微机原理与接口技术课程设计温度采集系统软硬件设计.docx

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微机原理与接口技术课程设计温度采集系统软硬件设计

中北大学

课程设计任务书

2010/2011学年第2学期

学院：

中北大学信息商务学院

专业：

通信工程

起迄日期:

6月7日~7月12日

课程设计地点:

 中北大学

指导教师:

系主任：

下达任务书日期:

2011年6月7日

一、设计目的和要求

1）、查资料了解8255A和ADC0809AD转换器的工作原理

2）、原理图设计，用PROTEL画出原理图

3）、软件设计，给出流程图及源代码并加注释

二、设计内容及步骤

1．设计要求

以8088CPU为核心设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。

本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8088CPU，可编程并行接口8255，LED显示器等。

首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来。

本设计共分以下几个模块：

8088主控模块、A/D转换模块、并行接口模块、显示模块。

2.撰写设计报告

1.设计题目：

温度采集系统软硬件设计

2.任务要求及分工（注：

要求写清楚每个人完成的模块）

3.系统总体方案

4.各个硬件模块设计和原理图

5.各个软件模块设计和流程图

6心得体会和参考资料

注：

学生完成课程设计后提交课程设计报告，要求将前述全部内容依先后顺序写成设计报告一份，要求文字通畅、字迹工整，装订成册。

三、进度安排

序号

设计内容

时间（天）

1

查阅资料，确定设计思路

1

2

设计实现

2

3

调试

1

4

考核设计，写设计报告

1

四、答辩与成绩评定

1．课程设计报告应有设计者和指导教师的签名。

未经指导教师签字，不能参加答辩。

2．由指导教师组成答辩小组，答辩时按设计报告编写顺序，设计者本人首先对自己的设计进行5-10分钟的讲解，讲明设计中主要解决的问题，然后回答教师提问。

每位学生的答辩时间一般不超过20-25分钟。

3．成绩评定包括以下部分：

（1）出勤情况占20%

（2）设计的完成情况占30%

其中包括：

数据库的创建情况；可视化的界面设计情况；对数据集的操作的完成情况；程序代码的编写情况；运行结果的正确程度。

（3）课程设计报告占50%

五．参考书目

1.周耿烈，《微机原理与接口技术实验指导书》，兰州工专计算机工程系，2001年3月

2.雷丽文，《微机原理与接口技术》，电子工业出版社，1999年第一版

3.沈美明，《IBMPC机汇编语言程序设计》，清华大学出版社，1991年第一版

微机原理与接口技术课程设计

学校：

中北大学信息商务学院

专业：

通信工程

姓名：

一、设计题目：

温度采集系统软硬件设计

二、任务要求及分工

8088主控模块：

A/D转化模块：

并行接口模块：

显示模块：

三、系统总体方案

温度计电路原理图如下页图3-1所示，控制器用8088CPU，温度传感器用LM335系列电压输出型传感器，用3位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。

protel原理图（图3-1）

四、各个硬件模块设计和原理图

1、温度传感器的工作原理

本设计所选的温度传感器为LM335系列电压输出集成温度传感器，此传感器的工作温度范围为-10~100摄氏度，作为一个电压源，当工作电流在0.4~5mA范围内变化时，并不影响传感器的性能，因为它的动态电阻小于1欧姆，如果在25摄氏度下标定，在100度宽的温度范围内误差小于1摄氏度，具有良好的输出线性。

它的工作原理图如图4-1：

图4-1电压型集成温度传感器原理图

图4-2温度传感器电路图

2、A/D转换器的工作原理

图4-3ADC0809管脚图

8通道（8路）输入8位字长逐位逼近型转换时间100μs内置三态输出缓冲器

1）主要引脚功

D7～D0：

输出数据线（三态）

IN0～IN7：

8通道（路）模拟输入

ADDA、ADDB、ADDC：

通道地址

ALE：

通道地址锁存

START：

启动转换

EOC：

转换结束状态输出

OE：

输出允许（打开输出三态门）

CLK：

时钟输入（10KHz～1.2MHz）

2）ADC0809芯片介绍

ADC0809包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。

用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，再多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛。

