微机课程设计

1、微机课程设计电压采集电路设计学院：自动化科学与工程学院班级：09级3班姓名：陈晓鹏学号：200930614319序号：07目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc251951199 一、设计要求3 HYPERLINK l _Toc251951200 二、设计方案3 HYPERLINK l _Toc251951201 三、设计电路介绍4 HYPERLINK l _Toc251951202 1、硬件系统设计方框图：4 HYPERLINK l _Toc251951203 2、中断实现：8259A工作方式选择及初始化4 HYPERLINK l _Toc251951204 3

2、、定时功能实现：8253的工作方式及初始化5 HYPERLINK l _Toc251951205 4、数码管显示及ADC的数据传输：8255的工作方式及初始化5 HYPERLINK l _Toc251951206 5、模拟电压转换为数字量：ADC0809的初始化6 HYPERLINK l _Toc251951207 6、地址编码实现：74LS138及逻辑器件6 HYPERLINK l _Toc251951208 7、显示功能：数码管显示6 HYPERLINK l _Toc251951209 四、设计程序7 HYPERLINK l _Toc251951210 1、主程序流程图7 HYPERLIN

3、K l _Toc251951211 2、中断子程序7 HYPERLINK l _Toc251951212 3、显示子程序8 HYPERLINK l _Toc251951213 4、初始化9 HYPERLINK l _Toc251951214 8295A初始化流程图9 HYPERLINK l _Toc251951215 8253初始化流程图9 HYPERLINK l _Toc251951216 8255初始化流程图9 HYPERLINK l _Toc251951217 5、程序算法10 HYPERLINK l _Toc251951218 五、设计结果及分析 PAGEREF _Toc2519512

4、18 h 12 PAGEREF _Toc251951218 h HYPERLINK l _Toc251951220 六、设计问题及解决 PAGEREF _Toc251951220 h 12 PAGEREF _Toc251951220 h HYPERLINK l _Toc251951222 七、设计总结及体会 PAGEREF _Toc251951222 h 12 PAGEREF _Toc251951222 h HYPERLINK l _Toc251951223 附：系统硬件连线图及ADC0809芯片介绍 PAGEREF _Toc251951223 h 14 PAGEREF _Toc2519512

5、23 h 一、设计要求（一）设计目的 为了让微机课堂上学到的知识得以实践，结合实验课的动手能力训练，通过这次微机课程设计，使这一切得到综合练习，巩固我们的基础，让我们的能力得到极大的提高，这就是这次课程设计的目的。（二）设计内容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。（三）设计任务选用8088CPU和适当的存储器芯片、接口芯片完成相

6、应的功能。画出详细的硬件连接图。画出各程序的详细框图。给出RAM地址分配表及接口电路的端口地址。给出设计思路。给出程序所有清单并加上必要的注释。完成设计说明书。二、设计方案（一）问题分析对于这个实验，从整体上看硬件方面重于软件。软件方面主要是要控制好采集时间和采集数据的个数，并进行运算；软件方面则首先要注意对各种芯片的分析，另外各种芯片的连接和初始化也应仔细小心。 （二）设计思路及原因首先模拟电压量通过ADC0809转换为数字量D，定时器8253计时，计时结束后向8259A发出中断请求，CPU响应中断，接受8255的数据量D，并进行运算。当进行了100次数据采集之后，将平均电压通过8255送到

7、数码管显示。通过编码器，对器件进行地址选择。三、设计电路及介绍1、硬件系统设计方框图：地址线ROM8255地址线ROM8255ADCADC数据总线数码管8088数据总线数码管8088数据缓冲器数据缓冲器8259A8259A编码器82538253控制总线地址总线控制总线地址总线2、中断实现：8259A工作方式选择及初始化芯片简要介绍：8259A是专门为了对8086/8088进行中断控制而设计的芯片，它是可以用程序控制的中断控制器。单个的8259A能管理8级向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成64级的向量优先级中断系统。8259A有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设

