微機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、微機(jī)課程設(shè)計(jì)電壓采集電路設(shè)計(jì)學(xué)院：自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：09級(jí)3班姓名：陳曉鵬學(xué)號(hào)：200930614319序號(hào)：07目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc251951199 一、設(shè)計(jì)要求3 HYPERLINK l _Toc251951200 二、設(shè)計(jì)方案3 HYPERLINK l _Toc251951201 三、設(shè)計(jì)電路介紹4 HYPERLINK l _Toc251951202 1、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖：4 HYPERLINK l _Toc251951203 2、中斷實(shí)現(xiàn)：8259A工作方式選擇及初始化4 HYPERLINK l _Toc251951204 3

2、、定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)：8253的工作方式及初始化5 HYPERLINK l _Toc251951205 4、數(shù)碼管顯示及ADC的數(shù)據(jù)傳輸：8255的工作方式及初始化5 HYPERLINK l _Toc251951206 5、模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量：ADC0809的初始化6 HYPERLINK l _Toc251951207 6、地址編碼實(shí)現(xiàn)：74LS138及邏輯器件6 HYPERLINK l _Toc251951208 7、顯示功能：數(shù)碼管顯示6 HYPERLINK l _Toc251951209 四、設(shè)計(jì)程序7 HYPERLINK l _Toc251951210 1、主程序流程圖7 HYPERLIN

3、K l _Toc251951211 2、中斷子程序7 HYPERLINK l _Toc251951212 3、顯示子程序8 HYPERLINK l _Toc251951213 4、初始化9 HYPERLINK l _Toc251951214 8295A初始化流程圖9 HYPERLINK l _Toc251951215 8253初始化流程圖9 HYPERLINK l _Toc251951216 8255初始化流程圖9 HYPERLINK l _Toc251951217 5、程序算法10 HYPERLINK l _Toc251951218 五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 PAGEREF _Toc2519512

4、18 h 12 PAGEREF _Toc251951218 h HYPERLINK l _Toc251951220 六、設(shè)計(jì)問題及解決 PAGEREF _Toc251951220 h 12 PAGEREF _Toc251951220 h HYPERLINK l _Toc251951222 七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì) PAGEREF _Toc251951222 h 12 PAGEREF _Toc251951222 h HYPERLINK l _Toc251951223 附：系統(tǒng)硬件連線圖及ADC0809芯片介紹 PAGEREF _Toc251951223 h 14 PAGEREF _Toc2519512

5、23 h 一、設(shè)計(jì)要求（一）設(shè)計(jì)目的 為了讓微機(jī)課堂上學(xué)到的知識(shí)得以實(shí)踐，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課的動(dòng)手能力訓(xùn)練，通過這次微機(jī)課程設(shè)計(jì)，使這一切得到綜合練習(xí)，鞏固我們的基礎(chǔ)，讓我們的能力得到極大的提高，這就是這次課程設(shè)計(jì)的目的。（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容利用微型計(jì)算機(jī)原理課程中所學(xué)的主要可編程接口芯片74LS138、8253、8255A、ADC0809和中斷控制器8259設(shè)計(jì)一個(gè)模擬電壓采集電路。采用ADC0809設(shè)計(jì)一個(gè)單通道模擬電壓采集電路，要求對(duì)所接通道變化的模擬電壓值進(jìn)行采集，采集來的數(shù)字量送至數(shù)碼管LED指示，采集完100個(gè)數(shù)據(jù)后停止采集過程。（三）設(shè)計(jì)任務(wù)選用8088CPU和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器芯片、接口芯片完成相

6、應(yīng)的功能。畫出詳細(xì)的硬件連接圖。畫出各程序的詳細(xì)框圖。給出RAM地址分配表及接口電路的端口地址。給出設(shè)計(jì)思路。給出程序所有清單并加上必要的注釋。完成設(shè)計(jì)說明書。二、設(shè)計(jì)方案（一）問題分析對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，從整體上看硬件方面重于軟件。軟件方面主要是要控制好采集時(shí)間和采集數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，并進(jìn)行運(yùn)算；軟件方面則首先要注意對(duì)各種芯片的分析，另外各種芯片的連接和初始化也應(yīng)仔細(xì)小心。 （二）設(shè)計(jì)思路及原因首先模擬電壓量通過ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字量D，定時(shí)器8253計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束后向8259A發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，接受8255的數(shù)據(jù)量D，并進(jìn)行運(yùn)算。當(dāng)進(jìn)行了100次數(shù)據(jù)采集之后，將平均電壓通過8255送到

