微机原理-压力测控系统设计

PAGE17目录TOC\o"1-3"\h\u13590一、设计目的 219031二、设计主要工作思路 21940三、系统各部分功能模块介绍 2126903.18086的可编程外设接口电路 2175153.2ADC0809与8255的连接 2306183.3压力测量和控制部分 3763-48086微处理器及其体系结构 338773.4.18086微处理器的一般性能特点 3309073.5ADC0809概述 417323.5.1ADC0809的主要特性 453033.5.2内部结构 4146923.5.3外部特性（引脚功能） 5152913.6.2芯片8255A在本设计中的功能作用 640483.6.3芯片8255的功能分析 715800四、压力测控系统的总体概况 8172094.1压力测控系统的总体结构 871644.2系统硬件选择和设计 8207554.2.1系统扩展口的选择 8169234.2.2压力传感器与A/D转换器的选择 848104.3LED显示器工作原理 830551五、系统软件设计及系统程序 9164045.1系统软件设计 9215345.2系统流程图 116386系统程序 129359小结 167325参考文献 17一、设计目的本设计的目的是以8086微处理器为控制器，将压力传感器输出的小信号经过放大器后，送至A/D转换器；微控制器实时采集、显示压力值。二、设计主要工作思路2.1.利用压力传感器和ADC0809采用延时方式设计一个压力测试系统,并将测试结果(十进制)在LED上显示出来,LED的显示内容为XXX,X为测试值.2.2.当压力低于30Kpa,黄灯亮，当压力高于150Kpa时，红灯亮。三、系统各部分功能模块介绍3.18086的可编程外设接口电路8255的数据口D0-D7与CPU的6根控制线相连接，控制8255A内部的各种操作。控制线RESET用来试8255A复位。CS和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。分别于8086的高位地址线A19，A1，A0相连接。3.2ADC0809与8255的连接模拟输入通道地址A,B,C直接接地，因此ADC0809只对通道的电压进行模数转换。为了减少输入噪声其他通道直接接地。ADC0809的数据线DO-D7与8255的PB0-PB7相连接。其片选CS与8086的地址/数据总线AD14相连接。3.3压力测量和控制部分我们采用了MPX4080D型号压力传感器构成压力测控系统。另外，为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其在扩展一片ADC0808，以进行模拟——数字量转换。3-48086微处理器及其体系结构3.4.18086微处理器的一般性能特点8086是Intel系列的16位微处理器，它采用HMOS工艺技术制造，芯片采用40系列线封装，单一的+5V电源，时钟频率为5～10MHz。8086有16根数据线和20根地址线，可以处理8位和16位数据，寻址1MB的储存单元和64KB的I/O端口。(见图3-1)图（3-1）8086引线图3.5ADC0809概述ADC0809是采用分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模——数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。3.5.1ADC0809的主要特性1)8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。具有转换起停控制端。转换时间为100μs单个+5V电源供电。模拟输入电压范围0~+5V ,不需要零点和满刻度校准。工作温度范围为-40~+85摄氏度。低功耗，约15mW.3.5.2内部结构（1）ADC0809的内部逻辑结构由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三台输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三台输出锁存器取走转换完的数据。图3-4ADC0809的内部逻辑结构3.5.3外部特性（引脚功能）图3-5ADC0809引脚图ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一＋5V。GND：地。3.68255并行I/O接口3.6.1并行接口芯片8255A(见图3-3)8255A是Intel系列的并行接口芯片，常作为微机系统与外部设备接口。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，因此，用它连接外部设备时，一般不需要在附加外部电路，给使用带来很大方便。如图下图3-3图3-33.6.2芯片8255A在本设计中的功能作用8255是并行的I/0接口芯片，内部有三个相互独立的8位数据端口。8255实现了外设与8086之间的数据传输。8255的B口工作于方式0，作为输出口，其PB0~PB7分别与LED数码管显示器的显示器的八段a,b,c,d,e,f,g,dp相连，C口作为输出口，其PC7~PC0与LED数码管显示器的LED0~LED7相连，作为位选。3.6.3芯片8255的功能分析1、8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、B口和C口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。A口有三种工作方式：方式0、方式1和方式2；B口可以工作在方式0或方式1下；C口通常作为联络信号使用。8255的工作只有当片选CS有效时才能进行工作，而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。当8255工作在方式0时，即基本输入输出方式时，可将三个数据端口划分为四个独立的部分：A口和B口作为两个8位端口，C口的高4位和低4位可以用作两个4位的输入输出口，各个端口都可独立地用作输入或输出。数据总线缓冲器是一个8位双向三态缓冲器，三态是由读/写控制逻辑控制的，它可与系统的DB直接相连，实现CPU和8255A之间的信息传送；读写控制器用于管理数据、控制字或状态字的传送，接收来自CPU的地址信息及一些控制信号，然后向A组、B组控制电路发送命令，控制端口数据的传送方向。3、8255引脚：RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0控制字写入8255。D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。PB0～PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。PC0～PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。'A0,A1:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.当A0=0,A1=0时,PA口被选择;当A0=0,A1=1时,PB口被选择;当A0=1,A1=0时,PC口被选择;当A0=1.A1=1时,控制寄存器被选择.四、压力测控系统的总体概况4.1压力测控系统的总体结构4.2系统硬件选择和设计4.2.1系统扩展口的选择本次设计采用的是8086微处理器，选择8255A可编程并行接口作为系统的扩展接口，8255A的通用性强，适应灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。4.2.2压力传感器与A/D转换器的选择为使设计工作简单可靠，我们采用了MPX4080D型号压力传感器构成压力测控系统。另外，为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其在扩展一片ADC0808，以进行模拟——数字量转换。4.3LED显示器工作原理它由若干个发光二极管按一定的规律排列而成。当某一个发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画被点亮，控制不同组合的二极管导通，就能显示出多种字符。常见的LED数码管的外形内部结构如图1所示，图2属于共阳极结构，图3属于共阴极结构。通过控制管脚a、b、c、d、e、f、g、dp的电平即可获得所需的符号显示。显示器的工作方式有两种，一种是静态显示：当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。另一种是动态显示方式：所谓的动态显示即一位一位轮流的点亮各显示器，对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。但由于时间间隔很小，我们就可以看到完整的显示了。图3-5LED显示器工作原理五、系统软件设计及系统程序5.1系统软件设计本设计的目的是以8086微处理器为控制器，将压力传感器输出的小信号经过放大器后，送至A/D转换器；微控制器实时采集、显示压力值，压力测控系统原理图：5.2系统流程图系统程序DATASEGMENTdata1:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,DB0ah,86h,8eh；0~9段码ADPORTEQU0FFF0H；定义AD口

