微机原理课程设计(电压报警系统)

1、重庆科技学院课程设计报告院（系）:一电子信息工程学院 班 级:学生姓名：学号:设计地点（单位）设计题目:_电压报警系统_ _完成日期：2010 年7月16日指导教师评语：成绩（五级记分制）:教师签名:资料.资料.课程设计任务书设计题目：电压报警系统设计学生姓名课程名称微机原理与接口技术课程设计专业班级地 点起止时间7月5日7月16日设 计 内 容 及 要 求设计内容：采集实验箱提供的 05V的电压； 当输入电压在额定值以内，用数码管显示实际电压值；当输入电压超过额定值3V,数码管显示“E.O；并发出报警音，并将此电压限制到额定值后输出。设计要求：(1)控制系统硬件用8086系统构成：CPU 8

2、086 ,定时器/计数器芯片，并行接口芯片，4位7段数码管单元，模数转换单元，蜂鸣器。(2)设计控制系统应用软件。(3)系统功能：显示电压，报警，修正电压等功能。设计参数(1)以十进制形式显示电压值并保留小数位1位；(2)用硬件实现定时功能；(3)报告正文字数约4000字以上(不包含程序清单)，内容主要有总体设计方 案，工作和组成原理(框图)或设计说明，采用的技术路线，接口电路设计，程序设计 (程序框图和程序清单及注释 )，对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议 。进度要求7月5日-7月6日明确设计任务，学习相关知识；7月7日-7月9日查阅相关资料，进行基础练习；

3、7月8日-7月14日根据题悟求，进行设计和实现；7月15日-7月16日撰写课程设计报告，进行答辩。参 考 资 料1赵树升，赵雪梅.现代微机原理及接碇术M,北京：清华大学出版社，2008年8月2戴梅萼.微型计算机技术及应用一一从16位到32位（第2版）M,北京：清华大学出版社，2003年2月3西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接川支术实验教程.2005年4西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接川支术用户手册.2005年其 它说明1 .本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。2 .若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内谷、参数

4、、要求等方回应后所区别。教研室主任：指导教师：年 月 日摘要当代计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。微电子学的基本元件及 其集成电路构成了它的硬件基础；计算数学的方法与数据结构则构成了计算机的 软件基础。世界上第一台计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，自1981年IBM 公司推出旧M PC后，计算机的发展进入了微机时代。微型计算机的迅速普及， 使得计算机广泛运用于工业、农业、科学技术和社会生活的各个领域， 极大的改 资料.变了生产和生活的方式，并成为推动社会发展的巨大生产力。数据采集系统是计算机在工业控制中最为普遍的应用系统。它的任务是采集生产过程中的工况参数并经过 A/D转换器送

5、入内存，CPU将对这些参数，数据 进行分析、运算和处理。如数字显示、越界报警等功能。若配上输出通道就可以 组成计算机控制系统。此设计是一个电压报警系统的模拟实验， 采集箱提供05V的电压，当输入 电压在额定值以内，用数码管显示实际的电压值；当输入的电压超过额定值3V, 数码管显示E.O；并发出警告音，并将电压限制到额定的值后输出。 该系统具有 显示电压，报警，修正电压的功能。关键词：接口 A/D转换 修正电压 发声警告资料.摘要 II1系统需求分析 11.1 设计内容 11.2 设计要求 11.3 芯片选择 12芯片及数码管介绍 22.1 CPU 8086 22.2 8254可编程定时/计数器

6、芯片 22.3 8255 并 口芯片 42.4 A/D转换接口芯片 52.5 数码管显示单元 53硬件连线 73.1 8254可编程定时/计数器芯片接线图73.2 8255并行接口芯片接线图 83.3 A/D转换接口芯片接线图 83.4 数码管连线图 94软件实现 104.1 模块流程图 114.1.1 主程序流程图 114.1.2 电压转换模块流程图 124.1.3 电压显示模块流程图 144.1.4 电压报警模块流程图 154.2 代码设计 164.2.1 主程序代码 164.2.2 电压转换模块代码184.2.3 数码管显示模块代码194.2.4 电压报警模块代码20总结 23致谈日 2

