基于8086的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計-中北大學

1、目 錄第一章 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計任務(wù)31.1 設(shè)計內(nèi)容及要求31.2 課程設(shè)計的要求3第二章 總體設(shè)計方案42.1 設(shè)計思想4 2.2 總體設(shè)框圖4第三章 硬件設(shè)計5 3.1 硬件設(shè)計概要53.1.1 8088主控模塊5 3.1.2 并行接口模塊63.1.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊9 3.1.4 顯示模塊103.3 硬件電路設(shè)計系統(tǒng)原理圖11第四章 軟件設(shè)計124.1 程序流程圖124.2 源程序及其說明14第五章 收獲、體會17參考文獻18 第一章 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計1.1實驗目的為了實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)過程及對象的控制，需要將對象的各種測量參數(shù)按照要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算機。經(jīng)計算機運算處理

2、后再再轉(zhuǎn)換成適合于對生產(chǎn)過程進行控制的量。所以在危機和生產(chǎn)過程之間，必須設(shè)置信息的變換和傳遞通道。而我們所做的模擬輸入通道，主要功能就是隨時間變化的模擬輸入信號變成數(shù)字信號送入計算機，主要由AD590溫度傳感器，8088CPU,8255A, A/D轉(zhuǎn)換器和LED顯示器等組成。本實驗通過設(shè)計一個微機控制的溫度采集系統(tǒng)，旨在使學生能做到以下幾點：1了解微機控制的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計原理和方法。2進一步掌握并行接口芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作原理與使用方法。1.2實驗設(shè)備l8088系列微機一臺 2微機硬件實驗平臺。 3定時/計數(shù)器、并行接口芯片 4. ADC0809 5. 8255并口控制器1.3實驗內(nèi)容

3、及要求以8088 CPU 為核心設(shè)計一個溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當前溫度。本設(shè)計所用器件主要有傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，8088CPU，可編程并行接口8255，LED顯示器等。首先傳感器把所測的溫度轉(zhuǎn)換為電壓，輸入A/D轉(zhuǎn)換器中進行轉(zhuǎn)換，然后再把得到的二進制數(shù)經(jīng)過CPU在LED上顯示出來。本設(shè)計共分以下幾個模塊：8088主控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、并行接口模塊、顯示模塊。1.4 模塊分工 黃少瀟負責主控8088模塊，裴旭負責并行接口模塊，郭福負責A/D轉(zhuǎn)換模塊，趙大慶負責顯示模塊。第二章 總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計思想 在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高溫度采集系統(tǒng)是不

4、可或缺的。電廠，石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍存在著需要進行溫度測量的場合。因為溫度是生產(chǎn)過程和科學實驗中普遍且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)過程的主要參數(shù)，如溫度，壓力，速度等進行有效的檢測并控制。其中溫度檢測在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。 而我們所做的課題正是以8088cpu為核心設(shè)計一個溫度巡回監(jiān)測系統(tǒng)（A/D采用ADC0809）.系統(tǒng)可實現(xiàn)溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當前的溫度。經(jīng)標度變換后送LED顯示器顯示，只進行一路采集。 該系統(tǒng)主要用于溫度檢測，并在LED上顯示當前的溫度值。當溫度信號改變時，LED顯示的值也隨之改變。2.2 原理框圖溫

5、度傳感器LED顯示 8088控制器并行接口8255ADC0809圖 2.2 原理框圖第三章 硬件設(shè)計3.1 硬件設(shè)計概要系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當前的溫度。模擬現(xiàn)場一個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-51攝氏度。3.1.1 8088主控模塊（1）8088的功能簡介： Intel8088CPU準是16位微處理器，它仍舊是屬于16位微處理器，內(nèi)含29000個晶體管，時鐘頻率為4.77MHz，地址總線為20位，可使用1MB內(nèi)存。8088內(nèi)部數(shù)據(jù)總線都是16位，外部數(shù)據(jù)總線是8位，而它的兄弟8086是16位。8088為40條引線、雙列直插式封裝。它們的40條引線排列。

