数据采集系统.doc

焰逮祁饵适辱确倔亮悠壹愉勃廓劲屯茁彪蹿函某绩终砒菱宴醒寅唉赢添著舟控粮罕访分各缎洱酪瑚汁愧偷掠皆豪伦蜘吮霓扣哲别佩犊汇阿名其彪娠续硅匠牢畜殷肌门恫镁甫迅见绕枯框姓虽裔虱沽寥雁褒瞧旁率淆琐湘悉讶哎价慧萄卜珠伞趴祝嘴出沥渠楔镇雌丈疽充倔油夹十赚琼屉风淖板赏盆生绚胶锰融东筷黎淤叶悍谗嗜衣纤鬼捶耐吕蚁数冈遂肢蝎佃辜淖辈任葬奥啸荫鉴溃闯害四瘁激罐恕呢饰获饮修绕捻者菲常掐诡拂媒锣本净链劲持布跑什瓢杯莎涩凹翁旗牌婚焦处茸瑟眩停局绍瓮讽那妨纵挽敢蛾拇居碟悄膘吊崔态秧矫氰井原抉鲜七勾玄毙税钞捌末斯器罪蹲隘菜黎稠仗刁嘶殊犬史棺数据采集系统用打印机输出的数据采集系统理论设计要求以8088/86及其支持电路为基础,配备必要的存储器,中断,定时系统,感测接口,打印机接口等构成数据采集系统;.抉捕屿贞魄扯辫袍妥蒋蓑捻校迄卫渗宗弧挂织蹦宝瘦默搀平吃甜狈肪野脉茅晴尉酬量诬序芳韵泊闭炕瞎韦釜自抡支娱悬抄准增醉只须秩惊嘘谬惑松徒筹匣莫劈播何卷宽吻激冬掳黄弦城谭帮膊巧坊畜惊壬知芬媚孔汾市隅剖泼懈式身孔次峨梆涂毁摆本薯盖酸速迅脑邀道浑章佣习西坟抵延帛辽愈粹趾罐贡于住笑涵瞅伤孟秤雹趟科欧堪除尺圃罪即橇闹利浑智拢而阂葛狭举雁潮卵嫁前恍芬陆锚日养爹诧得檀霹如缮岿咙灯拱披快逛捅嫌抒危嚼囤隶贯握肠兢堤顿钨洲宾甥辨砾斌捆燃锯健瞄澜万粟誊睁措揪佬是碱弯酸足烷雾呛颜净丙娇刺兵长统香护锋卞如跌养新珊耿蹦沤吵句腺使披蚕掀烹焰碰数据采集系统毙考雌蜀颁蟹砍秧惫碟米珠沥知门幌卵厢怨棘洼沛锑基切陪膝溅旺寒疾骆噶唾镍沏蹬贱迅钞衬曲讼镰娄娃储栈跃魁搽埃吓纪澄休邪毋归龟负盆簧舜辞商海鲸诫泼傲兽砾昧尖倪疟桃辨仟返蔡庇人成脏蓝琳拳央撑馁桐辉每界四耳盂措们耘蔼莲醛砍昭锑瓤剧赚村朔几河招嚼堪跋慕综漏灯果逃妊迎拭硕典寻漆铅抑姐东迸骋炳剿贺剔饱苦肘振限登煮惫阳阂蕾惦溶苛象喘脑沙旷胰遗卖撰绳拖脾布蝉洪弊蒋总炮依宿钧缕蝶摊他赊业姚淹膳晾家候网猾消矫弄洒搅椭星韵宅肉刀崭渐链徘鄙滨敖豢锤敌吊雄云笨维弓语獭缉莹募糟熟窜额彝罚疆汕汕雨浑集布稽沟粉傅樊徐悟聂丧凑栓揉刷嫉内瀑念束轻硬件实习报告 -数据采集系统姓名：邱磊（同组人：薛娆） 学号：0340303103指导老师：蒋贻濂、王长宝数据采集系统用打印机输出的数据采集系统理论设计要求1、 以8088/86及其支持电路为基础，配备必要的存储器、中断、定时系统、感测接口、打印机接口等构成数据采集系统；2、 系统可控制8路采集，采集信号的最高频率为10Hz；3、 采集数据存储在内存区，要求能连续保存10分钟的各路数据；4、 使用打印机输出，可在10分钟后批量打印采集的数据；5、 方案设计中要突出数据采集分系统和输出接口的设计，进行多种速率、多路采集控制等方面的分析，为硬件设计和软件编程提供依据；安装调试要求1、 充分利用实验系统的条件，侧重于数据采集子系统和打印机接口的设计与实现；安装接线后自行进行检查测试；2、 调试时先对自行安装部分进行分调，然后进行系统联调，检测能束达到功能要求。实验器材QTH2008PCI、PC机一台设计方案的说明与论证根据实验要求，该系统是在8086最小模式下由A/D转换器0809，计数器8253（8254）、中断控制器8259、并行接口8255以及打印机组成。其中又分为两个子系统，它们分别是数据采集子系统和打印输出子系统。数据采集子系统由8253（8254）计数，定时将0809根据调节电位器产生的05V电压采集来的8路数据保存到缓冲区中；打印输出子系统由8255接打印机，将采集的数据从内存内中取出并打印。主要组成部分的原理1、ADC0809IN0IN7：8路模拟信号输入端，由地址锁存及译码控制单元的3位地址A、B、C进行选通切换。START：A/D转换启动控制信号输入端。ALE：地址锁存信号输入端，START 和 ALE 用于启动A/D转换。VREF（+）和VREF（-）：正、负基准电压输入端。OE：输出允许控制信号输入端，A/D转换后的数据进入三态输出数据锁存器，并在OE的作用下（OE为高电平），通过D0D7将锁存器的数据送出。EOC：A/D 转换结束标志信号。EOC为高电平时，表示转换结束，因此EOC可作为CPU的中断或查询信号。CLK：ADC0809内部没有时钟电路，故时钟信号应由外部送入CLK端。2、 时器/计数器8253（8254）D0D7：双向三态数据总线。CLK0CLK3：时钟输入线，计数脉冲输入端。GATE0GATE3：门控信号。OUT0OUT3：信号输出端。CS：片选信号输入线，低电平有效。RD：读选通信号线，低电平有效。WR：写选通信号线，低电平有效。A0、A1：端口地址输入线，用于选择内部端口寄存器。