微型计算机技术课程设计模拟电压采集电路设计

1、微型计算机技术课程设计 模拟电压采集电路指导教师： 学生班级： 学生姓名： 学 号： 班内序号： 41 课设日期：2013年1月11日2013年1月16日 同组队员：24 目录一 设计任务、设计要求、设计目的-1二 课题设计思路-2三 设计仪器、器件-3 以及芯片介绍-3 74LS138-3 8253-4 8255A-5 ADC0809-6 ADC0809与8255A的连接-7 8259内部结构及原理-7 数码管-9四 芯片初始化编程程序初始化8255和8253-10（1） 初始化8255-10（2） 初始化8253-10编写中断服务子程序-11五 程序流程图-12ADC主程序编写-12中断流

2、程-12六 硬件连接图-13七 程序代码-14八 主要难点及解决思路和办法-19九 课设设结果及分析-20十收获、体会和建议-21一、设计任务利用微型计算机原理课程中所学的主要可编程接口芯片74LS138、8253、8255A、ADC0809和中断控制器8259设计一个模拟电压采集电路。采用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量送至数码管LED指示，采集完100个数据后停止采集过程。设计要求1、 选用8088CPU和适当的存储器芯片、接口芯片完成相应的功能。2、 画出详细的硬件连接图。3、 画出各程序的详细框图。4、 给出RAM地址

3、分配表及接口电路的端口地址。5、 给出设计思路。6、 给出程序所有清单并加上必要的注释。7、 完成设计说明书。设计目的1. 通过本设计，使学生综合运用微型计算机技术、汇编语言程序设计以及电子技术等课程的内容，为以后从事计算机检测与控制工作奠定一定的基础。2. 主要掌握并行I/O接口芯片8253、8255A、ADC0809及中断控制芯片8259A等可编程器件的使用,掌握译码器74LS138的使用。3. 学会用汇编语言编写一个较完整的实用程序。4. 掌握微型计算机技术应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等步骤。2、 设计思路： 本设计是利用已给芯片配搭相应

4、辅助器件完成一个对电压的采集并显示的过程。我对这个课题的设计思路如下： 先用ADC0809模数转换芯片作为与外部测量到的模拟量相连接，如果ADC0809接收到模拟量时，将其转化为相应的数字信号。然后中断芯片8259不停地对外设进行探测，没有发现中断就继续探测，当有模拟量转化为数字量时，就有中断执行。8088开始工作，通过接口电路8255A对数据进行传输，最后显示在数码管上！100个数据还得分配相应的内存空间（本设计中没有画出相应的存储芯片）。本设计以8088为中心，通过译码器74LS138对个芯片的工作进行地址分配，控制各个芯片工作在何种状态。 当第一个模拟信号通过采集放到内存并显示后，中断执

5、行结束，8088通过控制分频器8253，在一定时间间隔后再对模拟电压量进行采集，知道执行100次之后，采集电压过程结束！三、设计仪器、器件1、一台微机原理与接口实验装置一套。2、可编程芯片8253、8255A 、ADC0809和译码器芯片74LS138、8259中断芯片、数据总路线缓冲器74LS245各一片。3、四位数码管4、其它逻辑器件、导线若干、示波器、万用表、常用工具等。74LS138芯片图：控制方式图：当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：ABC=110时，则Y6输出端输出低电平信号。8253825

6、3内部有三个计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。8255A8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择A、B、C三个端口各自的工作方式，共有三种;方式0 ：基本的输入输出方式，即无须联络就可以直接进行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入

7、或输出。方式1 ：选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调，只有A口和B口可以工作在方式1，此时C口的某些线被规定为A口或B口与外围设备的联络信号，余下的线只有基本的I/O功能，即只工作在方式0.方式2： 双向I/O方式，只有A口可以工作在这种方式，该I/O线即可输入又可输出，此时C口有5条线被规定为A口和外围设备的双向联络线，C口剩下的三条线可作为B口方式1的联络线，也可以和B口一起方式0的I/O线。8255A是一个并行输入、输出器件，具有24个可编程设置的I/O口，包括3组8位的I/O为PA口、PB口、PC口，又可分为2组12位的I/O口：A组包括A口及C口高4位，B组包括B口及C

8、组的低4位。A口可以设置为方式0、方式1、方式2，B口与C口只能设置为方式0或方式1.ADC08091、提供一个8通道的多路开关和寻址逻辑l IN0IN7：8个模拟电压输入端l ADDA、ADDB、ADDC：3个地址输入线l ALE：地址锁存允许信号2、ALE的上升沿用于锁存3个地址输入的状态，然后由译码器从8个模拟输入中选择一个模拟输入端进行A/D3、ADC0809的转换时序:4、ADC0809内部锁存转换后的数字量5、具有三态数字量输出端D0D76、配合输出允许信号OE7、当输出允许信号OE为高电平有效时，将三态锁存缓冲器的数字量从D0D7输出（4）.8255A与ADC0809的连接中断控

