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1、微机应用系统设计与综合实验设计报告 设计题目 温度采集系统软硬件设计指导老师 设计者 学 号 专业班级 设计日期 2011年5月82010年5月20日 目 录第一章 微机应用系统课程设计的目的意义11.1 设计目的11.1 课程在教学计划中的地位和作用2第二章 温度采集系统软硬件设计任务32.1 设计内容及要求32.2 课程设计的要求4第三章 总体设计方案53.1 设计思想5 3.2 总体设计流程图6第四章 硬件设计7 4.1 硬件设计概要74.2 所用到的芯片及其各自功能说明7 4.2.1 芯片列表84.2.2 8088的功能简介8 4.2.3 8255A的功能简介9 4.2.4 8253的
2、功能简介9 4.2.5 8259的功能简介.104.3 硬件电路设计系统原理图及其说明11第五章 软件设计125.1 流程图及其说明125.2 源程序及其说明13第六章 系统调试18第七章 收获、体会19参考文献21第一章 微机应用系统课程设计的目的意义1.1设计目的微机原理与接口技术是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于应用。本课程设计是配合课堂教学的一个重要的实践教学环节，它能起到巩固课堂和书本上的知识，加强综合能力，提高系统设计水平，启发创新思想的效果。通过本课程设计希望达到以下目地：培养资料搜集和汇总的能力。培养总体设计和方案论证的意识。提高硬件，软件设计与开发的综合能力。提
3、高软件和硬件联合调试的能力。熟练掌握相关测量仪器的使用方法。掌握相关开发软件，仿真软件的使用方法。1.2课程在教学计划中的地位和作用 现在计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧跟实际连接。掌握这方面的知识更重要强调解决实际问题的能力。该课程设计给我们提供了一个很好的机会，它要求我们结合课堂上和书本中学到的知识去独立设计一个硬件系统，它是我们迈向实践和应用的桥梁，我们学习书本上的知识是一个不断积累的过程，而该课程设计却使得我们能够尽情发挥他们，让我们更了解计算机的结构，工作原理以及软硬件的结合使用，虽然课程设计的时间比较短，但它却在整个教学计划中占据了及其重要的位置。 第二
4、章 温度采集系统软硬件设计任务2.1实验目的为了实现计算机对生产过程及对象的控制，需要将对象的各种测量参数按照要求转换成数字信号送入计算机。经计算机运算处理后再再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在危机和生产过程之间，必须设置信息的变换和传递通道。而我们所做的模拟输入通道，主要功能就是随时间变化的模拟输入信号变成数字信号送入计算机，主要有多路转换器，采样保持器和 A/D转换器等组成。本实验通过设计一个微机控制的温度采集系统，旨在使学生能做到以下几点：1了解微机控制的温度采集系统软硬件设计原理和方法。2进一步掌握定时/计数器、并行接口芯片和中断控制器的工作原理与使用方法。3进一步加深对中断
5、机理的认识。2.2实验设备l80X86系列微机一台。 2微机硬件实验平台。 3定时/计数器、并行接口芯片。 4ADC0809。 5. 8255并口控制器，8259中断控制器.2.3实验内容及要求 实现温度信号的采集，在4位LED显示器上显示当前的温度和通道号。模拟现场两个点的温度巡回检测，温度范围0-510摄氏度。每隔两秒检测一次，经标度变换后送LED显示器显示，2路循环显示，每路持续两秒。第三章 总体设计方案3.1 设计思想 在许多传统行业中，多路高温度采集系统是不可或缺的。电厂，石化行业及制药厂等企业生产过程中，普遍存在着需要进行温度测量的场合。因为温度是生产过程和科学实验中普遍且重要的物
6、理参数。在工业生产中，为了高效生产，必须对生产过程的主要参数，如温度，压力，速度等进行有效的检测并控制。其中温度检测在生产过程中占有相当大的比例。 而我们所做的课题正是以8086cpu为核心设计一个温度巡回监测系统（A/D采用ADC0809）.系统可实现温度信号的采集，在4位LED显示器上显示当前的温度和通道号。模拟现场两个点的温度巡回检测，温度范围0-510摄氏度。每隔两秒检测一次，经标度变换后送LED显示器显示，2路循环显示，每路持续两秒。 该系统主要用于温度检测，是一个状态反馈系统，并非动态控制系统。他可以利用放大器实现多个点的温度巡回检测，并在LED上显示当前的温度值和通道号。当温度信
7、号改变时，LED显示的值也随之改变。 第四章 硬件设计4.1 硬件设计概要系统的主要功能是实现温度信号的采集，在4位LED显示器上显示当前的温度和通道号。模拟现场两个点的温度巡回检测，温度范围0-510摄氏度。每隔两秒检测一次，经标度变换后送LED显示器显示，2路循环显示，每路持续两秒。实验步骤如下：（1） 确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在试验平台上。（2） 编写程序然后编译连接。（3） 参考图2-1所示连接试验线路。（4） 运行参考程序，观察LED显示器上的通道号和温度值。正确的结果是：档调节作为A/D模拟输入电压源的电位器W的旋钮在任意位置时，LED显示器上显示如下图（以旋钮旋至最
