電壓采集電路設計

1、微型計算機原理課程設計目錄一、設計目的 - 2 -二、設計內容 - 2 -三、整體設計方案設計 - 2 -四、設計任務 - 3 -五、硬件設計及器件的工作方式選擇 - 3 -1、硬件系統(tǒng)設計方框圖： - 3 -2、中斷實現： 8259A 工作方式選擇及初始化 - 4 -3、定時功能實現： 8253 的工作方式及初始化 - 4 -4、數碼管顯示及 ADC的數據傳輸： 8255 的工作方式及初始化 - 5 -5、模擬電壓轉換為數字量： ADC0809的初始化 - 5 -6、地址編碼實現： 74LS138及邏輯器件 - 6 -7、顯示功能：數碼管顯示 - 6 -六、軟件設計 - 7 -1、主程序流程

2、圖 - 7 -2、中斷子程序 - 7 -3、顯示子程序 - 8 -4、初始化 - 9 -8295A 初始化流程圖 - 9 -8253初始化流程圖 - 9 -8255初始化流程圖 - 9 -5、程序清單及說明 - 10 -七、本設計實現功能 - 13 -八、元件清單 - 14 -九、所遇問題與小結 - 14 -1、問題與解決 - 14 -2、小結體會 - 15 -附：系統(tǒng)硬件連線圖 - 16 -微型計算機原理課程設計一、 設 計目的1、了解和掌握 74LS138、8253、8255A、 ADC0809等可編程接口芯片、中斷控制 器 8259 以及 LED顯示器的原理和功能；2、能用上面的接口芯片

3、構建一個簡單的系統(tǒng)控制對象；3、進一步了解計算機得工作原理，接口技術，提高計算機硬件，軟件綜合應用能力，即對微機原理，接口技術，匯編語言程序設計進行綜合訓練；4、掌握接口電路的綜合設計與使用。設計內容利用微型計算機原理課程 中所學的主要可編程接口芯片 74LS138、8253、 8255A、ADC0809和中斷控制器 8259 設計一個模擬電壓采集電路。采用 ADC0809 設計一個單通道模擬電壓采集電路，要求對所接通道變化的模擬電壓值進行采 集，采集來的數字量送至數碼管 LED指示，采集完 100 個數據后停止采集過程。三、整體設計方案設計首先模擬電壓量通過 ADC0809轉換為數字量 D，

4、定時器 8253 計時，計時結 束后向 8259A發(fā)出中斷請求， CPU響應中斷，接受 8255的數據量 D，并進行運算。 當進行了 100 次數據采集之后，將平均電壓通過 8255 送到數碼管顯示。通過編 碼器， 對器件進行地址選擇。微型計算機原理課程設計四、設計任務1、選用 8088CPU和適當的存儲器芯片、接口芯片完成相應的功能2、畫出詳細的硬件連接圖。3、畫出各程序的詳細框圖。4、給出 RAM地址分配表及接口電路的端口地址。5、給出設計思路。6、給出程序所有清單并加上必要的注釋。7、完成設計說明書。五、硬件設計及器件的工作方式選擇1、硬件系統(tǒng)設計方框圖：- 3 -微型計算機原理課程設計

5、2 、中斷實現： 8259A 工作方式選擇及初始化芯片簡要介紹： 8259A 是專門為了對 8086/8088 進行中斷控制而設計的 芯片，它是可以用程序控制的中斷控制器。單個的 8259A 能管理 8 級向量 優(yōu)先級中斷。在不增加其他電路的情況下，最多可以級聯成 64 級的向量優(yōu) 先級中斷系統(tǒng)。 8259A 有多種工作方式，能用于各種系統(tǒng)。各種工作方式的 設定是在初始化時通過軟件進行的。 在總線控制器的控制下 ,8259A 芯片可 以處于編程狀態(tài)和操作狀態(tài) . 編程狀態(tài)是 CPU使用 IN 或 OUT指令對 8259A 芯片進行初始化編程的狀態(tài)。主要功能：而在本設計中， 8259 的主要作用

6、是當 8253延時完畢之后，讓 C PU響應中斷，發(fā)命令給 8255，接收 ACD0809的電壓信號。 所以，只要開通 825 9A 的一路中斷（本設計開通了 IR0）即可。工作方式選擇：單片 8259AA,上升沿有效 , 初始化時寫入 ,IR0IR7 的中斷號 為 08H0FH一, 般全嵌套，費緩沖方式 1 ，正常中斷結束， CPU為 8088, 允許 IR0 中斷，非循環(huán)優(yōu)化級方式， L2L0 無效，不設置 EOI命令。3 、定時功能實現： 8253 的工作方式及初始化芯片簡要介紹： 8253 內部有三個計數器，分別成為計數器0、計數器 1和計數器 2，他們的機構完全相同。每個計數器的輸入