7、5参考文献 26附录 271系统需求分析1.1 设计内容电压报警系统是一个对超过额定电压就会产生蜂鸣效果，进行报警的系统。 它主要是通过采集实验箱提供的 05V的电压；当输入电压在额定值以内，用 数码管显示实际电压值；当输入电压超过额定值3V,数码管显示E.O；并发出 报警音，并将此电压限制到额定值后输出。1.2 设计要求(1)控制系统硬件用8086系统构成：CPU 8086,定时器/计数器芯片， 并行接口芯片，4位7段数码管单元，模数转换单元，蜂鸣器。(2)设计控制系统应用软件。(3)系统功能：显示电压，报警，修正电压等功能。1.3 芯片选择在本系统中，主要采用的芯片有 CPU8086、82

8、54可编程定时/计数器芯片、 8255并行接口芯片、A/D转换接口芯片 ADC0809。CPU8086主要是电压报警系统的核心芯片， 协调着8254芯片，8255芯片,ADC0809芯片相互间的工作。8254是可编程定时/计数器芯片，用来控制蜂鸣器8255是并行接口芯片，用来连接数码管显示单元和8254ADC0809是A/D转换单元，用来模拟电压，将模拟信号转换为数字信号。2芯片及数码管介绍在整个电压报警系统中，所用到的元器件有了 CPU8086、8254可编程定时 /计数器、8255并行接口芯片、A/D转换接口芯片、数码管以及蜂鸣器。2.1 CPU 8086微处理器CPU是微机的核心芯片，是

9、整个系统运算和指挥控制中心。在电压报警系统中用到的CPU是字长为16位的，一次能处 理16位数据的CPU8086。CPU 8086拥有运算器，控制器和寄存器组三大主要部件。其功能部件包括 指令执行部件EU和总线部件BIU,其寄存器结构由八个通用寄存器，四个段寄 存器和二个控制寄存器组成。在电压报警系统中，用到了 XD0-XD7地址总线，XIOR,XIOW读写信号引脚，IOY0,IOY1,IOY2三个端口号，用来控制 8255并行接口芯片，8254可编程 定时/计数器芯片，A/D转换接口芯片。2.2 8254可编程定时/计数器芯片8254是Intel公司生产的可编程间隔定时器。它具有以下基本功能

10、：有三个独立的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六种不同的工作方式；4、 8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz;5、 8254有读回命令，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。8254的控制享有两个：一个是用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来

11、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，由标志位来区分。控制字格式和读回控制字格式分别如图2-1和如图2-2当读回控制字的D4位为0时，由该读回控制字D1-D2位指定的计数器的状态寄存器内容将被锁存到状态寄存器中。状态字格式如图2-2所示D7D6D5D4D3D2D1DO计数器选择读,写格式选择工作方式选择计数码制选择00计数器001一计数器110一计数器211 一读出控制字标志00 锁存计数值01读写低部位10 一读，与局S位11 一先读，写低8位 再读写高&位000 -方式0 口 01 方式1010一方式2 011 一方式3100一方式4101-方式50一二进制数1

12、十进制数图2-1 8254方式控制字D7D6D504D3D2D1D0110-颖存计教值0-锁存状态信息计教器选择（同方式控制字）0图2-2 8254读出控制字D7D6D5D4D3D2D1D0OUT引脚现行状态 1-高电平0-低电平计数初值是否装入1-无效计数0一计数有效计数需方式（同方式控制字）图2-3 8254状态字格式在电压报警系统中，8254采用的是定时器0,方式3来进行控制的，输入时钟频率为00502H，门控信号输入引脚 GATE0与8255的PA0和PA1相连，OUT0与蜂鸣器相连，当门控信号接收到从 8255的PA0和PA1传来的高电平，则蜂鸣 器会发出报警声，否则蜂鸣器停止工作。

13、2.3 8255弁口芯片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,方式1,方式2。方式0是基本输入输出方式，方式1是选通输入输出方 式，方式2是双向选通工作方式。其工作方式控制字如图2-1 o在电压报警系统中，8255起到是一个桥梁作用，在本系统中，8255采用方 式0基本输入输出方式，A 口，B 口，C 口均为输出。8255的D0-D7连接系统总线的 XD0-XD7 , RD , WD , CS分别连接系统总 线的 XIOR, XIOW, IOY0。8255的A 口低两位P

14、A0, PA1控制8254可编程定时/计数器芯片。8255的B 口的PB0-PB7和C 口的低四位 PC0-PC3来控制数码的显示| Dd | 。与 | IZT | AM | DN | 口工 | T>O<3 L jf区3位 oa向：H1百入B o筋：H 1位入fj 丁七年坪 o .上r Ac1 "Z 1U l_J霜三T f立 O物 i 的入A i_J O ： H 1。的入Zj 丁弋总才丰CC /> izllo o I /j El Ik Kt J-'C2图2-4 8255工作方式控制字2.4 A/D转换接口芯片ADC0809包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分