8、右端即最大值为例） 1384 25104.2 所用到的芯片及其各自功能说明4.2.1 芯片列表可编程并行接口芯片8255，可编程定时器计数器8253，中断控制器82594.2.2 8088的功能简介 Intel8088CPU准是16位微处理器，它采用N沟道，耗尽型负载的硅栈工艺制造，外型为双列直插式，有40个引脚。8088CPU有8根数据线和20根地址线，直接寻址空间为1MB。能够完成微型计算机的基本操作数的读取，指令的执行，中断控制等基本功能。4.2.3 8255A的功能简介8255A内部结构8255A芯片是一个采用NMOS工艺制造的40引脚双列直插式（DIP）封装组件。8255A有3个8位
9、数据端口，即A口、B口及C口，它们都可以分别作为输入口或输出口使用；A组控制与B组控制；读写控制逻辑；数据总路线缓冲器。8255A主要的外部引脚图3.28255A引脚图PA7PA0：A口的8条IO线。8条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有A口允许这样做。PB7PB0：B口的8条IO线。不可以设置成双向口，其它和A口一样。PC7PC0：C口的8条IO线。不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高4位和低4位，这两组可以任意设置为输入或输出。除了作为独立的IO线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、B口作联络线使用。A1、A0：端口地址选择信号。用于选择8255A的
10、3个数据端口和一个控制口。当A1A0=00时，选择端口A；为01时，选择端口B；为10，选择端口C；为11时，选择控制口。8255A工作方式方式0：基本的输入输出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：选通输入输出方式（应答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：双向传输方式。只有A口可以工作在此方式下。8255A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 输出1 输入0 输出1 输入0方式01方式10 输出1 输入0 输出1 输入4.2.4 8253的功能简介 8253的内部结构8253采用NMO
11、S工艺制成，有24个引脚，所有输入、输出端均TTL电平兼容，单一电源（Vcc=+5V）供电，最高计数速率为2.6MHz。它包括3个计数器（即计数器0、1、2）、数据总路线缓冲器、读写逻辑以及控制寄存器等4个部分。8253的外部引脚图3.3 8253引脚图A1、A0：地址输入线，用来址8253内部的4个端口，即3个计数器和1个控制字寄存器与CPU系统地址线相连。CLK0、CLK1、CLK2：时钟脉冲输入端，用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。CLK可以是系统的时钟脉冲，也可以由系统时钟分频或者其他脉冲源提供。当用于定时时，这个脉冲必须是均匀的、连续的、周期精确的，而用于计数时，这个脉冲可以是不均匀的
12、、断续的、周期不定的。GATE0、GATE1、GATE3：门控输入端，用于外部控制计数器的启动计数和停止计数的操作。两个或两个以上计数器连用时，可用此信号同步，也可用于与外部某信号的同步。OUT0、OUT1、OUT2：计数输出，当计数器从初值开始完成计数操作进，OUT引脚输出相应的信号。8253的工作方式方式0：减1计数到0，产生中断请求信号。方式1：减1计数到0，产生可重复触发的单稳态负脉冲信号。方式2：减1计数到1，分频器（速率信号发生器）。方式3：减1计数到初值的12，方波发生器。方式4：减1计数到0，软件触发产生选通负脉冲信号。方式5：减1计数到0，硬件触发产生选通负脉冲信号。8253
13、方式控制字格式D7 D6D5 D4D3 D2 D1D000 选计数器001 选计数器110 选计数器200 计数器锁存01 只读写低8位10 先读写高8位11 先读写低8位 再读写高8位000 方式0001 方式1X10 方式2X11 方式3100 方式4101 方式50 二进制计数1 BCD计数4.2.5 8259A的内部结构和引脚4.3 硬件电路设计系统原理图及其说明第五章 软件设计5.1流程图及其说明 STARTYN初始化8255.8253设置中断向量产生中断中断服务子程序LED显示通道2 LED显示通道1读入检测值并转换依次取出并显示百十个位数值中断结束 等待选择通道 Y Y N 5.
