个人硬件课程设计 电子示波器

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1、计算机学院硬件课程设计计算机科学与技术学院硬件课程设计报告个人实验报告姓 名： 学 号： 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计算机096班 设计题目： 电子示波器 成 员： 指导教师： 职 称： 高级工程师 2011年 9月 目 录1选题与需求分析31.1选题31.2需求分析32总体设计32.1硬件方案32.1.1程序实现思路42.1.2课题的其他需求53详细设计73.1硬件实现73.2软件实现84设计结果135实验体会141 选题与需求分析1.1 选题经过小组成员的认真考虑，最终确定课程设计的题目为数字示波器。数字示波器是智能化数字存储示波器的简称，是模拟示波技术、数字化测量技术和计算机

2、技术的综合产物。与传统示波器相比，数字示波器不仅具有可存储波形、体积小、功耗低、方便携带等特点，而且还具有强大的实时信号处理分析等功能。因此在电子电信类实验室中使用越来越广泛。但目前我国使用的高性能数字示波器主要依靠国外产品，因此研究数字示波器有重要意义。1.2 需求分析示波器在电子测量、测试仪器中有着很广泛的应用，是观察模拟电路和数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。该课程设计是基于HUSY试验箱的示波器模拟，由于仪器限制，只实现示波器的基本功能。设计的初步思想是实现复位、波形延展、显示模拟量的基本大小信息。经过小组讨论，示波器可有两种工作方式。一种用波形的幅度

3、来表示模拟量的大小，另一种工作方式用波长来表示模拟量的大小。不管哪种工作方式，都要能显示出模拟数据的基本波形。2 总体设计2.1 硬件方案 不论工作在哪种工作方式下，都需要用到8279、0809芯片。在两种方案中，0809做数模转换，把模拟电压量转换成数字量，用8279控制显示器。一、 用波形幅度来表示模拟量的大小模拟信号输入0809转换8086CPU8279LED显示器二、 用波长来表示模拟量大小0809转换8086CPU8253分频8279LED显示器0809转换模拟信号输入.2.2 软件方案 在两种方案下分别对应两种软件方案，都必须包括0809,8279这些器件的初始化，还有这些器件的控

4、制，然后第二个方案还要有8255的相关程序。2.1.1 程序实现思路一、 用波形幅度来表示模拟量的大小输出8279中对应编码的AL，LED对应亮将8279中的LED编码改了在8279中判断该数字的高低0809转换成数字量给0809一个电压对8279初始化对0809初始化二、 用波长来表示模拟量大小给0809一个电压，0809转换成数字量对8279初始化对8253初始化对0809初始化对8279编程显示波形2.1.2 课题的其他需求程序设计流程图如下。3 详细设计3.1 硬件实现方案二用到的芯片有8255、8279、0809。芯片图如下：0809芯片图8255芯片图 8279芯片图在该示波器中，

5、0809起模数转换的作用。用到的管脚有：用于启动0809的START管脚、CLK管脚、ALE管脚，VCC管脚、REF(+)管脚、REF(-)管脚、GND管脚，通道选择ABC三个管脚，允许输出管脚OE，结果数据输出管脚D0-D7,模拟通道IN0。8279控制七段数码管的显示。用到的管脚有：D0-D7，RD，WR，RESET，OUT0-OUT7，CS，CLK，BD,A0,VCC,SL0-SL3，GND。8255主要用于检测0809转换完毕与否。用到的管脚有:PA0，CS,RD,WR,D0-D7，A1,A0，VDD,VSS。8255只用于检测转换完毕，因此只需工作在方式0，基本输入输出方式，用A口作

6、输入。电路连接图如图所示。系统的工作流程为：当有模拟量输入后，0809启动转换，8255检测转换完毕与否。当连接EOC端的PA0口将数据传送给8086CPU发现最低位为0时，说明转换完毕。这时通过读0809数据端口将转换完的数据通过数据总线传递给8086的寄存器。然后8086CPU将转换完后的数据与1、2、3、4进行比较。比较后再将数据进行处理，对0-5之间的数据进行编码，通过数据总线将数据写入8279的寄存器中，从而显示波形。也就是说0809与8255是通过EOC连接在一起的，而0809与8279是通过8086的数据总线连接在一起的。为了方便比较，现把十进制的1、2、3、4转化完成后比较的数