15、，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。在电压报警系统中，ADC08089的CS片选信号连接系统总线的IOY2端口，CLK连接系统总线CLK, WR,RD分别连接系统总线的XIOW和XIOR ,它将模拟信号转换为数字信号存储在AL中，其输出范围为0-255 o2.5 数码管显示单元本系统中所用到的数码管显示单元是由 4个7段数码管组成，其每个数码管结构图如图2-5所示。bfge L5 pd图2-5数码管结构图数码管的显示数字的原理其实是根据每个数码管发光来组成一个数字，在 本系

16、中给数码管给以低电平，则数码管发光，否则数码管熄灭。其具体数字显 示编码表表2-1如下：dpgfedcba/、带小数点带小数点00/101111113FHBFH10/1000011006H86H20/110110115BHDBH30/110011114FHCFH40/1110011066HE6H50/111011016DHEDH60/111111017DHFDH70/1000011107H87H80/111111117FHFFH90/111011116FHEFHE0/1111100179HF9H3硬件连线3.1 8254可编程定时/计数器芯片接线图在本系统中，8254门控信号输入引脚GATE0

17、与8255的PA0和PA1相连，时钟输入信号CLK0与系统总线的CLK相连，OUT0与蜂鸣器相连，当门控信号接 收至IJ从8255的PA0和PA1传来的高电平，则蜂鸣器会发出报警声，否则蜂鸣器 停止工作，具体接线图如下：系统总线SPK 电子发送单元XD7 XD6 XD5XD4XD3XD2XD1XD0XA2XA3XIOW XIOR IOY17 6 5' 4 3 2 10DD DD DDDDCL KO8254单元AlAOWR GAtGATE0csOUTO系 统CLK总 线PA0PA18255图3-18254可编程定时/计数器芯片接线图3.2 8255并行接口芯片接线图8255的D0-D7连

18、接系统总线的 XD0-XD7 , RD , WD , CS分别连接系统总 线的XIOR , XIOW, IOY0。8255的A 口低两位PA0, PA1控制8254可编程 定时/计数器芯片。8255的B 口的PB0-PB7和C 口的低四位PC0-PC3来控制 数码的显示。XD7XDOXD6XD2 xdTXIQW小XIOR > -：> :(IOYO >>76 5-43210 1 oZRD5DD口DDDDD A A wcPBO PBIPB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC78255除了连接系统总线之外，还要连接数码管，数码管显示引

19、脚是 A,B,C,D,E,F,G,DP 分别连接 8255 的 PB0-PB7 ,数码管选择引脚 X1,X2,X3,X4 分别连接8255的PC0-PC4 ,具体接线图如下：ABCD数码管EF G DPX1X2X3X4图3-2 8255并行接口芯片接线图3.3 A/D转换接口芯片接线图在电压报警系统中，ADC08089的CS片选信号连接系统总线的IOY2端口，CLK连接系统总线CLK, WR,RD分别连接系统总线的XIOW和XIOR ,具体接线资料.图如下:图3-4数码管接线图资料.系统总线XD7XD6XD5XD4XD3XD2XD1XD0XIOWXIORIOY2CLK图3-3 A/D转换接口芯

20、片接线图3.4数码管连线图数码管显示引脚是 A,B,C,D,E,F,G,DP分别连接8255的PB0-PB7 ,数码管选择引脚X1,X2,X3,X4分别连接8255的PC0-PC4 ,具体接线图如下+5V4.7Kx8PB0PB1PB28255 PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3BdZ亘IF文DPX1X2X3X44.1模块流程图资料.4.1.1主程序流程图图4-1 主程序流程图4.1.2电压转换模块流程图资料.图4-2电压转换程序流程图资料.4.1.3电压显示模块流程图图4-3电压显示模块流程图资料.4.1.4电压报警模块流程图资料.图4-4电压报警模块流程图4.2代码设计4

21、.2.1 主程序代码主程序主要由电压转换模块和电压报警模块组成，首先给8255写方式控制字，然后在初始化8255,再启动A/D转换，将转换后的值读入 AL中，最后再 在电压转换模块中处理转换后的数据，体代码如下：START:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV DX,MY8255_MODEMOV AL,80H出OUT DX,ALMOV DX,OFFSET STR0MOV AH,09HINT 21H然后检测数据的大小看是否需要报警，具;初始化寄存器;8255初始化;工作方式为0, A 口，B 口都为输;显示STR0的内容资料.START1:MOV DX,ADC0809MOV AL,0O

