微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统软硬件设计.doc

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8088 cpu 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12设计实现23调试14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，ibm pc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-10100摄氏度，作为一个电压源，当工作电流在0.45ma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4-3 adc0809管脚图8通道（8路）输入 8位字长 逐位逼近型 转换时间100s 内置三态输出缓冲器1）主要引脚功d7d0：输出数据线（三态）in0in7：8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（10khz1.2mhz）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05v时钟频率范围：10khz1280khz3、8088cpu的工作原理8088cpu采用dip 40 （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）ad15ad0地址/数据总线a19/s6a16/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复位信号图4-4 8088管脚图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4-5 8255管脚图图4-6 8255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。d0d7:三态双向数据总线。pa0pa7:端口a输入输出线。pb0pb7:端口b输入输出线。pc0pc7: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：pa0pa7，pb0pb7，pc0pc7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 47 8255方式控制字图 48 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4-9 b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）转化为压缩bcd码显示led结束数据采集采集成功？量化编码图 51读入转换结果存结果eoc=0？初始化设置采集通道和次数启动转换信号图5-22）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）输出字型结果锁定字位字型码比较取操作数查表转换取led字型码结束图5-33、程度清单如下：data segmentbuf1 db ?buf2 dw ?buf3 dw ?led db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhdata endsstack segmengtsta1 dw ?stack endscode segment assume cs:code,ds:data,es:data,ss:stacken_8255 proc near ;以下是数据采集部分 mov dx,37bh ;37bh为8255控制端口的地址 mov al,91h ;方式选择控制字,a口方式0输入，b口方式0输出，c口pc7pc4输出，pc3 pc0输入 out dx,al reten_8255 endpstart: mov ax,data mov ds,ax mov es,ax mov ax,stack mov ss,ax lea si,buf1 ;lea取有效地址指令 call en_8255 ;调用初始化8255程序 mov bl,0 ;通道号，初始指向第0路 mov cx,1 ;共采集1次again: mov al,bl mov dx,379h ;送通道地址379h为b端口地址 out ax,al ;8255b端口输出0，adc0809中, adda-addc为0；通道0选中 or al,10h ;al:10h out dx,al ;送ale信号（上升沿） and al,0efh ;al：0 out dx,al ;输出start信号（下降沿） nop ;空操作等待转换 mov dx,37ah ;37ah为c端口地址wait1: int al,dx ;读eoc状态 and al,20h jz wait1 ;若eoc为地电平则等待 mov dx,379h mov al,bl or al,20h ;oe=1，数据输出允许信号（adc0809） out dx,al ;eoc端为高电平则输出读允许信号oe=1 mov dx,378h in al,dx ;读入转换结果 mov si,al ;把转换的数字量送存储器 mov dx,379h mov al,0 out dx,al ;若完成数据采集则回到初始状态start2: mov ax,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 lea si,buf2 lea di,buf3 xor dx,dx ;dx清0 mov cx,oah ;基数10 div cx ;div无符号数除法指令 cmp al,0 ;商=0？ jnz next1 ;不等则跳到next1 mov di,al ;等就存结果next1: mov di,dl div cx cmp al,0 jnz next2 inc di mov di,alnext2: mov dl,o div cx inc di mov di,dl inc di mov di,aldon: mov ax,di+1 ;这小段是把扩展二进制转化为压缩bcd码 mov cf,0 mov cl,4 rol ax,di adc ax,di add di,2 mov dx,di sal dx,cl mul dx,10h adc dx,ax mov di,dx retdisp1: proc near ;这段是显示子程序lea bl,led mov al,di lea bx,tab xlat tab ;xlat为换码指令 cmp al,bl jnz disp3 out 0ff01hdisp3: inc di jmp disp1tab 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00h,40h repstart3: mov dx,0ff03h ;以下是温度实时显示部分 mov al,91h out dx,aldon: mov dx.,ff00h int al,dx jnz don mov dx,0ff01hcall disp1 ;调用显示子程序 out dx.,al call delay ;调用延时子程序exit: moc ah,4ch int 21h delay: proc near ;延时子程序 mov cx, 150000delay1: loop delay1 repcode ends end start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