溫度采樣系統(tǒng)報(bào)告-中北大學(xué)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)前言《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是一門實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)的課程，學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用。本課程設(shè)計(jì)是配合課堂教學(xué)的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它能起到鞏固課堂和書本上的知識(shí)，加強(qiáng)綜合能力，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)在應(yīng)用上得到飛速發(fā)展，因此，學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)必須緊跟實(shí)際連接。掌握這方面的知識(shí)更重要強(qiáng)調(diào)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。該課程設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，它要求我們結(jié)合課堂上和書本中學(xué)到的知識(shí)去獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)硬件系統(tǒng)，它是我們邁向?qū)嵺`和應(yīng)用的橋梁，我們學(xué)習(xí)書本上的知識(shí)是一個(gè)不斷積累的過(guò)程，而該課程設(shè)計(jì)卻使得我們能夠盡情發(fā)揮他們，讓我們更了解計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，工作原理以及軟硬件的結(jié)合使用，雖然課程設(shè)計(jì)的時(shí)間比較短，但它卻在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中占據(jù)了及其重要的位置。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)希望達(dá)到以下目地：1．培養(yǎng)資料搜集和匯總的能力。2．培養(yǎng)總體設(shè)計(jì)和方案論證的意識(shí)。3．提高硬件，軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)的綜合能力。4．提高軟件和硬件聯(lián)合調(diào)試的能力。5．熟練掌握相關(guān)測(cè)量?jī)x器的使用方法。 6．握相關(guān)開發(fā)軟件，仿真軟件的使用方法?！菊勘疚闹饕?088CPU為核心設(shè)計(jì)一個(gè)溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前溫度。本設(shè)計(jì)所用器件主要有傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，8088CPU，可編程并行接口8255，LED顯示器等。首先傳感器把所測(cè)的溫度轉(zhuǎn)換為電壓，輸入A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把得到的二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過(guò)CPU在LED上顯示出來(lái)。【關(guān)鍵字】傳感器、8088、8255、ADC0809姓名負(fù)責(zé)模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊8088主控模塊并行接口模塊顯示模塊一設(shè)計(jì)任務(wù)1設(shè)計(jì)目的為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及對(duì)象的控制，需要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)按照要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)。經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后再再轉(zhuǎn)換成適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。所以在危機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間，必須設(shè)置信息的變換和傳遞通道。而我們所做的模擬輸入通道，主要功能就是隨時(shí)間變化的模擬輸入信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，主要有多路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器等組成。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制的溫度采集系統(tǒng)，旨在使學(xué)生能做到以下幾點(diǎn)：1．了解微機(jī)控制的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)原理和方法。2．進(jìn)一步掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口芯片和中斷控制器的工作原理與使用方法。3．進(jìn)一步加深對(duì)中斷機(jī)理的認(rèn)識(shí)。2實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．80X86系列微機(jī)一臺(tái)。2．微機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。3．定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口芯片。4．ADC0809。5．8255并口控制器，8259中斷控制器。3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求以8088CPU為核心設(shè)計(jì)一個(gè)溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前溫度。本設(shè)計(jì)所用器件主要有傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，8088CPU，可編程并行接口8255，LED顯示器等。