6、8088有最小組態(tài)（單微處理器組成的小系統(tǒng)）和最大組態(tài)（多處理器系統(tǒng)）兩種工作模式，大部分引腳在兩種組態(tài)下功能是一樣的，只有8根引腳的名稱及功能不同（24腳31腳）。（2）原理圖設(shè)計圖 3.1.1 8088電路原理圖 （3）8088管腳連接介紹 1. D0D7數(shù)據(jù)線連接8255A接口芯片的PA0PA7口；2. A0,A1地址線連接8255A地址線A0,A1；3. A2A19通過邏輯器和8255A的CS連接； 4. IOR,IOW連接8255A的WR,RD； 5. RESET連接8255A的RESET； 6. CLK接為標準的4.77MHZ； 7. 8088為最小模式下。3.1.2 并行接口模塊

7、(1)8255A的功能簡介1. 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A芯片是一個采用NMOS工藝制造的40引腳雙列直插式（DIP）封裝組件。8255A有3個8位數(shù)據(jù)端口，即A口、B口及C口，它們都可以分別作為輸入口或輸出口使用；A組控制與B組控制；讀寫控制邏輯；數(shù)據(jù)總路線緩沖器。2. 8255A主要的外部引腳圖3.1.2a8255A引腳圖PA7PA0：A口的8條IO線。8條線只能同時作為輸入或輸出，不能分開使用，可設(shè)置成雙向口，也只有A口允許這樣做。PB7PB0：B口的8條IO線。不可以設(shè)置成雙向口，其它和A口一樣。PC7PC0：C口的8條IO線。不可以設(shè)置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，

8、這兩組可以任意設(shè)置為輸入或輸出。除了作為獨立的IO線外，C口還經(jīng)常為A口、B口服務(wù)，配合A口、B口作聯(lián)絡(luò)線使用。A1、A0：端口地址選擇信號。用于選擇8255A的3個數(shù)據(jù)端口和一個控制口。當A1A0=00時，選擇端口A；為01時，選擇端口B；為10，選擇端口C；為11時，選擇控制口。3. 8255A工作方式方式0：基本的輸入輸出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：選通輸入輸出方式（應(yīng)答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：雙向傳輸方式。只有A口可以工作在此方式下。4. 8255A方式控制字格式D7D6、D5D4D3D2D1D01A口A口C口高4位B口B口C口低4位00 方式

9、001 方式11x 方式20 輸出1 輸入0 輸出1 輸入0方式01方式10 輸出1 輸入0 輸出1 輸入 表 1(2)原理圖設(shè)計圖 3.1.2 b 8255A系統(tǒng)原理圖（3）8255A管腳連接介紹8255A的D0D7接8088的D0D7；A口PA0PA7接三片八段LED顯示器； B口接ADC0809的八個數(shù)據(jù)口。C口的PC0PC2作為三片LED的片選。C口的PC5PC7和ADC0809的ALE START、ENABLE、EOC相連。當EOC為高電平時表示轉(zhuǎn)換完成，CPU可以從數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)。CPU通過8255A給START一個正脈沖，是ADC0809開始工作。PROTEL原理圖中用網(wǎng)絡(luò)標號連接

10、。（4）8255A的各個口地址 圖 3.1.2c 8255A地址由原理圖圖 3.1.1，圖 3.1.2 b和圖 3.1.2c可知： 8255A的PA口地址為：0000H；PB口地址為：0001H；PC口地址為：0002H；控制口地址為：0003H。3.1.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊（1） ADC0809的功能簡介ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器

11、。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。(2)原理圖設(shè)計圖 3.1.3 ADC0809與系統(tǒng)連接原理圖（3）ADC管腳連接介紹IN0連接傳感器，為模擬信號輸入端。ADD-A,ADD-B,ADD-C全部接地，表示選中模擬信號輸入端IN0。EOC接8255A的PC7，當EOC為高電平時表示轉(zhuǎn)換完成，CPU可以從數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)。(4) AD590傳感器電路 圖3.