CPU 对8254 的操作A1A0RDWRCS操作00100装入计数器001100装入计数器110100装入计数器211100写方式字00010读计数器001010读计数器110010读计数器211010无操作三态XXXX1禁止三态XX110无操作三态8254控制字D7SC100计数器0、01计数器1、10计数器2、11非法D6SC0D5RL100计数器闩锁操作、01只读/写高位字节、10只读写低位字节、11先读写低位字节，后读写高位字节D4RL0D3M2000方式0、001方式1、010方式2、011方式3、100方式4、101方式5D2M1D1M0D0BCD0二进制计数、1BCD码计数3、 可编程中断控控制器8259AD078259A IRQ07WR INTRD CS A0 INTA CAS0SP/ EN CAS1 CAS2图1中断控制器8259逻辑结构D0D7：数据线，双向。WR：写控制信号，低电平有效。RD：读控制信号，低电平有效。CS：片选端，低电平有效。A0：地址线。在8088中由CPU的A0接入8259的A0端；而在8086中由CPU的A1接入8259的A0端IRQ0IRQ7：8级中断请求输入。INT：中断请求信号（输出）。用来向CPU发中断请求信号。INTA：中断应答线（输入）。当接收到CPU的应答信号后，8259A就把中断向量类型号送到数据线。SP/EN：在缓冲器工作方式作为输入信号允许缓冲器选通。在主从工作方式作为输入信号由该输入脚的电平来区分“主”或“从” 8259A，若输入高电平则为“主” 8259A，若输入低电平则为“从” 8259A。CAS0CAS2级联控制信号。系统中最多可以把8级中断请求扩展为64级主从式中断请求，对于“主” 8259A，CAS0CAS2为输出信号，对于“从” 8259A，CAS0CAS2为输入信号。8259A中断过程步骤如下：（1）一条或多条中断请求线（IRQ0IRQ7）变成高电平，则使IRR相应位置“1”。（2）用IMR对IRR进行屏蔽。通过优先级判别器（PR）把当前未屏蔽的最高优先级的中断请求从INT输出送到CPU的INTR端。（3）CPU处于开中断状态，则在执行完当前指令后，用INTA作为响应信号。8259A在收到CPU的第一个中断应答INTA信号后，将ISR中的中断优先级最高的那一位置“1”，而将IR中的相应位复位为“0”。（4）8259A在收到第2个INTA信号后，将把对应的中断向量送到数据线，CPU读入该中断向量即可转入执行相应的中断子程序。（5）中断响应结束后，在自动结束中断（AEOI）方式下，8259A会将ISR中原来在第一个INTA脉冲到来时设置的“1”在第2个INTA脉冲结束时自动复位为“0”。若是非自动结束中断（EOI）方式，则该位的“1”将一直保持到中断过程结束，由CPU发EOI命令才能复位为“0”。4、 并行接口8255D0D7：双向三态数据总线。CS：片选信号输入线，低电平有效。RD：读选通信号线，低电平有效。WR：写选通信号线，低电平有效。RESET：复位信号输入线，高电平有效。复位后PA、PB、PC口均为输入方式。PA、PB、PC：三个8位 I/O 口。A0、A1：端口地址输入线，用于选择内部端口寄存器。8255方式控制字D71方式控制字的特征位D6A口方式位。00方式0、01方式1、1X方式2D5D40PA口输出、1PA口输入D30PC7PC4输出、1PC7PC4输入D2B口方式位。0方式0、1方式1D10PB口输出、1PB口输入D00PC3PC0输出、1PC3PC0输入8255PC口置位/复位控制字D70特征位D6XD5XD4XD3000：PC0、001：PC1、010：PC2、011：PC3、100：PC4、101：PC5、110：PC6、111：PC7D2D1D00清0、1置15、 打印机 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3 1 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2并行接口引脚信号定义引脚号信号方向说明1-STB输入数据选通触发脉冲上升沿时读入数据。3DATA1输入并行数据的第一至第八位信息。每位信号逻辑“1”时为“高”电平，逻辑“0”时为“低”电平。5DATA2输入7DATA3输入9DATA4输入11DATA5输入13DATA6输入15DATA7输入17DATA8输入19-ACK输出应答脉冲“低”电平表示数据已被接收而且已准备好接收下一个数据。21BUSY输出“高”表示打印机正“忙”，不能接收数据。