模拟水库水位微机原理课设

1、沈阳工程学院微机原理及应用课程设计第1章 设计思路1.1基本思路本次课程设计的内容为模拟水库水位控制的设计与实现，利用电阻值变化代表温度的不断变化，将变量经模数转换单元，由模拟量转化成数字量并传送至8255，经8255内部比较后，与预先设定的水位比较在高于最高水位和低于最低水位时，闪灯报警，并显示水位。1.2设计原理首先利用电阻的变化来模拟不同的水位值，再由ADC0809转换器将模拟量转化成数字量，再通过8255芯片内部进行水位判断比较，以实现当水位最高及最低时的自动报警。经比较后当水库水位高于最高水位时，数码管显示水位为5，红灯闪烁报警；当水位处于正常时，数码管显示水位为2，绿灯亮；当水位低

2、于预设最低水位时，数码管显示水位为1，绿灯闪烁报警。 1.3设计环境与器材1.PC微机一台 用于对程序的编译测试等，同时还需要对实验设备进行控制，提供整个程序的运行平台，并且收集和释放硬件信号，实现程序功能。2.微机原理实验箱一台。 此设备必须能提供8255、A/D转换单元和数码管等必要芯片。能通过接受PC机传来的信息，显示出相应的功能，以支持某一时刻温度值显示的实现。3.导线若干条。用于电路和芯片之间的连接。 第2章 主程序流程图主程序的流程图是对整个程序的逻辑的图像表示。具体流程如图4.1所示：初始化阻值变化引起电压差用来模拟水位8086 CPU系统总线键盘及数字显示水位值超出设定值预先报

3、警系统8255可编程并行接口模数转换单元将其变为数字量图2.1方框图第3章 硬件电路接线图 系统的连线图主要由四个部分构成。8255并口控制器、A/D转换单元ADC0809、键盘及数码管显示单元及系统总线构成，另外，我还设计了超温显示，利用LED显示单元。如下图2.1所示。图3.1 实验接线图第4章 水库水位显示设计源程序SSTACKSEGMENT STACK ；段定义伪指令DW 64 DUP(?)SSTACKENDSDATASEGMENTVALUE DB ?DATAENDSCODESEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX, DATAMOV DS, A

4、XMOV DX, 0640H ；启动AD采样MOV AL,09HOUT DX, ALCALL DALLYIN AL, DX ；读AD采样结果MOV VALUE, AL ；将结果送变量MOV AL, 82H ；控制字（B口输入，A、C口输出）MOV DX, 0606H ；控制字寄存器 OUT DX,AL ；写入控制字MOV AL,VALUECMP AL,0FFH ；与最高值比较 JE HIGH ；相等跳到HIGH CMP AL,02H JE NN CMP AL,00H ；与最低值比较 JE LOW ；相等跳到LOW MOV AL,02HMOV DX, 0604H ；指向PC口 OUT DX,AL

5、 ；写PC口控制小灯状态 MOV DX,0600H ；指向PA口 MOV AL,5BH OUT DX,AL ；数码管显示“2”JMP START ；循环程序HIGH: MOV AL,0F0HMOV DX, 0604H ；指向PC口 OUT DX,AL CALL DALLY1 ；启动延时 MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DALLY1 MOV DX,0604H MOV AL,6DH ；数码管显示“5” OUT DX,AL JMP STARTNN: MOV AL,01HMOV DX, 0604H OUT DX,AL MOV DX,0604H MOV AL,05BHOUT DX,A

6、L JMP STARTLOW: MOV AL,0F0H MOV DX,0604H ；指向PC口 OUT DX,AL CALL DALLY1 MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DALLY1 MOV DX,0604H MOV AL,06H ；数码管显示“1” OUT DX,AL JMP STARTDALLY: PUSH CX ；延时程序 PUSH AX MOV CX, 100HA5: MOV AX, 0800HA6: DEC AX ；不等于0跳到A6 JNZ A6 LOOP A5 ；循环指令（100H次） POP AX POP CX RETDALLY1:PUSH CX ；延时程序

7、 PUSH AX MOV CX, 100HA7: MOV AX, 0F00HA8: DEC AX JNZ A8 LOOP A7 POP AX POP CX RETCODE ENDSEND START第5章 主要芯片介绍5.1 8086微处理器5.1.1 8086微处理器的引脚功能1.最小模式下的引线：A16A19/S3S6：这是四条时间复位、三态输出的引线；A8A15:它们是三态输出引线；AD0AD7：他们是地址、数据时分复用的输入信号线；IO/M:它是CPU的输出控制信号，用来区分访问寄存器还是访问IO端口；WR：它是CPU的输出控制信号表示真处于写状态；DT/R：高电平为发，低电平为收；D