7、值化成CPU用的16进制数。如表所示。133H266H389H4CCH3.2 软件实现 通过对硬件电路的分析，软件编写的思想也就生成了。各个器件的连接用软件方法来连接，就是用CPU进行读写芯片的寄存器实现的。8086CPU通过读8255的寄存器得知0809已经转换完毕，然后再读0809的寄存器将转换完的数字量进行比较，然后再对数字量编码，通过写8279控制8279显示波形。 程序如下：Z8279 EQU 212HD8279 EQU 210HLEDMOD EQU 00h LEDFEQ EQU 38H ；该程序中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 ；以上为初始化8255 MOV DX,Z8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL ；以上为初始化8279 MOV DX,200H MOV AL,00H OUT DX,AL ；以上为启动0809 MOV DX,218H CHECK： IN AL,DX TEST AL,01H JZ CHECK MOV DX,200H IN AL,DX ；检测0809是否转换完毕

9、。 CMP AL,33H JA C2C1: MOV DX,D8279 ；如果转化后的值介于00H和33H之间执行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 ；以上为显示占空比为1的波形。 MOV CX,25000 DELAY0: LOOP DELAY0 JMP BLACKC2: CMP AL,66H ；如果转化后的值介于33H和66H之间执行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 ；以上为显示占空比为2的波形。 MOV CX,25000 DELAY1: LOOP DELAY1 JMP BLACK C3: CMP AL,89H ；如果转化后的值介于66H和89H之间执行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 ；以上为显示占空比为3的波形。 MOV CX,25000 DELAY2: LOOP DELAY2 JMP BLACKC4: CMP AL,11001100B ；如果转化后的值介于89H和CCH之间，执行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 ；以上为显示占空比为4的波形。 MOV CX,25000DELAY

14、3: LOOP DELAY3 JMP BLACK C5: MOV DX,D8279 ；不满足以上情况的就执行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 ；以上为显示占空比比为5的波形。 MOV CX,25000 DELAY4: LOOP DELAY4 JMP BLACKBLACK: NOP JMP START CODE ENDS END START4 设计结果方案二的不足之处在于不具有很好的适应性。如果脱离HKZK88实验箱，有很大的局限性。要显示其他波形需重新编码。但是该方案能较好的反应模拟量电压的大小。实验后的结果图如下所示。占空比为5的波形占空比为1的波形 占空比为3的波形5 实验体会在此次课程设计中，学到的最主要的就是8279的运用，8279控制键盘和七段数码管。在实验开始时，最主要的困难在于方案

16、的确定和具体思路的实现问题。通过小组讨论和请教老师，最终确定了实验方案。在方案确定的问题上，由于方案二的特殊性，在设计初期用到了8253,0809芯片也用了两次。后经过分析，8253分频的作用没有起到很好的控制作用，0809芯片两次进行采集模拟量的做法也是没有必要的，于是，最终确定用0809、8255、8279芯片。在编码过程中遇到的主要问题是如何控制七段数码管。先用8279对数码管进行控制，但由于方案二现实的波形是一定的，无法进行像方案一那样的编码表的方案。后用8255对数码管进行控制，发现8255无法对单个数码管进行控制，只能一起控制。最后通过对8279的赋值，从而实现了显示波形的功能。开始时程序只能执行一次，不符合工程上示波器的要求，于是对程序进行了改进，即能实现多次采样，直至按下RET键后会自动复位。通过这次课程设计，我很好的复习了以前学过的知识，运用几个芯片解决一个问题提高了分析问题的能力，并且自己动手解决现实波形的问题提高了动手能力，体味到当出现预期结果时激动兴奋的心情。这是第一次运用几个芯片解决了实际问题。14