7、數(shù)碼管顯示。通過編碼器，對(duì)器件進(jìn)行地址選擇。三、設(shè)計(jì)電路及介紹1、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖：地址線ROM8255地址線ROM8255ADCADC數(shù)據(jù)總線數(shù)碼管8088數(shù)據(jù)總線數(shù)碼管8088數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器8259A8259A編碼器82538253控制總線地址總線控制總線地址總線2、中斷實(shí)現(xiàn)：8259A工作方式選擇及初始化芯片簡(jiǎn)要介紹：8259A是專門為了對(duì)8086/8088進(jìn)行中斷控制而設(shè)計(jì)的芯片，它是可以用程序控制的中斷控制器。單個(gè)的8259A能管理8級(jí)向量?jī)?yōu)先級(jí)中斷。在不增加其他電路的情況下，最多可以級(jí)聯(lián)成64級(jí)的向量?jī)?yōu)先級(jí)中斷系統(tǒng)。8259A有多種工作方式，能用于各種系統(tǒng)。各種工作方式的設(shè)

8、定是在初始化時(shí)通過軟件進(jìn)行的。 在總線控制器的控制下,8259A芯片可以處于編程狀態(tài)和操作狀態(tài).編程狀態(tài)是CPU使用IN或OUT指令對(duì)8259A芯片進(jìn)行初始化編程的狀態(tài)。主要功能：而在本設(shè)計(jì)中，8259的主要作用是當(dāng)8253延時(shí)完畢之后，讓CPU響應(yīng)中斷，發(fā)命令給8255，接收ACD0809的電壓信號(hào)。 所以，只要開通8259A的一路中斷（本設(shè)計(jì)開通了IR0）即可。工作方式選擇：?jiǎn)纹?259AA,上升沿有效,初始化時(shí)寫入,IR0IR7的中斷號(hào)為08H0FH,一般全嵌套，非緩沖方式1，正常中斷結(jié)束，CPU為8088,允許IR0中斷，非循環(huán)優(yōu)化級(jí)方式，L2L0無效，不設(shè)置EOI命令。3、定時(shí)功能實(shí)

9、現(xiàn)：8253的工作方式及初始化芯片簡(jiǎn)要介紹：8253內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)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(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。頻率選擇與計(jì)算：8253的最高工作頻率為2.6MHz，而ADC的最高工作頻率為100KHz（100us），所以在選擇參考頻率fref時(shí)，而且考慮到程序運(yùn)行時(shí)的指令的時(shí)

10、間，參考與計(jì)數(shù)器所裝的數(shù)N的乘積：fref*N，應(yīng)遠(yuǎn)大于100us，可取為1ms。若取參考頻率fref為：2MHz,則N的取值為：十進(jìn)制的500（01F4H）。工作方式選擇：工作方式2被稱作速率波發(fā)生器。進(jìn)入這種工作方式， OUTi輸出高電平，裝入計(jì)數(shù)值n后如果GATE為高電平，則立即開始計(jì)數(shù)，OUTi保持為高電平不變； 待計(jì)數(shù)值減到“1”和“0”之間， OUTi將輸出寬度為一個(gè)CLKi周期的負(fù)脈沖，計(jì)數(shù)值為“0”時(shí)，自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)初值n，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)，OUTi將輸出一定頻率的負(fù)脈沖序列， 其脈沖寬度固定為一個(gè)CLKi周期， 重復(fù)周期為CLKi周期的n倍。所以當(dāng)每次計(jì)數(shù)完畢后，OUTi放出一

11、個(gè)負(fù)脈沖，用于觸發(fā)中斷。并且由于裝數(shù)N小于FFFFH，所以只要一個(gè)計(jì)數(shù)器即可。所以，本次設(shè)計(jì)可選擇計(jì)數(shù)器0，工作方式2，裝數(shù)N為01F4H。4、數(shù)碼管顯示及ADC的數(shù)據(jù)傳輸：8255的工作方式及初始化芯片簡(jiǎn)要介紹：8255是一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口。具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口,即使3組8位的I/O口為PA口,PB口和PC口.它們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A組可設(shè)置為基本的I/O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式;B組只能