8、EN：该信号有效时表示有有效数据；ALE：表明CPU引线送出有效的数据；RD：读选通信号； READY：准备就绪信号；INTR：可屏蔽请求输入信号；TEST：进行测试的输入信号；NMI：非屏蔽中断输入信号，边沿触发，正跳变有效；RESET：复位；INTA：中断响应信号；HOLD：保持；HLDA：对HOLD请求的响应信号；SSO：状态输出线；CLK：时钟输入端。2.最大模式下的引线： MN/MX加上低电平时，8088CPU工作在最大模式下。 S2、S1、S0：状态信号； RQ/GT0、RQ/GT1：总线允许请求引脚； LOCK：总线封锁信号； QS1、QS0：输出的队列状态信号； HIGH：最大

9、模式时始终为高电平。5.2 LED显示器5.2.1 LED定义   在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二级管叫发光二级管，简称LED。5.2.2 七段LED显示器及其接口七段LED显示器：由七个发光段构成，每段均为1个LED二极管。通过控制不同段的点亮和熄灭，显示出16进制数字或字符。 七段LED显示器有共阳极和共阴极两种结构，如图6-3所示的七段LED实际上包含8个LED(7段字形加上小数点DP)。1位LE

10、D显示器有1根位选线和8根段选线，段选线控制字符的选择，位选线控制显示位的亮和暗。如图6.3所示。图5.1七段LED显示器5.3 模/数转换器芯片ADC08095.3.1 ADC0809芯片的引脚简介DOD7输出数据线；IN0IN78路模拟电压输入端；ADDA,ADDB,ADDC路地址输入,ADDA最低位,ADDC最高位；START启动信号输入端，下降沿有效；ALE路地址锁存信号，用来锁存ADDAADDC的地址输入，上升沿有效；EOC变换结束状态结束信号，高电平表示一次变换已结束；OE读允许信号，高电平有效；CLK时钟输入端； V(+),V(-)参考电压输入端；VCC电源输入；GND接地。 其

11、引脚排列如下图所示:图5.2 ADC0809引脚图ADC0809的一个显著特点是，其芯片内部集成了一个8选1的模拟门，且利用ADDAADDC 三个信号的编码来选择相应的模拟输入。由于ADC0809输出数字信号是经由OE控制的三态门完成的，故ADC0809可以直接与系统总线连接，占用8个接口地址。它也可以像AD574那样经可编程并行接口8255与总线连接。5.3.2 ADC0809内部结构工作过程：1.当模拟量送至某一输入通道INi后，CPU将标识该通道编码的三位地址信号经数据线或地址线输入到ADDC、ADDB、ADDA引脚上。 2.地址锁存允许ALE锁存这三位地址信号，启动命令START启动A

12、/D转换。 3.转换开始,EOC变低电平，转换结束，EOC变为高电平。EOC可作为中断请求信号。转换结束后，可通过执行IN指令，设法在输出允许OE脚上形成一个正脉冲，打开三态缓冲器把转换的结果输入到DB，一次A/D转换便完成了。5.4 可编程并行接口82555.4.1 8255引脚及功能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，并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被控制对象之间传递信息。CPU 和接口之间 的数据传送总是并行的，即可以同时传递8 位、16 位、32 位等。用+5V 单电源供电，能在以下三种方式下工作：

13、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6.6所示。图5.3 8255内部结构及引脚具体的各引脚功能如下:D0D7为双向数据信号线，用来传送数据和控制字。RD为读信号线，与其它信号线一起实现对8255接口的读操作通常接系统总线的IOR信号。WR为写信号线，与其它信号一起实现对8255的写操作，通常接系统总线的IOW。CS为片选信号线，当它为低电平（有效）时，才能选中该8255芯片，也才能对8255进行操作。A0，A1为口地址选择信号线。8255内部有3个口；A口，B口，C 口，还有一个控制寄存器，它们可由程序寻址。A0，A1上的