3）ADC0809的主要技术指标为：

·分辨率：

8位

·单电源：

+5V

·总的不可调误差：

±1LSB

·转换时间：

取决于时钟频率

·模拟输入范围：

单极性0～5V

·时钟频率范围：

10KHZ～1280KHZ

3、8088CPU的工作原理

8088CPU采用DIP40（双列直插40脚）封装

为了减少引脚数：

·部分引脚采用分时复用方式，即在不同时间传送不同的信息；

·还有一些引脚的功能因CPU的工作方式（最小方式/最大方式）的不同而不同。

地址总线和数据总线：

地址和数据分时使用引脚，共占20根引脚。

·20根地址总线，用于输出CPU要访问的内存单元（或I/O端口）的地址，为三态输出信号；（与数据和状态线复用）

·16根数据总线，用来在CPU与内存（或I/O端口）之间传送数据，为三态双向信号。

（与低16位地址线复用）

·AD15～AD0——地址/数据总线

A19/S6～A16/S3——地址/状态线

控制总线：

·MN/MX——工作方式选择控制线，用来控制8088的工作方式。

•MN/MX接+5V，最小方式，由8088提供系统所需要的全部控制信号，用来构成单处理机系统；MN/MX接地，最大方式，系统部分总线控制信号由专用的总线控制器8288提供，该方式用于多处理机系统。

与工作方式无关的控制线：

RD——读控制信号

READY——准备好信号

RESET——复位信号

INTR——可屏蔽中断请求

NMI——不可屏蔽中断请求

TEST——测试信号

BHE/S7——数据总线高8位允许/状态S7信号

MN/MX——工作方式选择

ALE——地址锁存允许

DEN——数据传送允许

DT/R——数据发送/接收信号

M/IO——存储器/输入输出选择信号

WR——写控制信号

INTA——中断响应信号

HOLD——总线请求信号

HLDA——总线响应信号

LOCK——总线锁定信号

RQ/GT1和RQ/GT0——总线请求响应

CLK——时钟信号

Vcc——电源（输入）接+5V电源。

GND——地线

4、8255的工作原理

图4-58255管脚图

图4-68255芯片功能图

1）8255引脚功能：

RESET:

复位输入线。

CS:

片选信号线。

WR:

写入信号。

D0～D7:

三态双向数据总线。

PA0～PA7:

端口A输入输出线。

PB0～PB7:

端口B输入输出线。

PC0～PC7:

端口C输入输出线。

A0A1:

口地址选择信号线。

2）、8255的工作方式

8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。

方式0——简单输入/输出――查询方式；A，B，C三个端口均可。

最为常用。

方式1——选通输入/输出――中断方式；A，B，两个端口均可。

方式2——双向输入/输出――中断方式。

只有A端口才有。

方式0：

为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。

即：

PA0—PA7，PB0—PB7，PC0—PC7均可作为I/O线使用，没有限制一定传送什么信号；口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分别设定为输入口或输出口。

方式0的应用场合有两种：

一种是同步传送；一种是查询传送。

1>方式控制字：

方式控制字决定了8255的工作方式。

8255工作之前软件上必须初始化，即将方式控制字写入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。

2>口C的按位置/复位控制字：

只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。

C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等

图4—78255方式控制字

图4—8按位操作控制字

5、LED数码管显示器工作原理

图4-8是7段LED数码管的器件外部形状图，它由名称为gfedcba的7个笔画段和一个圆点h组成，这7个笔画段在点亮时，可以显示数字和一些简单的西文字符。

图1b是7段LED数码管的原理图，它由8个发光二极管组成，这8个发光二极管的负极连接在一起，称为公共端（Com），而发光二极管的的正极则分别由引脚引出，便于控制哪一个发光二极管点亮。

在图4-9b所示的7段数码管中，由于将8个发光二极管的负极全部连接在一起，称为“共阴极”数码管。

在实际使用中，还有一种将8个发光二极管的正极全部连接在一起，而负极分别由引脚引出的数码管，称为“共阳极”数码管。

五、各个软件模块设计和流程图

1、程序的主要功能是负责温度的转化，读出处理并实现在LED上实时显示。

2、各程序流程图

1）总流程图（图5-1）

图5—1

2）数据采集系统流程图（图5-2）

3）温度显示子程序流程图（图5-3）

3、程度清单如下：

DATASEGMENT

BUF1DB?

BUF2DW?

BUF3DW?

LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH

DATAENDS

STACKSEGMENGT

STA1DW?

STACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA,ES:

DATA,SS:

STACK

EN_8255PROCNEAR;以下是数据采集部分

MOVDX,37BH;37BH为8255控制端口的地址

MOVAL,91H;方式选择控制字,A口方式0输入，B口方式0输出，C口PC7——PC4输出，PC3——PC0输入

OUTDX,AL

RET

EN_8255ENDP

START:

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVES,AX

MOVAX,STACK

MOVSS,AX

LEASI,BUF1;LEA取有效地址指令

CALLEN_8255;调用初始化8255程序

MOVBL,0;通道号，初始指向第0路

MOVCX,1;共采集1次

AGAIN:

MOVAL,BL

MOVDX,379H;送通道地址379H为B端口地址

OUTAX,AL;8255B端口输出0，ADC0809中,ADDA-ADDC为0；通道0选中

ORAL,10H;AL:

10H

OUTDX,AL;送ALE信号（上升沿）

ANDAL,0EFH;AL：

0

OUTDX,AL;输出START信号（下降沿）

NOP;空操作等待转换

MOVDX,37AH;37AH为C端口地址

WAIT1:

INTAL,DX;读EOC状态

ANDAL,20H

JZWAIT1;若EOC为地电平则等待

MOVDX,379H

MOVAL,BL

ORAL,20H;OE=1，数据输出允许信号（ADC0809）

OUTDX,AL;EOC端为高电平则输出读允许信号OE=1

MOVDX,378H

INAL,DX;读入转换结果

MOV[SI],AL;把转换的数字量送存储器

MOVDX,379H

MOVAL,0

OUTDX,AL;若完成数据采集则回到初始状态

START2:

MOVAX,[SI];以下程序是把二进制转化为压缩BCD码，一次除以10，余数为BCD个位数，两次除以10，余数为BCD十位数，三次除以10，余数为BCD百位数

LEASI,BUF2

LEADI,BUF3

XORDX,DX;DX清0

MOVCX,OAH;基数10

DIVCX;DIV无符号数除法指令

CMPAL,0;商=0？

JNZNEXT1;不等则跳到NEXT1

MOV[DI],AL;等就存结果

NEXT1:

MOV[DI],DL

DIVCX

CMPAL,0

JNZNEXT2

INCDI

MOV[DI],AL

NEXT2:

MOVDL,O

DIVCX

INCDI

MOV[DI],DL

INCDI

MOV[DI],AL

DON:

MOVAX,[DI+1];这小段是把扩展二进制转化为压缩BCD码

MOVCF,0

MOVCL,4

ROLAX,[DI]

ADCAX,[DI]

ADDDI,2

MOVDX,[DI]

SALDX,CL

MULDX,10H

ADCDX,AX

MOV[DI],DX

RET

DISP1:

PROCNEAR;这段是显示子程序

LEABL,LED

MOVAL,[DI]

LEABX,TAB

XLATTAB;XLAT为换码指令

CMPAL,BL

JNZDISP3

OUT0FF01H

DISP3:

INCDI

JMPDISP1

TAB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,40H

REP

START3:

MOVDX,0FF03H;以下是温度实时显示部分

MOVAL,91H

OUTDX,AL

DON:

MOVDX.,FF00H

INTAL,DX

JNZDON

MOVDX,0FF01H

CALLDISP1;调用显示子程序

OUTDX.,AL

CALLDELAY;调用延时子程序

EXIT:

MOCAH,4CH

INT21H

DELAY:

PROCNEAR;延时子程序

MOVCX,150000

DELAY1:

LOOPDELAY1

REP

CODEENDS

ENDSTART

六、心得体会和参考资料

1、心得体会：

在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

更重要的是，通过这次课程设计我们增加了我们对微机原理的兴趣。

更深一步的理解了8088CPU，8255A，ADC0809的应用。

进一步熟悉了课本知识并提高运用理论知识去分析，解决实际问题的能力，熟悉了数据采集系统设计过程。

在设计过程中，我们共同努力，虽然分工不同，但我们取长补短，发挥各自的优势，共同突破难关，完成任务。

同时体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

更让我们体会了团队的力量是不可阻挡的。

与此同时，下定决心，对机原理知识的欠缺，一定会在接下来的时间里查缺补漏，迎头赶上！

2、参考书目：

1）周耿烈，《微机原理与接口技术实验指导书》，兰州工专计算机工程系，2001年3月；

2）雷丽文，《微机原理与接口技术》，电子工业出版社，1999年第一版；

3）沈美明，《IBMPC机汇编语言程序设计》，清华大学出版社，1991年第一版。