微机原理与接口技术课程设计——温度报警器

微机原理与接口技术微机原理与接口技术 课程设计报告课程设计报告 设计名称 温度报警器设计名称 温度报警器 专专 业 业 计算机科学与技术计算机科学与技术 班班 级 级 姓姓 名 名 学学 号 号 指导教师 指导教师 一 一 功能分析功能分析 本设计采且 PC 微机一台和 TD PIT 实验系统一套实现了温度报警的功能 输入由 A D 转换单元可调电位器提供 0 5V 来模拟 0 255 的温度 具体所能实现的功能如下 输出数字量显示在显示器屏幕上 显示形式为 The temperature is XXX 输出数字量显示在数码管上 当温度大于等于 50 时 报警器发出声音报警 否则不发声 二 二 设计原理设计原理 设计中采用的芯片有 ADC0809 8254 和 8255 1 ADC0809 ADC0809 包括一个 8 位的逐次逼近型的 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 在多点巡回 检测 过程控制等应用领域中使用非常广泛 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 ADC0809 的外部管脚如图 1 所示 地址信号与选中通道的关系如表 1 所示 图 1 ADC0809 引脚图 表 1 地址输入线与模拟输入端的关系 ADDCADDBADDA模拟信号通道模拟信号通道 000IN0 001IN1 010IN2 011IN3 100IN4 101IN5 110IN6 111IN7 设计中使用通道 0 故 ADDC ADDB ADDA 全部接 0 2 8254 8254 是 Intel 公司生产的可编程间隔定时器 是 8253 的改进型 比 8253 具有更优良 的性能 8254 具有以下基本功能 1 有 3 个独立的 16 位计数器 2 每个计数器可按二进制或十进制 BCD 计数 3 每个计数器可编程工作于 6 种不同工作方式 4 8254 每个计数器允许的最高计数频率为 10MHz 8253 为 2MHz 5 8254 有读回命令 8253 没有 除了可以读出当前计数单元的内容外 还可以读出 状态寄存器的内容 6 计数脉冲可以是有规律的时钟信号 也可以是随机信号 计数初值公式为 n fCLKi fOUTi 其中 fCLKi是输入时钟脉冲的频率 fOUTi是输出波形的频率 图 2 是 8254 的内部结构框图和引脚图 它是由与 CPU 的接口 内部控制电路和三个 计数器组成 8254 的工作方式如下述 1 方式 0 计数到 0 结束输出正跃变信号方式 2 方式 1 硬件可重触发单稳方式 3 方式 2 频率发生器方式 4 方式 3 方波发生器 5 方式 4 软件触发选通方式 6 方式 5 硬件触发选通方式 图 2 8254 内部结构和引脚图 8254 的控制字有两个 一个用来设置计数器的工作方式 称为方式控制字 另一个用 来设置读回命令 称为读回控制字 这两个控制字共用一个地址 由标识位来区分 控制 字格式如图 3 所示 图 3 8254 方式控制字格式 利用 8254 的方式 3 方波发生器 将对应发声频率的计数初值写入计数器 就可产 生对应频率的方波 计数初值的计算如下 计数初值 输入时钟 输出频率 输入时钟采用系统总线上 CLK 1 041667MHz 报警时写入初值为 1047 发声频率即为 1041667 1047Hz 然后调用一个软件延时程序 再将 0001 写入初值 发声频率变为 1041667 1Hz 由于正常人耳能听到的频率范围为 20 20KHz 所以 1041667Hz 是听不到的 也就达到了消声的目的 设计中正是不断执行 判断温度大于等于 50 发声 消声 再判 断 这个循环来实现温度报警的功能 3 8255 8255 可编程外围接口芯片是 Intel 公司生产的通用并行 I O 接口芯片 它具有 A B C 三个并行接口 用 5V 单电源供电 能在以下三种方式下工作 方式 0 基本输入 出方式 方式 1 选通输入 出方式 方式 2 双向选通工作方式 8255 的内部结构及引脚如 图 4 所示 8255 工作方式控制字和 C 口按位置位 复位控制字格式如图 5 所示 图 4 8255 内部结构及引脚图 图 5 8255 工作方式控制字格式及 C 口置位 复位控制字 实验系统中的键盘及数码管显示单元提供了 4 行 4 列共 16 个按键 4 个 7 段数码管也 接成扫描电路方式 共用段位控制信号 A Dp 各自独立的公共端及列选择信号 X1 X4 行扫描信号为 Y1 Y4 电路原理如图 6 所示 图 6 键盘及数码管显示单元电路原理图 8255 的 A B 口均为输出且为方式 0 其中 PA0 PA3 接 X1 X4 用来选中需要显示的数 码管 PB0 PB7 接共用段位控制信号 A Dp 控制各个数码管具体显示的内容 4 接线图 接线图 综上所述 接线图如图 7 所示 图 7 设计接线图 对于此图有以下两点需要说明 1 系统总线上的 XA2 XA3 分别接芯片的 A0 A1 因此芯片的地址要在片选基础上左 移两位 即 4 例如 8255 片选接 IOY2 则方式字地址为 IOY2 03H 4 A 口地址为 IOY2 00H 4 2 作图软件中 ADC0809 无 CS 端 故采用了如图的连接方式 实际中只需将系统总线 IOY0 与 ADC0809 的 CS 连接即可 三 三 软件流程图软件流程图 四 四 软件代码软件代码 根据 CHECK 配置信息修改下列符号值 