12、1.4 AD590傳感器連接電路此電路可以將溫度傳感器輸出的電流值，經(jīng)過調(diào)整可以得到100mv/。3.1.4 顯示模塊（1）8段LED管腳原理圖（2）8段LED與8255A的連接LED的AH分別與8255A的PA0PA7相連。采用共陰極連接方法。用8255A的PC0、PC1、PC2分別控制3片LED的選通。3.2 總硬件設(shè)計圖 圖 3.2 系統(tǒng)總原理圖第四章 軟件設(shè)計4.1 程序流程圖 程序的主要功能是負責溫度的轉(zhuǎn)化，讀出處理并實現(xiàn)在LED上實時顯示。 （1） 總流程圖 數(shù)據(jù)采集采集成功？量化編碼轉(zhuǎn)化為非壓縮BCD碼顯示LED結(jié)束YN （2） 數(shù)據(jù)采集程序流程圖 啟動轉(zhuǎn)換讀入EOC值EOC=1

13、?N Y轉(zhuǎn)換完成讀入量化信號恢復初始化（3）溫度顯示程序流程圖 取操作數(shù)碼型轉(zhuǎn)換 位選LED取LED對應(yīng)段碼LED段碼輸出延時4.2 源程序與相應(yīng)注解DATA SEGMENT BUF1 DB ？BUF2 DB ？BUF3 DB ？BUF4 DB ？LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE DS:DATAINIT_8255 PROC NEAR ;初始化8255 MOV DX,0003H MOV AL,8AH OUT DX,AL RETINIT_8255 ENDPSTART:

14、 MOV AX,SEG DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET DATA LEA DI,BUF1 LEA SI,LED CALL INIT_8255AGAIN: MOV DX,0002H MOV AL,08H OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL NOP MOV DX,0002HCAIJI :IN AL,DX TEST AL,80H JZ CAIJI MOV DX,0001H IN AL, DX ；從B口讀入ADC0809的8位二進制數(shù) AND AX,00FFH MOV BL,5 ；將8位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換位模擬量，即電壓 DIV BL IMUL BL ；

15、將模擬電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)溫度，AL中放的是商，AH放的是余數(shù) MOV BUF1,AH ；將余數(shù)放入BUF1中 MOV BUF2 AH ADD BUF1,BUF2 ；生成溫度的小數(shù)位 AND AX,00FFH DIV AX ,0AH ；此時AL中放的是商，即十位，AH中放的是余數(shù)，即個位數(shù) MOV BUF3,AL MOV BUF4,AH L1: LEA SI ,LED ADD SI,BUF3 ;找到高位相應(yīng)LED段碼MOV DX,0002H MOV AL,01H ;選通PC0口使第一個LED顯示高位段碼OUT DX,ALMOV DX,0000H; MOV AL,SIOUT DX,AL ;顯示相應(yīng)的段

16、碼CALL DELAYL2: LEA SI, LED ;讓SI回到首地址ADD SI,BUF4 ;找到個位相應(yīng)LED段碼 MOV DX,0002HMOV AL,02HOUT DX,ALMOV DX,0000H ；顯示相應(yīng)的段碼MOV AL,SIADD AL,80H ；驅(qū)動個位和小數(shù)點OUT DX,ALCALL DELAYL3: LEA SI, LED ;讓SI回到首地址 ADD SI,BUF1MOV DX,0002H MOV AL,04H OUT DX,AL MOV DX,0000H MOV AL,SI OUT DX,AL CALL DELAYL4: JMP CAIJI ;循環(huán)檢測溫度 EXI

17、T:MOV AH,4CH INT 21HDELAY PROC NEAR MOV CX,1000DELAY1:LOOP DELAY1 REPCODE ENDSEND START 第五章 收獲、體會通過本次課程設(shè)計掌握了微機系統(tǒng)的開發(fā)步驟,可編程并行接口接口芯片8255A，ADC0809和LED的用法，掌握了匯編,程序的設(shè)計。本次設(shè)計需要熟練掌握匯編語言，熟悉可編程并行接口接口芯片8255A,ADC0809,內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳和功能，熟悉LED顯示器的結(jié)構(gòu)及譯碼方式。在編程方面，由于剛剛接觸匯編語言，對匯編語言的邏輯算法的指令不是非常熟悉，所以在編程當中遇到很大的困難。比如在從ADC0809中獲取的操作數(shù)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值。這里需要很巧的邏輯運算，而匯編語言不像c語言那樣可以直接將表達式寫入便可直接計算