首先傳感器把所測(cè)的溫度轉(zhuǎn)換為電壓，輸入A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把得到的二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過(guò)CPU在LED上顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)共分以下幾個(gè)模塊：8088主控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、并行接口模塊、顯示模塊。二設(shè)計(jì)方案1設(shè)計(jì)思想在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠，石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，普遍存在著需要進(jìn)行溫度測(cè)量的場(chǎng)合。因?yàn)闇囟仁巧a(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的主要參數(shù)，如溫度，壓力，速度等進(jìn)行有效的檢測(cè)并控制。其中溫度檢測(cè)在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。而我們所做的課題正是以8086CPU為核心設(shè)計(jì)一個(gè)溫度巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（A/D采用ADC0809）.系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前的溫度和通道號(hào)。模擬現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)點(diǎn)的溫度巡回檢測(cè)，溫度范圍0-50攝氏度。每隔兩秒檢測(cè)一次，經(jīng)標(biāo)度變換后送LED顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。該系統(tǒng)主要用于溫度檢測(cè)，是一個(gè)狀態(tài)反饋系統(tǒng)，并非動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)。他可以利用放大器實(shí)現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)的溫度巡回檢測(cè)，并在LED上顯示當(dāng)前的溫度值和通道號(hào)。當(dāng)溫度信號(hào)改變時(shí)，LED顯示的值也隨之改變。2系統(tǒng)框圖本電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，主要包括四大部分：溫度信號(hào)檢測(cè)及放大部分、數(shù)字控制部分、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字顯示部分。溫度經(jīng)溫度傳感器及放大電路變換成與溫度成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，然后經(jīng)數(shù)字控制電路送到A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)數(shù)字顯示器顯示出測(cè)量的溫度。3硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前的溫度和通道號(hào)。模擬現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)點(diǎn)的溫度巡回檢測(cè)，溫度范圍0-510攝氏度。每隔兩秒檢測(cè)一次，經(jīng)標(biāo)度變換后送LED顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。實(shí)驗(yàn)步驟如下：確認(rèn)從PC機(jī)引出的兩根扁平電纜已經(jīng)連接在試驗(yàn)平臺(tái)上。編寫程序然后編譯連接。參考圖2-1所示連接試驗(yàn)線路。運(yùn)行參考程序，觀察LED顯示器上的通道號(hào)和溫度值。正確的結(jié)果是：檔調(diào)節(jié)作為A/D模擬輸入電壓源的電位器W的旋鈕在任意位置時(shí)，LED顯示器上顯示如下圖（以旋鈕旋至最右端即最大值為例）13842510圖2.13.1芯片功能說(shuō)明所需芯片可編程并行接口芯片8255，可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253，中斷控制器8259，傳感器AD590，A/D轉(zhuǎn)換器ADC08093.1.18088的功能簡(jiǎn)介8088是一個(gè)Intel以8086為基礎(chǔ)的，擁有16位元暫存器和8位元外部資料總線。8088使用8位元的設(shè)計(jì)，所針對(duì)的是較為經(jīng)濟(jì)之系統(tǒng)。在它推出時(shí)候，大的資料總線寬度電路板還是相當(dāng)?shù)匕嘿F。8088的預(yù)取(prefetch)貯列(queue)是4字節(jié)，相對(duì)于8086的是6字節(jié)。8088CPU內(nèi)部用兩個(gè)獨(dú)立的功能部件組成，分別為BIU和EU。BIU（BusInterfaceUnit）BIU由段寄存器、IP、指令隊(duì)列、地址加法器和控制邏輯組成。BIU的功能是負(fù)責(zé)從內(nèi)存中取指令送入指令隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送。EU（ExecutionUnit）EU由通用寄存器、F寄存器、ALU和EU控制部件組成。EU的功能是分析指令和執(zhí)行指令。3.1.28255A的功能簡(jiǎn)介8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)：8255A芯片是一個(gè)采用NMOS工藝制造的40引腳雙列直插式（DIP）封裝組件。8255A有3個(gè)8位數(shù)據(jù)端口，即A口、B口及C口，它們都可以分別作為輸入口或輸出口使用；A組控制與B組控制；讀／寫控制邏輯；數(shù)據(jù)總路線緩沖器。8255A主要的外部引腳,如圖2.2所示:圖2.28255A引腳圖PA7~PA0：A口的8條I/O線。8條線只能同時(shí)作為輸入或輸出，不能分開使用，可設(shè)置成雙向口，也只有A口允許這樣做。PB7~PB0：B口的8條I/O線。不可以設(shè)置成雙向口，其它和A口一樣。PC7~PC0：C口的8條I/O線。