12、設(shè)置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定。工作方式：PA口接數(shù)碼管的位選，PB口接ADC0809的數(shù)據(jù)線D0D7，PC口接數(shù)碼管的位選，三個(gè)接口的工作方式均為方式0。5、模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量：ADC0809的初始化8路輸入通道，8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s。單個(gè)5V電源供電，模擬輸入電壓范圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，

13、指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。參考電壓V+為5V，V-為0V，工作電壓為5V。6、地址編碼實(shí)現(xiàn)：74LS138及邏輯器件74LS138為38譯碼器，本設(shè)計(jì)需要地址選擇的器件有3個(gè)（8259A，8255，8253），所以只要一個(gè)74LS138即可。CPU的數(shù)據(jù)傳輸線A0A3分別接芯片的A0A3，CPU的A4A6分別接74LS138的A，B，C，而其他位通過與門接74LS138的S3（S3為高電平有效）。而74LS138的輸出Y0接8259

14、A，Y1接8255，Y2接8253。從而得出器件的地址編碼如下表：器件起始地址8259A10H825520H825330H7、顯示功能：數(shù)碼管顯示本設(shè)計(jì)通過兩位數(shù)碼管進(jìn)行電壓大小的顯示，其中一位為個(gè)位，另一位為小數(shù)點(diǎn)后第一位。通過8255進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。四、設(shè)計(jì)程序1、主程序流程圖YN開始初始化SUMYN開始初始化SUM與N清零顯示VN=100？V=SUM/1002、中斷子程序進(jìn)入中斷進(jìn)入中斷N=N+1SUM=SUM+D中斷返回3、顯示子程序顯示位為兩位，所以把顯示的電壓擴(kuò)大顯示位為兩位，所以把顯示的電壓擴(kuò)大10倍，則可以顯示小數(shù)點(diǎn)后的一位：CX=AX*50/256選擇低位段選分離低位的數(shù):BL

15、=CL-10H送低位數(shù)的段選延時(shí)選擇高位段選分離高位的數(shù):BL=CL-10H送高位數(shù)的段選延時(shí)返回4、初始化8295A初始化流程圖ICW1,ICW1,單片8259A,上升沿有效,初始化時(shí)寫入ICW4ICW2,IR0IR7的中斷號(hào)為08H0FHICW4,一般全嵌套，非緩沖方式1，正常中斷結(jié)束，CPU為8088OCW1,允許IR0中斷OCW2，非循環(huán)優(yōu)化級(jí)方式，L2L0無效，不設(shè)置EOI命令8253初始化流程圖初始化控制器：初始化控制器：選擇計(jì)數(shù)器0，工作方式2，先寫低8為再寫高8位給低8位賦值給高8位賦值8255初始化流程圖工作方式0工作方式0，A、C口輸出，B口輸入5、程序算法DATAS SE

16、GMENTDATA1 DB 3FH,06H,56H,66H,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH;數(shù)碼管顯示向量表SUM DD 00H ;數(shù)字電壓的累加變量N DB 00H ;采集數(shù)據(jù)的次數(shù)V DB 00H ;顯示的數(shù)字電壓量DATAS ENDSCODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSSTART: MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV SI,OFFSET DATA1 MOV AL,13H ;ICW1,單片8259A,上升沿有效,初始化時(shí)寫入ICW4OUT 10H,ALMOV AL,08H ;ICW

17、2,IR0IR7的中斷號(hào)為08H0FHOUT 11H,ALMOV AL,80H ;ICW4,一般全嵌套，費(fèi)緩沖方式1，正常中斷結(jié)束，CPU為8088OUT 11H,ALMOV AL,0FEH ;OCW1,允許IR0中斷OUT 11H,ALMOV AL,00H ;OCW2，非循環(huán)優(yōu)化級(jí)方式，L2L0無效，不設(shè)置EOI命令OUT 10H,ALCLI ;關(guān)中斷，填寫中斷向量表MOV AX,0MOV ES,AXMOV DI,20HMOV AX,OFFSET INTPCLDSTOSW ;將中斷服務(wù)程序首址偏移值送20HMOV AX,SEG INTPSTOSW ;將中斷服務(wù)程序首址段值送20HSTI ;開

