；如果轉(zhuǎn)化后的值介于33h和66h之間執(zhí)行c2程序段。 ja c3 mov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al m

11、ov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al ；以上為顯示占空比為2的波形。 mov cx,25000 delay1: loop delay1 jmp black c3: cmp al,89h ；如果轉(zhuǎn)化后的值介于66h和89h之間執(zhí)行c3程序段。 ja c4 mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,08h

12、 out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al ；以上為顯示占空比為3的波形。 mov cx,25000 delay2: loop delay2 jmp blackc4: cmp al,11001100b ；如果轉(zhuǎn)化后的值介于89h和cch之間，執(zhí)行c4程序段。 ja c5 mov d

13、x,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al ；以上為顯示占空比為4的波形。 mov cx,25000delay

14、3: loop delay3 jmp black c5: mov dx,d8279 ；不滿足以上情況的就執(zhí)行c5程序。 mov al,08h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mov al,01h out dx,al mov dx,d8279 mo

15、v al,01h out dx,al ；以上為顯示占空比比為5的波形。 mov cx,25000 delay4: loop delay4 jmp blackblack: nop jmp start code ends end start4 設(shè)計(jì)結(jié)果方案二的不足之處在于不具有很好的適應(yīng)性。如果脫離hkzk88實(shí)驗(yàn)箱，有很大的局限性。要顯示其他波形需重新編碼。但是該方案能較好的反應(yīng)模擬量電壓的大小。實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果圖如下所示。占空比為5的波形占空比為1的波形 占空比為3的波形5 實(shí)驗(yàn)體會(huì)在此次課程設(shè)計(jì)中，學(xué)到的最主要的就是8279的運(yùn)用，8279控制鍵盤和七段數(shù)碼管。在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，最主要的困難在于方案的確定和具體思路的實(shí)現(xiàn)問題。通過小組討論和請(qǐng)教老師，最終確定了實(shí)驗(yàn)方案。在方案確定的問題上，由于方案二的特殊性，在設(shè)計(jì)初期用到了8253,0809芯片也用了兩次。后經(jīng)過分析，8253分頻的作用沒有起到很好的控制作用，0809芯片兩次進(jìn)行采集模擬量的做法也是沒有必要的，于是，最終確定用0809、8255、8279芯片。在編碼過程中遇到的主要問題是如何控制七段數(shù)碼管。先用8279對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行控制，但由于方案二現(xiàn)實(shí)的波形是一定的，無法進(jìn)行像方案