22、UT DX,ALMOV CL,ALCALL DELAYCALL DELAY;启动A/D转换;®±ADC0809 输出;将A/D转换后的值送到CL当中去；软件延时CALL DELAYMOV DX,ADC0809IN AL,DX；读出转换结果MOV CL,ALCALL DELAY；软件延时CALL TRANSFORM；调用电压转换;让报警器停止工作;调用电压报警CALL DELAYMOV DX,MY8255_AMOV AL,00HOUT DX,ALCALL ALARMCALL DELAYMOV AH,01H；判断是否有按键按下INT 16HJNE QUITJMP START14

23、.2.2 电压转换模块代码在电压转换模块中，主要是对A/D转换后的数据进行处理，A/D转换后的数 据范围是0-255 ,但是电压要求范围是 0-5V,所以这里需要对转换后的数据进行缩小，缩小后，还需要精确到小数点，于是这里需要将除后的余数保留，并且 将余数扩大10倍，在一次除以33H,则可以获得小数点后面的数字，具体代码如下：TRANSFORM PROC;电压转换的子程序CHANGE: MOV AL,CL当中去MOV BL,33HDIV BLMOV CL,ALMOV AL,AHMOV AH,00HMOV BL,10MUL BLMOV BL,33H;将刚才送到CL的AD转换值有送到AL;将0-2

24、55的值转换为0-5V的电压值;将除的商送到CL中去;将除后的余数送到AL中去;对余数扩大10倍;再除以刚才的除数DIV BLMOV CH,ALRETTRANSFORM ENDP；将获得商送到CH中去;数码管显示子程序;写C 口;让第一个数码管亮;通过偏移地址寻地址;读B 口;写C 口;让第二个数码管亮4.2.3 数码管显示模块代码8255并行接口芯片连接数码管，用高低电平来控制数码管的显示，具体代码如下：DISPLAY0 PROCSHOW: MOV DX,MY8255_CMOV AL,0111BOUT DX,ALMOV AL,CLMOV BX,offset DTABLE1XLATMOV DX

25、,MY8255_BOUT DX,ALCALL DALLYMOV DX,MY8255_CMOV AL,1011BOUT DX,ALMOV AL,CHMOV BX,offset DTABLE0资料.XLATMOV DX,MY8255_B;读 B 口OUT DX,ALCALL DALLYRETDISPLAY。ENDP;结束子程序4.2.4电压报警模块代码电压报警模块中，主要是对电压值的大小进行判断，若大于 3.0V,则蜂鸣器工作，发出一定频率的声音，并在数码管显示E.0,若小于3.0V,则显示当前电压值，具体代码如下:ALARM PROC；调用报警子程序CMP CL,3；判断整数部分是否小于3JB

26、SHOW2;小于3贝U跳转至I SHOW2CMP CL,3；断整数部分是否等于3JZ SHOW3;等于3则跳转到SHOW3JMP SHOW1;否则跳转到SHOW1SHOW3:CMP CH,0；判断小数部分是否等于3JZ SHOW2;等于则跳转到SHOW2JMP SHOW1SHOW1:MOV DX,OFFSET STR1MOV AH,09HINT 21HCALL XIANGCALL DELAYMOV AH,01HINT 16HJNE QUITJMP START1SHOW2:MOV DX,OFFSET STR2MOV AH,09HINT 21H;显示STR1的内容;报警;判断是否有按键按下;显示S

27、TR2的内容，不报警;否则跳转到SHOW1资料.CALL DISPLAY0;调用电压显示MOV AH,01HINT 16H;判断是否有按键按下JNE QUITJMP START1ALARM ENDP本系统是一个电压报警系统，是对超过额定电压值3.0后进行报警，并显示E.O,若没有超过则显示当前电压值。在课程设计的开始，我在试验箱上模拟出该功能的实现，最开始只要一打开电源开关就会产生刺耳的蜂鸣音。要么就是数 码管显示不出应该有的数据，而是乱码，或者位数显示不全，这让我非常着急。本系统有需要改进的地方，在报警的时候，数码管上的E会随着报警声的频率变化而不断闪烁。在整个电压报警系统设计过程中，如何显