14、2 源程序及其说明 CS8255 EQU 63H CSPB EQU 61H CMD8255 EQU 90H MSKLOAD EQU 0FEH SENDWORD MACRO DAT ;DAT=DX LOCAL RE,BIT0,BIT1,BIT_END PUSH DX PUSH AX PUSH CX MOV CX,0000H MOV CL,16 RE: ROL DAT,1 JC BIT1 BIT0: MOV AL,00H OUT CSPB,AL MOV AL,04H OUT CSPB,AL JMP BIT_END BIT1: MOV AL,02H OUT CSPB,AL MOV AL,06H OU
15、T CSPB,AL BIT_END: LOOP RE OR AL,01H OUT CSPB,AL POP CX POP AX POP DX ENDM STACK SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK ENDS DATA SEGMENT NUM1 DB 0E0H COUNT DB 1 DATA ENDS CODE SEGMENT ;代码段 ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA ; MOV DS,AX MOV AL,CMD8255;初始化8255，A口工作方式0，输入 OUT CS8255,AL；B组工作方式0，输出 MO
16、V AL,00H OUT CSPB,AL MOV DX,0B07H ；初始化LED显示单元 SENDWORD DX MOV DX,09FFH SENDWORD DX MOV DX,0A0AH SENDWORD DX MOV DX,0C01H SENDWORD DX MOV AL,0A4H ；初始化8253芯片 OUT 43H,AL MOV AL,2EH OUT 42H,AL PUSH DS MOV AX,0000H MOV DS,AX MOV AX,OFFSET IRQ7；填写8259的7号中断矢量入口 MOV SI,003CH； 地址的偏移量 MOV SI,AX MOV AX,CS MOV
17、SI,003EH MOV SI,AX POP DS CLI ；关总中断 IN AL,21H AND AL,7FH OUT 21H,AL AGAIN: STI ；开总中断 HLT JMP AGAIN IRQ7: MOV AL,COUNT DEC COUNT JNZ EXIT1 MOV AL,NUM1 XOR AL,80H OUT CSPB,AL MOV NUM1,AL TEST AL,80H JZ ABC1 MOV DX,0502H SENDWORD DX JMP ABC2 ABC1: MOV DX,0501H SENDWORD DX ABC2: MOV AL,NUM1 OUT CSPB,AL
18、JMP ABCO EXIT1: JMP EXIT ABCO: MOV AL,NUM1 OUT CSPB,AL CALL DELAY IN AL,60H OUT 00H,AL MOV BL,2 MUL BL MOV CL,100 DIV CL XCHG AL,AH MOV DL,AH AND DL,0FH MOV DH,03H SENDWORD DX SUB AH,AH MOV CL,10 DIV CL XCHG AL,AH MOV DL,AH AND DL,0FH MOV DH,02H SENDWORD DX MOV DL,AL AND DL,0FH MOV DH,01H SENDWORD D
19、X MOV DX,040FH SENDWORD DX MOV DX,060FH SENDWORD DX MOV DX,070FH SENDWORD DX MOV DX,080FH SENDWORD DX CALL DELAY MOV COUNT,50H EXIT: MOV AL,20H OUT 20H,AL IRET DELAY: PUSH CX MOV CX,2000H DEL1: PUSH AX POP AX LOOP DEL1 POP CX RET CODE ENDS END START 第六章 系统调试与使用本次实验前面时间主要用于熟悉实验操作平台，系统调试时间只花了短短的两天时间。刚