9、制器8259 8259芯片的工作原理一个外部中断请求信号通过中断请求线IRQ，传输到IMR（中断屏蔽寄存器），IMR根据所设定的中断屏蔽字（OCW1），决定是将其丢弃还是接受。如果可以接受，则8259A将IRR（中断请求暂存寄存器）中代表此IRQ的位置位，以表示此IRQ有中断请求信号，并同时向CPU的INTR（中断请求）管脚发送一个信号。但CPU这时可能正在执行一条指令，因此CPU不会立即响应。而当这CPU正忙着执行某条指令时，还有可能有其余的IRQ线送来中断请求，这些请求都会接受IMR的挑选。如果没有被屏蔽，那么这些请求也会被放到IRR中，也即IRR中代表它们的IRQ的相应位会被置1。当CP

10、U执行完一条指令时后，会检查一下INTR管脚是否有信号。如果发现有信号，就会转到中断服务，此时，CPU会立即向8259A芯片的INTA（中断应答）管脚发送一个信号。当芯片收到此信号后，判优部件开始工作，它在IRR中，挑选优先级最高的中断，将中断请求送到ISR（中断服务寄存器），也即将ISR中代表此IRQ的位置位，并将IRR中相应位置零，表明此中断正在接受CPU的处理。同时，将它的编号写入中断向量寄存器IVR的低三位（IVR正是由ICW2所指定的，不知你是否还记得ICW2的最低三位在指定时都是0，而在这里，它们被利用了！）这时，CPU还会送来第二个INTA信号，当收到此信号后，芯片将IVR中的内

11、容，也就是此中断的中断号送上通向CPU的数据线。数码管数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。4、 芯片初始化（1）初始化8255：8255有四个寄存器，地址为300h-303h，分别为A口，B口，C口，和控制口，首先要向C口写入控制字，控制字格式

12、如下：工作方式控制D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位1A组方式选择端口A输入/输出C口高四位输入/输出B组方式选择端口B输入/输出端口C低四位输入/输出C端口置位/复位控制D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位0任意位选择置位/复位 0为复位，1为置位可用如下代码初始化8255：MOV DX,303H MOV AL,10011001bOUT DX,AL（2）初始化82538253控制字格式如下D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0计数器选择读写格式工作方式计数方式输入时钟信号为0.5MHZ，需要写入的计数初值为2，选用计数器0，工作方式3，代码如下：MO

13、V DX,307H MOV AL,00110110b OUT DX,AL MOV AX,2 MOV DX,304H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL（3）编写中断服务子程序首先要设置好中断向量，这里是调用72H号中断,在里面写入A/D转换的中断服务子程序地址,所以要保存原来72H中断向量表里面的内容,最后在程序完成时要恢复72H里的内容,在执行这些操作的时候是不容许中断的,所以要关中断,操作完成后要开中断,可以用一下指令来完成:CLI;获取原中断向量里的内容并保存 IN AL,0A1H;设置中断屏蔽寄存器，系统自动产生72号中断 AND AL,0FBH OUT 0A1

14、H,AL MOV AX,3572H INT 21H MOV INTOFF,BX MOV INTSEG,ES PUSH DS MOV DX,OFFSET CONVERT_PROC;设置新的中断向量 MOV AX,SEG CONVERT_PROC MOV DS,AX MOV AX,2572H INT 21H POP DSSTI;开中断，进行判断选择按什么键CLI;恢复1C号中断向量 MOV DX,INTOFF MOV AX,INTSEG MOV DS,AX MOV AX,2572H INT 21H STI中断服务子程序：要想启动0809进行转换，首先必须有一个start信号，该信号为：在转换的时候

15、通过EOC信号来判断转换是否结束，当EOC信号由0变为1时就代表转换结束，此时让OE引脚为1，这时转换出来的数据就输出了。五、程序流程图 ADC主程序编写开 始8253初始化8255初始化中断向量的设置启动8253分频启动ADC有 中 断？中断处理采集100次到否？有ESC按下？结 束 六、详细的硬件连接图七、程序代码STACK1 SEGMENT STACKDW 200 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENTMESG1 DB '8255 checkself 8253 checkself and A/Dconversion',0ah,0dh DB 'E

16、xit with Esc',0ah,0dh,'$'LEDDATA DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,7FHNUM db 0 count1 db 0INT0A_OFF DW(?)INT0A_SEG DW(?) DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATADELAY PROC PUSH CX PUSH BX MOV BX,0FFFHLOOP2:MOV CX,0FFFFHLOOP1:LOOP LOOP1 DEC BX JNZ LOOP2 POP BX POP CX RET DELAY END

17、P ;延时程序START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AH,09H MOV DX,OFFSET MESG1 INT 21h ;显示提示信息 MOV DX,303H ;初始化8255 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,301H ;LED灯亮4盏灭四盏 MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV AX,3572H ;获取原中断向量 INT 21H MOV INT0A_OFF,BX ;保存原中断向量 MOV BX,ES MOV INT0A_SEG,BX CLI ;关中断 MOV AX,2572H MOV DX,SEG LEDLIGHT ;设置新