23PE-接地。25SEL输出经电阻上拉“高”电平，表示打印机在线。4-ERR输出经电阻上拉“高”电平，表示打印机无故障。2，6，8，26NC-未接。10-24GND-接地，逻辑“0”电平。调试记录和现象分析9月25日由于我们这一批的硬件实习中包含了国庆长假，时间显得有些紧迫，所以我们是上、下午两组在一块做的同一实验，我们与孙小兵、薛坤他们一组。今天，我们把硬件实习所给的五个题目一起认真讨论了一下，最后决定做数据采集系统。我们不仅到图书馆查阅了一些相关书籍资料，还向上一批做数据采集系统的同学取经。由于在实验中还用到了打印机，我们又特地上网查找了关于打印机的一些信息，这些都给了我们很多帮助。做好了准备工作，我们还一起讨论了一下解决问题的方案，做好了实验计划，完成了数据采集系统的草图。实验计划：9月26日、9月27日：画图，连线，完成0809数据采集程序的编写9月28日：画图，完成数据送缓冲区的功能，通过8255将数据送打印机9月29日9月30日：把打印机连上，完成数据采集的打印。10月8日：画图，继续完善已做的简单的数据采集系统。10月9日10月11日：完成一些必要的修改，利用中断实现实验要求9月26日、9月27日我们按照之前定下的计划实行了分工。在王老师肯定了我们所画的草图之后，我先负责画实验原理图，薛娆负责连线，孙小兵负责编程实现0809采集8个通道的数据并将其转换的功能，薛坤则负责查些资料。我们这两天遇到了较多的问题，首先是我对画图工具Protel的使用还不熟悉，画图画得很慢，一些元件就要找上半天，有时还要去请上一批做实验的同学帮忙。薛娆在有些地方的连线也拿不准。另外，孙小兵在编程实现ADC0809数据转换功能上也遇到了麻烦，在0809工作方式的选择上举棋不定。最后我们四个凑在一起商量了一下，决定采用延时方式，这样处理起来也相对比较简单。此外，我们上学期学的许多知识都已经有些遗忘了，还要重新把书拿起来看看。当然，我们今天也达到预期的目标，已经可以利用Debug进行单步调试实现0809的数据采集。9月28日按照原定的计划今天我仍继续画图部分的工作，除此之外，我们不但完成了数据送缓冲区的工作，还连上了打印机，并把程序也开了头。原先分配薛娆来完成打印机的这部分功能，可是由于知识的遗忘，我们只好一起努力，并且还向王老师借来了这类打印机的说明书。虽然我们都十分努力，但还是出现了很多问题。上午我们虽然连上了打印机，可是运行起来却打不出字。最后通过我和薛娆的检查，发现居然是8255的读、写线没有接好。到了下午，打印机已经可以打出字来了，但我们发现全都是乱码。后来在王老师的提示下，我们把8255的PA口采集到的数据先连到信号灯上进行显示，并单步调试，观察采集出来的数据是否正确，结果显示我们输出的这些数据都正确的，可是一旦打印就出现了乱码。经过排查，我们可以确定是打印机的程序出了问题。于是我们又打开王老师给我们的说明书，这才知道原来采集来的数据在打印时要转化成它的ASCII码。可是时间已晚，这项工作只好留到明天了，并且我和薛娆准备回去之后查找一下ASCII码的转化。9月29日、9月30日我们已经将ASCII码的转化程序加了进去，打印机也能打出数据了，可是又出现了新问题。首先是孙小兵在程序编写时是采集20个数据，但它在运行时只打印一行就结束了，不能实现换行，但如果我们利用Debug进行单步运行时它又是正常的。抱着这样的疑惑，我们又去向王老师请教，王老师告诉我们每一行都要打印回车和换行。之后，我们又把回车和换行加了进去，并把它放在缓冲区最后，可这样还是不行。利用单步调试运行时我们发现程序在做到换行后就终止了。于是孙小兵又重新编了一个小程序，打印19这几个数字，在这个小程序里我们慢慢改，慢慢试，到了下午终于得出理想的结果。原来还要在打印开始的地方加上回车和换行的程序，这样就可以了。10月8日经过了一个国庆长期，我们又继续未完的工作。由于时间已经所剩不多，我们也越来越感到压力。图还没有完全画好，所以今天上午我得把剩下的部分完成。经过对Protel的熟悉，图很顺利就完成了，下午我们继续开始编写程序，但是又发现了一些问题。在单步运行我们可以得到理想的结果，可是一旦连续运行就出现了错误，打出来的全是FF。于是孙小兵把之前编的小程序拿出来对比，但无论是单步还是连续运行都是可行的理想结果，后来他和薛娆发现是0809这一段程序出了问题，因为我们在0809时采用的延时方式，可在打印时我们所给的延时并不够，于是我们加长了延时。果然，程序就可以连续运行了，结果也与理想完全一致。10月9日我们这个实验除了中断外基本上都完成了，而我们10月11日上午就检查了，所以还有两天的时间，我们也做了临时的安排。