20、开始我是满怀信心的想把自己写好的程序一次运行成功，但结果却惨不忍睹，什么功能都没有，甚至连写在程序的最前面的那些芯片的初始化操作都没达到预期的效果，这对我的信心造成极大的冲击，我翻着书仔细的把程序重新读了一次 ，希望能发现出某个错误。 但就根据书本上教的，实在是无错可查。我不得已把程序一块一块的肢解开来，从最基本的做起，看他们能否都实现，最后看能否连接起来运行。 首先，我把最前面的初始化留下来，把后面的主程序及中断服务子程序都删去，仍没有成功，我不得已，再把程序中的8253初始化和8255A的初始化分开调试，结果发现它们能够运行，并有相应的输出结果显示。后来我们请教了学长，在他不停的调试过程中
21、，让我们学到了很多，首先我们要对我们所做的课题要有一个整体的结构框图，那样思路才比较清晰，而且出现问题后，不应该无从下手或整体动手，而是应该一个环节一个环节的不停调试，找出问题所在，然后针对那一环节修改程序或者线路图。在调试程序时要学会使用逐步调试，而不是整体的运行。 第七章 收获、体会 通过本次实验掌握了微机系统的开发步骤,可编程并行接口接口芯片8255A、,可编程定时器计数器8253，中断控制器8259，ADC0809和LED的用法，掌握了汇编,程序的设计。本次设计需要熟练掌握汇编语言，熟悉可编程并行接口接口芯片8255A,ADC0809,8259A,可编程定时器计数器8253的内部结构、
22、外部引脚和功能，熟悉LED显示器的结构及译码方式。ADC0809芯片输入选通地址码A,B,C分别接8255的PB7,PB6,PB5三个端口，当A,B,C为“111”时选通输入通道IN7，通过单次阶跃单元的电位器W可以给A/D变换器-5到5V的模拟电压；当A,B,C为“011”时选通输入通道IN6，通过单次阶跃单元的电位器W以及反相器和放大增益为0.5的放大器可以给A/D变换-2.52.5的模拟电压。8253的通道2定时器用于10ms定时输出OUT2信号接A/D变换器的“1”口，同时该定时脉冲也作为中断控制器8259的中断请求信号，接IRQ7端口。CPU响应8259的中断请求后，启动A/D转换器
23、0809对单次阶跃单元电位器W引入的模拟电压进行变换（程序延时）。8253接口的片选地址为40H,8255A口为输入方式，A/D转换的数据通过A口输入计算机，送到显示器上显示，8255接口的片选地址为60H，B口作为输出，地址为61H。显示单元的LED的CLK,DIN,LOAD分别接8255口B的PB2,PB1,PB0,GND端和+5V端分别接实验板上的GND端和+5V端。 通过本次课程设计我也获得了许多收益，首先，让我更好的掌握了ADC0809,8259A,8255A,8253芯片的工作原理、方式及其应用。其次，让我学会了如何设计一个简单的微机系统，以及设计一个简单微机系统所需要的步骤和设计
24、中需要注意的地方。本人在设计中遇到很多困难，大都是对和芯片的应用还不是很熟练，还需更加努力更加深入的了解微机系统和芯片功能。由于我的能力和时间的限制，没能通过硬件的验证实验，只是通过查找一些资料和大脑抽象来设计本次课程设计，设计的温度巡回检测系统还存在一些问题有待改进。 参考文献1. 周荷琴.微型计算机原理与接口技术.合肥：中国科学技术大学出版社，2004.122. 刘全忠.汇编语言实用程序.天津大学出版社，1991.63. 李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册.北京：北京航空航天大学出版社，2003.4. 刘乐善.微型计算机接口技术及应用.武汉：华中科技大学出版社,20045. 刘书明.高性能数模与模数转换器件.西安：西安电子科技大学出版社，2000 25
微机应用系统设计与综合实验设计报告 温度采集系统软硬件设计