18、的中断向量 PUSH DS MOV DS,DX MOV DX,OFFSET LEDLIGHT INT 21H POP DS STI ;开中断 IN AL,0A1H ;打开IRQ10 AND AL,0FBH OUT 0A1H,AL IN AL,21H ;打开IRQ2 AND AL,0FBH OUT 21H,AL MOV DX,307H ;8253定时1S MOV AL,01110110B OUT DX,AL MOV DX,305H MOV AL,0E8H OUT DX,AL MOV AL,03H OUT DX,AL MOV DX,307H MOV AL,10110110B OUT DX,AL M

19、OV DX,306H MOV AL,0E8H OUT DX,AL MOV AL,03H OUT DX,ALL1: MOV AH,0BH ;检查是否有Esc键按下 INT 21H INC AL JNZ NEXT0 ; 若无键按下，则程序往下执行 MOV AH,08H ;如有Esc键按下，则程序退出 INT 21H CMP AL,27 JZ EXIT NEXT0: CALL DELAY JMP L1 EXIT: MOV AX,2572H ;恢复中断向量 MOV DX,INT0A_SEG PUSH DS MOV DS,DX MOV DX,INT0A_OFF INT 21H POP DS IN AL,

20、0A1H ;屏蔽IRQ10 OR AL,04H OUT 0A1H,AL IN AL,21H ;屏蔽IRQ2 OR AL,04H OUT 21H,AL MOV AX,4C00H ;程序退出 INT 21H LEDLIGHT PROC FAR ;中断服务程序 PUSH AX INC count1 MOV AL,count1 CMP AL,100 POP AX JZ EXIT ;采集到100次后退出 CLI ;关中断 MOV DX,303H MOV AL,10011000B OUT DX,AL ;重写8255方式字,A口输入,C口低四位输出,C口高四位输入lop: MOV DX,303H MOV A

21、L,1H OUT DX,AL ;先使PC0为1 MOV CX,0F00Hlop1: LOOP lop1 ;延时 MOV DX,303H MOV AL,00H ;使PC0为0下降沿启动信号 OUT DX,ALlopsub: MOV DX,302 IN AL,DX AND AL,10H JZ lopsub ;判断PC4是否为高，即判断转换是否结束 MOV DX,303H MOV AL,5H OUT DX,AL ;使PC2为高，发出OE MOV DX,300H IN AL,DX ;从A口读数据 MOV BL,AL PUSH AX MOV DX,303H MOV AL,10011001B OUT DX

22、,AL MOV DX,301H MOV AL,BL OUT DX,AL ;将数据输入发光二极管显示 POP AX PUSH AXshow1: ;显示高四位 AND AL,0F0H SHR AL,4 CMP AL,9 JA HEX2 ADD AL,30H JMP NEXTPROL1 HEX2: ADD AL,37HNEXTPROL1: MOV DL,AL MOV AH,2 INT 21H POP AX AND AL,0FH ;显示低四位 CMP AL,9 JA HEX3 ADD AL,30H JMP next4 HEX3: ADD AL,37H next4: PUSH AX INC NUM MO

23、V AL,NUM CMP AL,5 POP AX JNZ NEXT5 ;使一行输入5个数据 MOV DL,AL MOV AH,2 INT 21H MOV DL,20H ;向屏幕送空格符 MOV AH,2 INT 21H MOV DL,13 ;向屏幕送回车符 MOV AH,2 INT 21H MOV DL,10 ;向屏幕送换行符 MOV AH,2 INT 21H MOV NUM,0 JMP NEXT NEXT5: MOV DL,AL MOV AH,2 INT 21H MOV DL,20H ;向屏幕送空格符 MOV AH,2 INT 21HNEXT: MOV AL,62H ;发中断结束命令 MOV

24、 DX,0A0H OUT DX,AL ;向从片8259发EOI命令 OUT 020H,AL ;向主片8259发EOI命令 STI ;开中断 IRETLEDLIGHT ENDPCODE ENDS END START八、设计过程中的主要难点及解决思路和办法：在本次设计中，我遇到的问题很多：1、 ADC08009模数转换芯片的使用，以及对这块芯片与接口单元8255A的连接很不熟悉。解决方法：先翻阅相关文献，了解ADC0809各个接口的功能以及内部结构原理，再和本次设计的课题相结合，找出它与8255A的连接方式。2、 译码器74LS138如何输出相应的地址控制各个芯片正常工作。解决方法：在设计前先对这个电路的所有工作方式写出来，然后通过对相应的芯片的片选端进行置1或置0，从而对每一个方式进行地址译码，这样就可以较简洁地通过译码器输出相应控制地址。3、 中断处理器8259如何放入设计电路中，对中断进行执行。解决方法：整理思路，结合中断处理的过程和原理，结合本次设计电路的要求，将每次采集的每一个模拟电压量看作一次中断，从而将中断融入到次电路设计中去。4、74LS245数据总路线缓冲器的原理结构及使用方法不太了解。 解决方法：通过网络、书籍等途径，对74LS245数据总路线缓冲器的内部结构、原理进一步了解，熟悉74LS245的功能表，从