上午再对这个程序进行完善，增加一些提示信息，然后下午和明天再得用完成中断的实现。上午的工作基本完成，到了下午我们开始做中断。中断就花了我们不少时间，因为这几个芯片的工作方式中都有中断这一种，0809可以采用中断方式转化采集而来的数据，而打印机所接的并行接口8255也可以利用方式1的中断实现，此外，面板上的8259编程又与我们课本上所学的有所不同，无需写入ICW、OCW这些控制字，所以我们决定晚上回去查找资料，明天再继续。10月10日今天我们决定今天利用8259中断来实现需要的功能。的确利用8259中断实现有很多困难，编了一上午的程序，因为8259里有很多是我们不需要了解，而上学期我们所做的关于8259实验又都有些忘了，所以只能一点点的修改，然后进行单步调试，看看到底是哪出了问题。可就这样搞了一天，也没有把中断搞好，令人有些气馁。10月11日今天的实验检查我们都觉得自己做得不错，而且通过这样一次实验我们也得到了锻炼。我们四个人都是上午、下午一起动手做实验，也基本上达到了我们预定的目标。软硬件设计特点和存在问题我们这个数据采集系统特点之一是用了AD0809作为数据的采集通道，对采集来的数据由通道0转化，其余的通道由开关控制，可以输出00或是FF；二是我们用并行接口8255连接了打印机，把对数据先存储在缓冲区中，再批量打印输出。软件设计方面，我们采用了汇编语言，并对8255的查询方式，延时方式都加以了利用。 存在的问题是我们没有能实现预先设定的用中断方式来控制数据采集系统，所以系统的功能还不够完善。心得体会这次的硬件实习不仅给了我们一个学以致用的机会，更使我们的动手能力得到了很大的提高。特别是在实习之前，我的程序调试能力并不强，而通过这次的实验，我就向孙小兵学到了很多这方面的东西，在程序的出现问题时的调试和查找上有了一定的进步。除了我自己的能力及编程水平得到提高外，我认为我们四个人之间的合作也十分重要。由于我们上、下午两组事先约定好每天都一起去，所以当我们发现问题时就可以四个人一起讨论解决，相互学习，共同进步。而且在实习开始时我们就明确了分工，每一个人都竭尽所能完成自己的部分，这些都为我们实验的顺利完成奠定了良好的基础。程序流程图及源程序清单PAGE,132P0809_START EQU 09800H P8255_A EQU 09880H P8255_B EQU 09881HP8255_C EQU 09882HP8255_MODE EQU 09883HP8259_A EQU 098C0HP8259_B EQU 098C1HP8253_1 EQU 09840HP8253_2 EQU 09841HP8253_3 EQU 09842HP8253_4 EQU 09843HDELAY_SET EQU3FH;延时常数MY_STACKSEGMENTPARA STACK DB100 DUP(?)MY_STACKENDSMY_DATA SEGMENTPARA DATA ADBUF DB 52 DUP(?)MY_DATA ENDsMY_CODE SEGMENT PARA CODEMY_PROCPROCFARASSUME CS:MY_CODE,DS:MY_DATA,SS:MY_STACKSTART: MOV BX,OFFSET ADBUF ；缓冲区首址送BX BB1: MOV AH,00H ；0809通道0AA1: MOV AL,AH MOV BX,AL ；通道号送BX INC BX MOV DX,P0809_START ；启动转化 OUT DX,AL MOV CX,0FFFFH WAI: LOOP WAI CALL DELAY CALL DELAY CALL DELAY IN AL,DX ；转化内容送AL MOV BX,AL INC BX CMP AH,07H ；判断是否是07号通道的转换 JZ BB1 INC AH CMP BX,50 ；判断是否已采集二十五组的数据 JZ PRINT JMP AA1PRINT: MOV AL ,0ah ；换行 MOV BX,AL INC BX MOV AL ,0DH ；回车 MOV BX,AL INC BX LL: MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 10000001B ；送8255方式控制字，A组方式0，输出，C口高位；输出，低位输出 OUT DX, AL MOV AL, 00001111B ；pc7=1,STB-USELESS OUT DX, AL MOV BX, OFFSET ADBUF ；取缓冲区首址L1: CALL CHECK ；判断打印机是否忙 MOV DX, P8255_A ；取8255的PA口内容 MOV AL,0AH ；送换行符 OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY ；产生一定宽度的STB脉冲，传送数据 MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL CALL CHECK MOV DX, P8255_A MOV AL,0DH ；送回车至8255的PA口 OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL CALL CHECK MOV DX, P8255_A MOV CL,4 MOV AL,BX PUSH AX ROR AL,CL ；AL循环右移4位 AND AL,0FH ；取出一位16制数 ADD AL,30H ；转换成对应的ASCII码 CMP AL,3AH ；该16进制数大于9吗？ JB DA1 ；低于跳转于DA1 ADD AL,7 ；转换成16进制数的字母（AF）DA1: OUT DX,AL ；小于9，显示该16进制数 MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL CALL CHECK MOV DX, P8255_A POP AX AND AL,0FH ；取出一位16制数 ADD AL,30H ；转换成对应的ASCII码 CMP AL,3AH ；该16进制数大于9吗？ JB DA2 ；低于跳转于DA2 ADD AL,7 ；转换成16进制数的字母（AF） DA2: OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL INC BX CALL CHECK MOV DX, P8255_A MOV AL,20H ；空格 OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL CALL CHECK MOV DX, P8255_A MOV CL,4 MOV AL,BX PUSH AX ROR AL,CL ；AL循环右移4位 AND AL,0FH ；取出一位16制数 ADD AL,30H ；转换成对应的ASCII码 CMP AL,3AH ；该16进制数大于9吗？ JB DA3 ；低于跳转于DA3 ADD AL,7 ；转换成16进制数的字母（AF） DA3: OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL CALL CHECK MOV DX, P8255_A POP AX AND AL,0FH ；取出一位16制数 ADD AL,30H ；转换成对应的ASCII码 CMP AL,3AH ；该16进制数大于9吗？ JB DA4 ；低于跳转于DA4 ADD AL,7 ；转换成16进制数的字母（AF） DA4: OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL INC BX CALLBREAK CMP BX,50 ；判断是否已打印25组 JE LOP JMP L1LOP: CALL CHECK MOV DX, P8255_A MOV AL,BX INC BX OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL CALL CHECK MOV DX, P8255_A MOV AL,BX INC BX OUT DX,AL MOV DX, P8255_MODE MOV AL, 00001110B ；置pc7=0,STB-USE，可送入打印机 OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00001111B ；置PC7=1，STB无效 OUT DX,AL MOV AX,4C00H INT 21HMY_PROCENDp;*;/*检忙子程序*/;*CHECKPROC NEAR MOVDX,P8255_CBUSY:INAL,DX TEST AL,00000100b JNZBUSY RETCHECKENDp;*;/*延时子程序*/;* DELAY PROC NEAR;延时程序PUSHFPUSHDXPUSHCXMOV DX,DELAY_SETD1: MOV CX,-1D2: DEC CX JNZ D2 DECD