28、示一个小数。如何对额定电压值3.0V的判断。本系统还可以如何设计提高系统总线的利用率问题，这样大大的 提高了系统的运行效率。要完善本系统的设计需要开发者有一定的硬件知识和过 硬的编程基础。本次课程设计几乎困难重重，对汇编语言的不熟悉导致分析问题不到位， 影 响了课程设计的进度。在本次课程设计指导老师很细心的给同学们以启发， 而不 只是解决问题本身。同时感谢学校给我们提供了丰富的教育资源，先进的实验设 备。这给我们的学习提供了丰富的物资条件。 同时要表达对同学的谢意，他们的 细心讲解对我的课程设计帮助很大。参考文献1赵树升，赵雪梅.现代微机原理及接口技术M,北京：清华大学出版社，2008年8月2

29、戴梅萼.微型计算机技术及应用一一从16位到32位（第2版）M,北京：清华大学出版社，2003年2月3西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接口技术实验教程.2005年4西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接口技术用户手册.2005年电压报警系统程序代码:.*8254芯片端 口资源 *IOY1EQU 0DA40HMY8254 C0EQU IOY1+00H*4MY8254 C1EQU IOY1+01H*4MY8254 C2EQU IOY1+02H*4MY8254 MODE EQU IOY1+03H*4.*8255a 芯片端 口资源 *IOY0EQU 0DA00HMY8255 AEQU IOY0+

30、00H*4MY8255 BEQU IOY0+01H*4MY8255 CEQU IOY0+02H*4MY8255 MODE EQU IOY0+03H*4;* adc0809 芯片端 口 资源 *IOY2EQU 0DA80H ;0809 片选地址ADC0809EQU IOY2+00HDATA SEGMENTDTABLE0DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH；键值表，09对应的7段数码管的段位值，不带小数点DTABLE1DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH;键值表，09对应的7段数码管的段位值

31、，带小数点STR0 DB '*Warning System Start!* $STR1 DB 'STR1 Warning!$'STR2 DBSTR2 Normal!$'DATA ENDSSTACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUPSTACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,DATA;初始化寄存器MOV DS,AXMOV DX,MY8255_MODE;8255初始化MOV AL,80H;工作方式为0, A 口，B 口都为输OUT DX,ALMOV DX,OFFSET STR0S

32、TART1:MOV AH,09HINT 21HMOV DX,ADC0809;显示STR0的内容;启动AD转换MOV AL,0资料.OUT DX,ALMOV CL,ALCALL DELAYCALL DELAYCALL DELAYMOV DX,ADC0809IN AL,DXMOV CL,ALCALL DELAYCALL TRANSFORMCALL DELAYMOV DX,MY8255_AMOV AL,00HOUT DX,ALCALL ALARMCALL DELAY;通过ADC0809输出;将AD转换后的值送到CL当中;软件延时;读出转换结果;软件延时;调用电压转换;让报警器停止工作;调用电压报警M

33、OV AH,01HINT 16HJNE QUITJMP START1QUIT:MOV AH,4CHINT 21H；判断是否有按键按下；主程序结束TRANSFORM PROC;转换为电压的子程序CHANGE: MOV AL,CL;将刚才送到CL的AD转换值有送到AL资料.当中去MOV BL,33H;将0-255的值转换为0-5V的电压DIV BLMOV CL,AL;将除的商送到CL中去MOV AL,AH;将除后的余数送到AL中去MOV AH,00HMOV BL,10MUL BL;对余数扩大10倍；再除以刚才的除数MOV BL,33HDIV BL；将获得商送到CH中去MOV CH,ALRETTRA

34、NSFORM ENDPALARM PROCCMP CL,3JB SHOW2CMP CL,3JZ SHOW3JMP SHOW1SHOW3:CMP CH,0JZ SHOW2JMP SHOW1;调用报警子程序;判断整数部分是否小于3;小于3贝U跳转至I SHOW2;断整数部分是否等于3;等于3则跳转到SHOW3;否则跳转到SHOW1;判断小数部分是否等于3;等于则跳转到SHOW2;否则跳转到SHOW1SHOW1:MOV DX,OFFSET STR1MOV AH,09H;显示STR1的内容;报警INT 21HCALL XIANGCALL DELAYMOV AH,01HINT 16HJNE QUITJMP START1SHOW2:MOV DX,OFFSET STR2MOV AH,09HINT 21HCALL DISPLAY0MOV AH,01HINT 16HJNE QUITJMP START1ALARM ENDPXIANG PROC警的发声控制MOV DX,MY8254_MODEMOV AL,36H;判断是否有按键按下;显示STR2的内容，不报警;调用电压显示;判