14、不同编码可分别寻址上述3个口和一个控制寄存器，具体规定如下：A1 A0 选择 0 0 A口0 1 B口1 0 C口1 1 控制寄存器通常 A0，A1分别接系统总线A0和 A1，它们与CS一起来决定8255的接口地址。RESET为复位输入信号。此端上的高电平可使8255复位。复位后，8255的A口，B口，C 口均被定为输入状态。PA0PA7为A口的8条输入输出信号线。PB0PB7为B口的8条输入输出信号线。PC0PC78条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线，也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线。5.4.2 8255的工作方式8255有三种工作方式：方式0、方式1和方式2。1.：方式0

15、基本输入/输出 在此工作方式下，每个口都作为基本的输入输出口，C口的高4位和低4 位以及A口和B口都可独立地设置为输入口和输出口。在此工作方式下，定义为输 出的口均可锁存数据，而定义为输入的口则无锁存功能。而且，在方式0之下，C口还有按位置位和复位功能。在方式0下，8255的16种输入输出组合如下表。2.：方式1选通输入/输出 此工作方式下，三个端口分为A、B两组，A、B两个口仍用作数据输入输出口，而C口分成两部分，分别作为A口和B口的联络信号。在8255A中，联络信号是3位，两个数据口，共用去C口的6位，剩余的两位仍可作为数据位使用。方式1下A口B口均为输出，C口提供的信

16、号功能如下：OBF：为输出缓冲器作用，低电平有效；ACK：为外设响应信号，低电平有效； INTR：为中断请求信号，高电平有效；INTE：为中断允许状态。方式1下A口B口均为输入，C口提供的信号功能如下：STB：为低电平有效的输入选通信号；IBF：为高电平有效的输入缓冲满信号；3.：方式2双向选通输入/输出此工作方式只限于A组使用，它用A口的8位数据线，用C口的5位进行联络。工作时输入输出都能被锁存。当A口工作在方式2时，B口可以在方式0或方式1工作。8255的初始化。5.4.3 方式控制字及状态字在应用过程中，可以利用软件编程来指定8255的工作方式，即只要将不同的控制字装入芯片中的空置字寄存

17、器，便可以确定8255的工作方式。8255的控制字由8位二进制数构成。8255 工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图6.7所示。图5.4 置位/复位控制字格式6.4.4 8255的寻址：8255占外设编址的4个地址，即A口，B口，C口和控制寄存器各占一个外设接口地址。对同一个地址分别可以进行读写操作。例如，读A口可将A口的数据读出；写A口可将CPU的数据写入A口并输出。在方式0下，8255的16种输入输出组合，如表6-1所示。A 组B组A口（PA0-PA7）C口（PC4-PC7）B口（PB0-PB7）C口（PC0-PC3）入入入入入入入出入入出入入入出出入出入入入出入出入出出入入出

18、出出出入入入出入入出出入出入出入出出出出入入出出入出出出出入出出出出表5-1： 在方式0下，8255的16种输入输出组 总 结本次设计，是利用汇编语言设计模拟水库水位系统，利用电阻阻值变化模拟不同时刻温度值，将变量最终送至键盘扫描及数码显示单元，数码管将显示出当前时水位值。首先，我进行的就是对相关资料的查找，通过借助图书馆的工具书和老师的指导，我很快就完成了这项任务；其次，就是搜集有关这次课程设计题目的资料，完成这项工作我是同小组内其他同学通过网络及老师和同学的介绍。查找到的资料对我们的课程设计有很大的帮助。我们的小组终于完成了模拟水库水位系统的设计。从开始接到设计题目到系统的实现，再到设计完

19、成，每走一步对我们来说都是新的尝试与挑战。在这一周的课程设计中，我们学到了很多知识也有很多感受，从对许多知识的一无所知，到对相关知识有了一定了解的状态，我们开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使不成熟的作品一步步完善起来，每一次改进都是我们学习的收获，每一次试验的成功都会让我们兴奋好一段时间。设计中首先应该画出硬件设计图，这个过程是基础，然后是流程图，这个是重点，流程图的完成在很大程度上等于程序的完成，然后是程序的编写。这些都和书上的各个知识点有关。通过辅导老师的指导，同学们的相互帮助，我收获了很多，也通过设计增强了自己动手的能力，同时也对自己所学到的知识作一个肯定。学好这门课程在自己今后的学习和工作中都有很大的作用，对自己以后的帮助也很大.这次课程设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣，就动手去做，困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。而在这次课程设计中，也是对微型计算机原理及应用的复习。同时在设计中使我的编程水平提高了一大步，使我认识到合作的可贵。这次设计涉及到很多芯片的应用，最大特点是软，硬件的结合，对动手能里的要