8、定是在初始化时通过软件进行的。 在总线控制器的控制下,8259A芯片可以处于编程状态和操作状态.编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程的状态。主要功能：而在本设计中，8259的主要作用是当8253延时完毕之后，让CPU响应中断，发命令给8255，接收ACD0809的电压信号。 所以，只要开通8259A的一路中断（本设计开通了IR0）即可。工作方式选择：单片8259AA,上升沿有效,初始化时写入,IR0IR7的中断号为08H0FH,一般全嵌套，非缓冲方式1，正常中断结束，CPU为8088,允许IR0中断，非循环优化级方式，L2L0无效，不设置EOI命令。3、定时功能实

9、现：8253的工作方式及初始化芯片简要介绍：8253内部有三个计数器，分别成为计数器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。频率选择与计算：8253的最高工作频率为2.6MHz，而ADC的最高工作频率为100KHz（100us），所以在选择参考频率fref时，而且考虑到程序运行时的指令的时

10、间，参考与计数器所装的数N的乘积：fref*N，应远大于100us，可取为1ms。若取参考频率fref为：2MHz,则N的取值为：十进制的500（01F4H）。工作方式选择：工作方式2被称作速率波发生器。进入这种工作方式， OUTi输出高电平，装入计数值n后如果GATE为高电平，则立即开始计数，OUTi保持为高电平不变； 待计数值减到“1”和“0”之间， OUTi将输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲，计数值为“0”时，自动重新装入计数初值n，实现循环计数，OUTi将输出一定频率的负脉冲序列， 其脉冲宽度固定为一个CLKi周期， 重复周期为CLKi周期的n倍。所以当每次计数完毕后，OUTi放出一

11、个负脉冲，用于触发中断。并且由于装数N小于FFFFH，所以只要一个计数器即可。所以，本次设计可选择计数器0，工作方式2，装数N为01F4H。4、数码管显示及ADC的数据传输：8255的工作方式及初始化芯片简要介绍：8255是一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口。具有24个可编程设置的I/O口,即使3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能

12、设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。工作方式：PA口接数码管的位选，PB口接ADC0809的数据线D0D7，PC口接数码管的位选，三个接口的工作方式均为方式0。5、模拟电压转换为数字量：ADC0809的初始化8路输入通道，8位AD转换器，即分辨率为8位。 转换时间为100s。单个5V电源供电，模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，

13、指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。参考电压V+为5V，V-为0V，工作电压为5V。6、地址编码实现：74LS138及逻辑器件74LS138为38译码器，本设计需要地址选择的器件有3个（8259A，8255，8253），所以只要一个74LS138即可。CPU的数据传输线A0A3分别接芯片的A0A3，CPU的A4A6分别接74LS138的A，B，C，而其他位通过与门接74LS138的S3（S3为高电平有效）。而74LS138的输出Y0接8259

14、A，Y1接8255，Y2接8253。从而得出器件的地址编码如下表：器件起始地址8259A10H825520H825330H7、显示功能：数码管显示本设计通过两位数码管进行电压大小的显示，其中一位为个位，另一位为小数点后第一位。通过8255进行动态显示。四、设计程序1、主程序流程图YN开始初始化SUMYN开始初始化SUM与N清零显示VN=100？V=SUM/1002、中断子程序进入中断进入中断N=N+1SUM=SUM+D中断返回3、显示子程序显示位为两位，所以把显示的电压扩大显示位为两位，所以把显示的电压扩大10倍，则可以显示小数点后的一位：CX=AX*50/256选择低位段选分离低位的数:BL

15、=CL-10H送低位数的段选延时选择高位段选分离高位的数:BL=CL-10H送高位数的段选延时返回4、初始化8295A初始化流程图ICW1,ICW1,单片8259A,上升沿有效,初始化时写入ICW4ICW2,IR0IR7的中断号为08H0FHICW4,一般全嵌套，非缓冲方式1，正常中断结束，CPU为8088OCW1,允许IR0中断OCW2，非循环优化级方式，L2L0无效，不设置EOI命令8253初始化流程图初始化控制器：初始化控制器：选择计数器0，工作方式2，先写低8为再写高8位给低8位赋值给高8位赋值8255初始化流程图工作方式0工作方式0，A、C口输出，B口输入5、程序算法DATAS SE

16、GMENTDATA1 DB 3FH,06H,56H,66H,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH;数码管显示向量表SUM DD 00H ;数字电压的累加变量N DB 00H ;采集数据的次数V DB 00H ;显示的数字电压量DATAS ENDSCODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSSTART: MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV SI,OFFSET DATA1 MOV AL,13H ;ICW1,单片8259A,上升沿有效,初始化时写入ICW4OUT 10H,ALMOV AL,08H ;ICW