PCWEQU372BH；定义8255控制口PAEQU3728H；定义8255A口PBEQU3729H；定义8255B口PCEQU372AH；定义8255C口DATAENDSCODESEGMENT；代码段

ASSUMECS:CODE,DS:DATA；段分配

START:MOVAX,DATA；初始化

MOVDS,AXdisp0:MOVcx,00ffhMOVbx,077FHMOVbl,ds:[bx]MOVbh,0hpushdxMOVdx,0ff22hMOVal,cs:[bx+OFFSETDATA1]OUTDXMOVdx,0ff21hMOVal,ahOUTDXdisp1:popdxdecdxshrah,01hjnzdisp0；不为0转移至disp0

MOVdx,0ff22hMOVal,0ffhOUTDX,AL；这里disp、disp0、disp1的作用是为了显示三位数值，从左至右依次的输出各位至。高三位不变，低三位进行显示

ADCON1:MOVAX,00H；启动A/D

MOVAX,0FFF0HMOVDX,AXOUTDX,MOVCX,0500HDELAY1:MOVAX,0；将通道0地址写入DX

MOVDX,AX；读取A/D转化值

INAL,DX；读取A/D转化值PUSHAX；输入AX即将A/D转化数据存入AX中

retIO:MOVDX,372BHMOVAL,10010010BOUTDXMOVDX,3729HINAL,DX；从DX中读入AL，读出A/D转化值

MOVBL,AL;存AL到BL

ANDAL,0F0H;屏蔽AL的低四位

MOVCL,04H

SHRAL,CL;将AL的高四位右移到低四位

SALAL,1;(AL)*2

MOVCL,AL;(AL)*2暂存CL

SALAL,1;(AL)*4

SALAL,1;(AL)*8

ADDAL,CL;(AL)*10

ANDBL,0FH;屏蔽AL的高四位

ADDAL,BL;(AL)*10+低四位LESS:POPAXMOVDX,372AHCMPAX,30;比较提取8255PPC口JBYLL1;若小于30跳到LL1MOVAL,10HOUTDX,AL；输出PC5口CALLYLL1;显示黄灯YLL1GREATER:POPAXMOVDX,PCCMPAX,150；实际压力与150比较JARLL1MOVAL,08HOUTDX,AL；输出PC4值CALLRLL1；显示红灯LL1YLL1:CALLCONVERSJMPADCON1TESTAL,10H；测试提取8255PC5口JNZYLL1RLL1:CALLCONVERSJMPADCON1TESTAL,08H；测试提取8255PC4口JNZRLL1CONVERS:MOVBL,ALMOVBX,077DHMOVDS:[BX],alMOVal,ahINCbxMOVDS:[Bx],alINCbxMOVDS:[Bx],ahRET;通过两次校验将显示的三位数值分开进行存贮FOREVER:MOVBX,0MOVWORDPTRDS:[BX+077AH],0000HADDBX,2MOVWORDPTRDS:[BX+077AH],0009HADDBX,2MOVWORDPTRDS:[B