不可以設(shè)置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，這兩組可以任意設(shè)置為輸入或輸出。除了作為獨(dú)立的I／O線外，C口還經(jīng)常為A口、B口服務(wù)，配合A口、B口作聯(lián)絡(luò)線使用。A1、A0：端口地址選擇信號(hào)。用于選擇8255A的3個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制口。當(dāng)A1A0=00時(shí)，選擇端口A；為01時(shí)，選擇端口B；為10，選擇端口C；為11時(shí)，選擇控制口。8255A工作方式:方式0：基本的輸入／輸出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：選通輸入／輸出方式（應(yīng)答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：雙向傳輸方式。只有A口可以工作在此方式下。8255A方式控制字格式如下表2.1所示：表2.18255A方式控制字格式D7D6、D5D4D3D2D1D01A口A口C口高4位B口B口C口低4位00方式001方式11x方式20輸出1輸入0輸出1輸入0方式01方式10輸出1輸入0輸出輸入3.1.38253的功能簡(jiǎn)介8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：8253采用NMOS工藝制成，有24個(gè)引腳，所有輸入、輸出端均TTL電平兼容，單一電源（Vcc=+5V）供電，最高計(jì)數(shù)速率為2.6MHz。它包括3個(gè)計(jì)數(shù)器（即計(jì)數(shù)器0、1、2）、數(shù)據(jù)總路線緩沖器、讀／寫邏輯以及控制寄存器等4個(gè)部分。8253的外部引腳，如圖2.3所示：圖2.38253引腳圖A1、A0：地址輸入線，用來(lái)址8253內(nèi)部的4個(gè)端口，即3個(gè)計(jì)數(shù)器和1個(gè)控制字寄存器與CPU系統(tǒng)地址線相連。CLK0、CLK1、CLK2：時(shí)鐘脈沖輸入端，用于輸入定時(shí)脈沖或計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。CLK可以是系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖，也可以由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻或者其他脈沖源提供。當(dāng)用于定時(shí)時(shí)，這個(gè)脈沖必須是均勻的、連續(xù)的、周期精確的，而用于計(jì)數(shù)時(shí)，這個(gè)脈沖可以是不均勻的、斷續(xù)的、周期不定的。GATE0、GATE1、GATE3：門控輸入端，用于外部控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)和停止計(jì)數(shù)的操作。兩個(gè)或兩個(gè)以上計(jì)數(shù)器連用時(shí)，可用此信號(hào)同步，也可用于與外部某信號(hào)的同步。OUT0、OUT1、OUT2：計(jì)數(shù)輸出，當(dāng)計(jì)數(shù)器從初值開始完成計(jì)數(shù)操作進(jìn)，OUT引腳輸出相應(yīng)的信號(hào)。8253的工作方式：方式0：減1計(jì)數(shù)到0，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。方式1：減1計(jì)數(shù)到0，產(chǎn)生可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)負(fù)脈沖信號(hào)。方式2：減1計(jì)數(shù)到1，分頻器（速率信號(hào)發(fā)生器）。方式3：減1計(jì)數(shù)到初值的1／2，方波發(fā)生器。方式4：減1計(jì)數(shù)到0，軟件觸發(fā)產(chǎn)生選通負(fù)脈沖信號(hào)。方式5：減1計(jì)數(shù)到0，硬件觸發(fā)產(chǎn)生選通負(fù)脈沖信號(hào)。8253方式控制字格式，如下表2.2所示：表2.28253方式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D000選計(jì)數(shù)器001選計(jì)數(shù)器110選計(jì)數(shù)器200計(jì)數(shù)器鎖存01只讀寫低8位10先讀寫高8位11先讀寫低8位再讀寫高8位000方式0001方式1X10方式2X11方式3100方式4101方式50二進(jìn)制計(jì)數(shù)1BCD計(jì)數(shù)3.1.4AD590傳感器主要特性：1、流過(guò)器件的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度()度數(shù)：Ir/T=1(1)式中，Ir—流過(guò)器件(AD590)的電流，單位為μA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。2、AD590的測(cè)溫范圍為-55℃~+150℃。3、AD590的電源電壓范圍為4～30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即使反接也不會(huì)被損壞。4、輸出電阻為710mΩ。5、精度高，AD590在-55℃~+-150℃范圍內(nèi)，非線性誤差僅為±0.3℃。3.1.58259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳8259A是專門為了對(duì)8085A和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)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)定是在初始化時(shí)通過(guò)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)8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖2.4所示，引腳如圖2.5所示圖2.48259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.58259A管腳圖三實(shí)驗(yàn)結(jié)果1程序原理圖（見附件1）2程序流程圖（1）總流程圖數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集采集成功？量化編碼轉(zhuǎn)化為非壓縮BCD碼顯示LED結(jié)束YN2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程圖（3）溫度顯示子程序流程圖初始化初始化設(shè)置采集通道和次數(shù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)EOC=0？讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果存結(jié)果YN取操作數(shù)取操作數(shù)查表轉(zhuǎn)換取LED字型碼輸出字型鎖定字位結(jié)束3匯編程序代碼DATASEGMENTBUF1DB?BUF2DB?

LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATAINIT_8255PROCNEAR；8255初始化MOVDX,037BHMOVAL,91H；A、B、C均為方式0，A入，B出，CH出，CL入OUTDX,ALRETINIT_8255ENDPSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXLEASI,BUF1CALLINIT_8255；調(diào)用初始化8255程序MOVBL,0；LED不選通，其他置零MOVCX,1；共采集1次AGAIN:MOVAL,BLMOVDX,037AH；C口OUTAX,AL；ALE、START置零ORAL,10HOUTDX,AL；送ALE信號(hào)（上升沿）ANDAL,0EFHOUTDX,AL；輸出START信號(hào)（下降沿）NOP；空操作等待轉(zhuǎn)換MOVDX,037AHWAIT1:INTAL,DX；讀EOC狀態(tài)ANDAL,02HJZWAIT1；若EOC為低電平則等待MOVDX,037AHMOVAL,BLORAL,20HOUTDX,AL；EOC端為高電平則輸出讀允許信號(hào)OE=1MOVDX,0378HINAL,DX；讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果MOV[SI],AL；把轉(zhuǎn)換的數(shù)字量送存儲(chǔ)器MOVDX,037AHMOVAL,0OUTDX,AL；若完成數(shù)據(jù)采集則回到初始狀態(tài)DECODE:MOVAX,[SI]MOVBL,5；數(shù)字量除以0FFH，乘以5V，得到電壓值。再乘以10，；即轉(zhuǎn)換為1V/℃,等效為數(shù)字量除以5DIVBL；以下程序是把二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為非壓縮BCD碼LEASI,BUF2MOVBL,AH；AH為余數(shù)，乘以2即為0.1℃級(jí)的非壓縮BCD碼ADDBL,BLMOV[SI],BL；0.1℃級(jí)INCSIMOVAH,0；AL擴(kuò)展為AX，AL為十六進(jìn)制除數(shù)MOVBL,OAH；商轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制DIVBLMOV[SI],AH；余數(shù)AH就是1℃級(jí)的非壓縮BCD碼INCSIMOV[SI],AL；商AL就是10℃級(jí)的非壓縮BCD碼DISPPROCNEAR；這段是顯示子程序MOVAL,40HMOVDX,037AHOUTDX,AL；選通LED1LEABX,LED；表的首地址LEADI,BUF2MOVAL,[DI]；序號(hào)XLAT；驅(qū)動(dòng)LED的數(shù)據(jù)存入ALMOVDX,0379HOUTDX,AL；LED1亮，值為0.1℃級(jí)CALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序MOVAL,80HMOVDX,037AHOUTDX,AL；選通LED2INCDIMOVAL,[DI]XLATADDAL,80H；帶上小數(shù)點(diǎn)MOVDX,0379HOUTDX,AL；LED2亮，值為1℃級(jí)CALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序MOVAL,0C0HMOVDX,037AHOUTDX,AL；選通LED3INCDIMOVAL,[DI]XLATMOVDX,0379HOUTDX,AL；LED3亮，值為10℃級(jí)RET；過(guò)程返回DISPENDP；過(guò)程結(jié)束DELAYPROC；延時(shí)子程序MOVCX,100DELAY1:LOOPDELAY1RETDELAYENDPCODEENDSENDSTART四系統(tǒng)調(diào)試與使用本次實(shí)驗(yàn)前面時(shí)間主要用于熟悉實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)，系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間只花了短短的兩天時(shí)間。剛開始我是滿懷信心的想把自己寫好的程序一次運(yùn)行成功，但結(jié)果卻慘不忍睹，什么功能都沒有，甚至連寫在程序的最前面的那些芯片的初始化操作都沒達(dá)到預(yù)期的效果，這對(duì)我的信心造成極大的沖擊，我翻著書仔細(xì)的把程序重新讀了一次，希望能發(fā)現(xiàn)出某個(gè)錯(cuò)誤。但就根據(jù)書本上教的，實(shí)在是無(wú)錯(cuò)可查。我不得已把程序一塊一塊的肢解開來(lái)，從最基本的做起，看他們能否都實(shí)現(xiàn)，最后看能否連接起來(lái)運(yùn)行。首先，我把最前面的初始化留下來(lái)，把后面的主程序及中斷服務(wù)子程序都刪去，仍沒有成功，我不得已，再把程序中的8253初始化和8255A的初始化分開調(diào)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們能夠運(yùn)行，并有相應(yīng)的輸出結(jié)果顯示。后來(lái)我們請(qǐng)教了學(xué)長(zhǎng)，在他不停的調(diào)試過(guò)程中，讓我們學(xué)到了很多，首先我們要對(duì)我們所做的課題要有一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)框圖，那樣思路才比較清晰，而且出現(xiàn)問(wèn)題后，不應(yīng)該無(wú)從下手或整體動(dòng)手，而是應(yīng)該一個(gè)環(huán)節(jié)一個(gè)環(huán)節(jié)的不停調(diào)試，找出問(wèn)題所在，然后針對(duì)那一環(huán)節(jié)修改程序或者線路圖。在調(diào)試程序時(shí)要學(xué)會(huì)使用逐步調(diào)試，而不是整體的運(yùn)行。五實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)掌握了微機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)步驟,可編程并行接口接口芯82