17、2,IR0IR7的中断号为08H0FHOUT 11H,ALMOV AL,80H ;ICW4,一般全嵌套，费缓冲方式1，正常中断结束，CPU为8088OUT 11H,ALMOV AL,0FEH ;OCW1,允许IR0中断OUT 11H,ALMOV AL,00H ;OCW2，非循环优化级方式，L2L0无效，不设置EOI命令OUT 10H,ALCLI ;关中断，填写中断向量表MOV AX,0MOV ES,AXMOV DI,20HMOV AX,OFFSET INTPCLDSTOSW ;将中断服务程序首址偏移值送20HMOV AX,SEG INTPSTOSW ;将中断服务程序首址段值送20HSTI ;开

18、中断MOV AL,34H ;选择计数器0，工作方式2，先写低8为再写高8位OUT 33HMOV AL,0F4H ;给低8位赋值OUT 30H,ALMOV AL,01H ;给高8位赋值OUT 30H,ALMOV AL,82H ;均为工作方式0，A、C口输出，B口输入OUT 23H,ALA:MOV DI,OFFSET SUM;把显示的数送给VMOV AX,DIMOV DI,OFFSET VDIV AX,100MUL AL,50DIV AX,256MOV DI,OFFSET VMOV DI,AXMOV DI,OFFSET SUM;SUM清零MOV DI,00HMOV DI,OFFSET N ;N清零

19、MOV DI,00HB: MOV DI,OFFSET NCMP DI,100JE AMOV DI,OFFSET XMOV AX,DIMOV CX,AX*50/256 ;由于显示位为两位，所以把显示的电压扩大10倍，则可以显示小数点后的一位MOV AL,01H ;选择低位段选OUT 22H,ALMOV BL,CL-10H ;分离低位的数MOV AL,(BL+SI)OUT 20H,AL ;送低位数的段选CALL DELAY ;延时MOV AL,02H ;选择高位的位选OUT 22H,ALMOV BL,CL/10 ;分离高位的数MOV AL,(BL+SI)OUT 20H,AL ;送高位数的段选CAL

20、L DELAY ;延时JMP B ;返回START ENDPINTP PROC NEARIN AL,21H ;读取数字电压量MOV DI,OFFSET SUMAND AX,00001111BADD DI,AX ;SUM=SUM+采集数字电压MOV DI,OFFSET N ;采集累加次数加1MOV CL,DIMOV CH,CL+1MOV DI,CHIRETINTP ENDP MOV AH,4CH INT 21HCODES ENDS END START 五、设计结果及分析从附图的硬件连线图中，Vin口送入模拟电压量，然后在数码管上显示电压的大小，其中上面的为个位，下面的为小数点后第一位。系统大概每

21、隔0.1s进行100次数据采集完整的，然后把平均量送到数码管显示。六、设计问题及解决1、设计中有一些芯片是之前没接触过的，所以对于其特性及功能均不太了解，最后是通过上网找资料解决的。2、本设计题目中有一个比较难的点是编址的问题，不过鉴于设计总体比较简单，通过一些与非门及3-8线译码器得以实现。3、设计图中忽略了一些对设计影响不大的管脚，如RESET、REDAY、DEN、VCC、GND管脚，最终电路功能的实现需要将欠缺的管脚补齐。七、设计总结及体会如同设计目的提到的，通过这次课程设计，我们能将课本上的知识得以实践。比如说我们微机课上学到的只是程序的写法及流程图的画法，而实验课上的又是基本上有例程给你参考，一般只需要照着例程编写就行了的。但是，这次课程设计，我们基本上是在没有任何指导程序的基础上完成的，这对于我们的综合能力的提高是一次不可多得的机会。通过这次课程设计，我将之前学到的知识点进行了融合贯通，并在实践中对于程序的编写及对于过程中对于程序的分析能力有了一定的提高。另外，课程设计这种由学生自主设计的作业对于纠错能力的培养也是非常不错的！附1：系统硬件连线图附2：ADC0809介绍ADC0809软件简介： 1主要特性1）8