18、中斷MOV AL,34H ;選擇計(jì)數(shù)器0，工作方式2，先寫低8為再寫高8位OUT 33HMOV AL,0F4H ;給低8位賦值OUT 30H,ALMOV AL,01H ;給高8位賦值OUT 30H,ALMOV AL,82H ;均為工作方式0，A、C口輸出，B口輸入OUT 23H,ALA:MOV DI,OFFSET SUM;把顯示的數(shù)送給VMOV AX,DIMOV DI,OFFSET VDIV AX,100MUL AL,50DIV AX,256MOV DI,OFFSET VMOV DI,AXMOV DI,OFFSET SUM;SUM清零MOV DI,00HMOV DI,OFFSET N ;N清零

19、MOV DI,00HB: MOV DI,OFFSET NCMP DI,100JE AMOV DI,OFFSET XMOV AX,DIMOV CX,AX*50/256 ;由于顯示位為兩位，所以把顯示的電壓擴(kuò)大10倍，則可以顯示小數(shù)點(diǎn)后的一位MOV AL,01H ;選擇低位段選OUT 22H,ALMOV BL,CL-10H ;分離低位的數(shù)MOV AL,(BL+SI)OUT 20H,AL ;送低位數(shù)的段選CALL DELAY ;延時(shí)MOV AL,02H ;選擇高位的位選OUT 22H,ALMOV BL,CL/10 ;分離高位的數(shù)MOV AL,(BL+SI)OUT 20H,AL ;送高位數(shù)的段選CAL

20、L DELAY ;延時(shí)JMP B ;返回START ENDPINTP PROC NEARIN AL,21H ;讀取數(shù)字電壓量MOV DI,OFFSET SUMAND AX,00001111BADD DI,AX ;SUM=SUM+采集數(shù)字電壓MOV DI,OFFSET N ;采集累加次數(shù)加1MOV CL,DIMOV CH,CL+1MOV DI,CHIRETINTP ENDP MOV AH,4CH INT 21HCODES ENDS END START 五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析從附圖的硬件連線圖中，Vin口送入模擬電壓量，然后在數(shù)碼管上顯示電壓的大小，其中上面的為個(gè)位，下面的為小數(shù)點(diǎn)后第一位。系統(tǒng)大概每

21、隔0.1s進(jìn)行100次數(shù)據(jù)采集完整的，然后把平均量送到數(shù)碼管顯示。六、設(shè)計(jì)問題及解決1、設(shè)計(jì)中有一些芯片是之前沒接觸過的，所以對(duì)于其特性及功能均不太了解，最后是通過上網(wǎng)找資料解決的。2、本設(shè)計(jì)題目中有一個(gè)比較難的點(diǎn)是編址的問題，不過鑒于設(shè)計(jì)總體比較簡(jiǎn)單，通過一些與非門及3-8線譯碼器得以實(shí)現(xiàn)。3、設(shè)計(jì)圖中忽略了一些對(duì)設(shè)計(jì)影響不大的管腳，如RESET、REDAY、DEN、VCC、GND管腳，最終電路功能的實(shí)現(xiàn)需要將欠缺的管腳補(bǔ)齊。七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)如同設(shè)計(jì)目的提到的，通過這次課程設(shè)計(jì)，我們能將課本上的知識(shí)得以實(shí)踐。比如說我們微機(jī)課上學(xué)到的只是程序的寫法及流程圖的畫法，而實(shí)驗(yàn)課上的又是基本上有例程給你參考，一般只需要照著例程編寫就行了的。但是，這次課程設(shè)計(jì)，我們基本上是在沒有任何指導(dǎo)程序的基礎(chǔ)上完成的，這對(duì)于我們的綜合能力的提高是一次不可多得的機(jī)會(huì)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我將之前學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了融合貫通，并在實(shí)踐中對(duì)于程序的編寫及對(duì)于過程中對(duì)于程序的分析能力有了一定的提高。另外，課程設(shè)計(jì)這種由學(xué)生自主設(shè)計(jì)的作業(yè)對(duì)于糾錯(cuò)能力的培養(yǎng)也是非常不錯(cuò)的！附1：系統(tǒng)硬件連線圖附2：ADC0809介紹ADC0809軟件簡(jiǎn)介： 1主要特性1）8