IOY0 EQU 0E000H IOY1 EQU 0E040H IOY2 EQU 0E080H AD0809 EQU IOY0 00H 4 MY8254 0 EQU IOY1 00H 4 MY8254 MODE EQU IOY1 03H 4 MY8255 A EQU IOY2 00H 4 MY8255 B EQU IOY2 01H 4 MY8255 MODE EQU IOY2 03H 4 DATA SEGMENT STR DB The temperature is DTABLE DB 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 67H 初始化缓冲用于存放键 值 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS CODE DS DATA START MOV AX DATA MOV DS AX MOV DX MY8255 MODE 初始化 8255 工作方 式 MOV AL 80H OUT DX AL MOV DX MY8254 MODE 初始化 8254 工作方 式 MOV AL 37H OUT DX AL LOOP1 MOV DX AD0809 启动 A D 转 换 OUT DX AL MOV DX OFFSET STR 在屏幕上显示字符串 The temperature is MOV AH 9 INT 21H MOV DX AD0809 读出转换结 果 IN AL DX MOV CL AL CMP AL 32H 判断是否小于 32H JB LOOP2 MOV DX MY8254 0 将计数初值 1047 装入 8254 计数器 0 发出对应频率声 音 MOV AL 47H OUT DX AL MOV AL 10H OUT DX AL CALL DALLY MOV DX MY8254 0 将计数初值 0001 装入 8254 计数器 0 停止发 声 MOV AL 01H OUT DX AL MOV AL 00H OUT DX AL LOOP2 MOV AL 0FDH 选中 X2 对应的数码 管 MOV DX MY8255 A OUT DX AL MOV AH 00H 将结果转换成十进制 将百位显示在屏幕 上 MOV AL CL MOV BL 64H DIV BL MOV CH AH ADD AL 30H MOV DL AL MOV AH 02H INT 21H SUB AL 30H 将百位显示在数码管上 并调用延时子程 序 MOV BX OFFSET DTABLE AND AX 00FFH ADD BX AX MOV AL BX MOV DX MY8255 B OUT DX AL CALL DALLY MOV AL 0FBH 选中 X3 对应的数码 管 MOV DX MY8255 A OUT DX AL MOV AL CH 将十位显示在屏幕 上 MOV AH 00H MOV BL 0AH DIV BL MOV CH AH ADD AL 30H MOV DL AL MOV AH 02H INT 21H SUB AL 30H 将十位显示在数码管上 并调用延时子程 序 MOV BX OFFSET DTABLE AND AX 00FFH ADD BX AX MOV AL BX MOV DX MY8255 B OUT DX AL CALL DALLY MOV AL 0F7H 选中 X4 对应的数码 管 MOV DX MY8255 A OUT DX AL ADD CH 30H 将个位显示在屏幕 上 MOV DL CH MOV AH 02H INT 21H SUB CH 30H 将个位显示在数码管上 并调用延时子程 序 MOV AL CH MOV BX OFFSET DTABLE AND AX 00FFH ADD BX AX MOV AL BX MOV DX MY8255 B OUT DX AL CALL DALLY MOV DL 0DH 回车 置光标到行 首 MOV AH 02H INT 21H MOV AH 1 判断是否有按键按 下 INT 16H JNZ QUIT 无按键则跳回继续循环 有则退 出 JMP LOOP1 QUIT MOV AX 4C00H 返回到 DOS INT 21H DALLY PROC NEAR 软件延时子程 序 PUSH CX PUSH AX MOV CX 4000H D1 MOV AX 0600H D2 DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RET DALLY ENDP CODE ENDS END START 五 五 设计收获设计收获 通过紧张有序的课程设计实践 不仅让我对 ADC0809 8254 8255 的原理 连接有了 进一步的理解 更重要的是学会如何使用这些芯片解决实际问题 这让我的动手能力有了 很大的提高 自信心也增强了 在课程设计中能够自己动脑解决所遇到的问题 书本上的 知识有了用武之地 巩固和深化了自己的知识结构 设计中遇到了的问题基本上都是关于如何控制报警方面的 关于 8254 控制发声课本上 没有涉及 通过查资料才知道采用方式 3 的方法 第一次运行程序时 只要温度大于等于 50 时就开始报警 但不会停 于是想到了在每次报警之后加上一个消声的程序段 然而 结果是温度超过 50 也不响 最终才想到在两者之前加上软件延时 才能基本上完美实现 报警功能 通过这次实践 我相信 只要自己在每一次实践中都能仔细思考 课程设计其实都不 会很难 关