7、和輸出都決定于設置 在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數器通過三個 引腳和外部聯系，一個為時鐘輸入端CLK，一個為門控信號輸入端 GATE，另一個為輸出端 OUT。每個計數器內部有一個 8 位的控制寄存器，還有一個 16 位的計數初值寄存器 CR、一個計數執(zhí)行部件 CE和一個輸出鎖存器 OL。頻率選擇與計算： 8253 的最高工作頻率為 2.6MHz，而 ADC的最高工作 頻率為 100KHz（ 100us ），所以在選擇參考頻率 f ref 時，而且考慮到程序運行 時的指令的時間， 參考與計數器所裝的數 N的乘積： f ref *N，應遠大于 100us ， 可取為 1ms

8、。若取參考頻率 f ref 為： 2MHz,則 N 的取值為：十進制的 500 （ 01F4H）。微型計算機原理課程設計工作方式選擇：工作方式 2 被稱作速率波發(fā)生器。進入這種工作方式， OUTi輸出高電平，裝入計數值 n 后如果 GATE為高電平，則立即開始計數， OUTi保持為高電平不變； 待計數值減到“ 1”和“ 0”之間， OUTi 將輸出 寬度為一個 CLKi 周期的負脈沖，計數值為“ 0”時，自動重新裝入計數初 值 n，實現循環(huán)計數， OUTi 將輸出一定頻率的負脈沖序列， 其脈沖寬度固 定為一個 CLKi 周期， 重復周期為 CLKi 周期的 n 倍。所以當每次計數完畢 后， O

9、UTi 放出一個負脈沖，用于觸發(fā)中斷。并且由于裝數N小于 FFFFH，所以只要一個計數器即可。所以，本次設計可選擇計數器0，工作方式 2，裝數 N 為 01F4H。4 、數碼管顯示及 ADC 的數據傳輸： 8255 的工作方式及初 始化芯片簡要介紹： 8255是一個并行輸入 / 輸出的 LSI 芯片, 多功能的 I/O 器 件,可作為 CPU總線與外圍的接口。具有 24 個可編程設置的 I/O 口, 即使 3 組 8位的 I/O 口為 PA口,PB 口和 PC口.它們又可分為兩組 12 位的 I/O 口, A組包括 A口及 C口（高 4位,PC4PC7）,B 組包括 B口及 C口（低 4位,P

10、C0P C3）.A 組可設置為基本的 I/O 口,閃控（STROBE）的 I/O 閃控式 ,雙向 I/O3 種 模式;B 組只能設置為基本 I/O 或閃控式 I/O 兩種模式 ,而這些操作模式完全 由控制寄存器的控制字決定。工作方式： PA口接數碼管的位選， PB口接 ADC0809的數據線 D0D7， P C 口接數碼管的位選，三個接口的工作方式均為方式0。5 、模擬電壓轉換為數字量： ADC0809 的初始化8 路輸入通道， 8 位 AD 轉換器，即分辨率為 8 位。 轉換時間為 100 s。單個 5V電源供電，模擬輸入電壓范圍0 5V，不需零點和滿刻度校準。 ADC0809的工作過程是：

11、首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存微型計算機原理課程設計入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。 START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動A D轉換，之后 EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到 A D轉換完成， EOC變?yōu)楦唠娖?，指?AD 轉換結束，結果數據已存入鎖存器，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，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。參考電壓 V+為 5V，V- 為 0V，工作電壓為 5V。6 、地址編碼實現： 74LS138 及邏輯器件74LS138 為 38 譯碼器，本設計需要地址選擇的器件有3 個（8259

12、A，8255，8253），所以只要一個 74LS138即可。 CPU的數據傳輸線 A0A3分別接 芯片的 A0A3， CPU的 A4A6分別接 74LS138 的 A， B， C，而其他位通過與 門接 74LS138 的 S3（S3為高電平有效） 。而 74LS138的輸出 Y0接 8259A，Y 1接 8255，Y2接 8253。從而得出器件的地址編碼如下表：器件起始地址8259A10H825520H825330H7 、顯示功能： 數碼管顯示本設計通過兩位數碼管進行電壓大小的顯示，其中一位為各位，另一位為小 數點后第一位。通過 8255 進行動態(tài)顯示。微型計算機原理課程設計六、軟件設計1、主

13、程序流程圖2 、中斷子程序進入中斷N=N+1SUM=SUM+D中斷返回微型計算機原理課程設計3 、顯示子程序微型計算機原理課程設計4、初始化8295A 初始化流程圖8253 初始化流程圖8255 初始化流程圖工作方式 0，A、C口輸出， B 口輸入微型計算機原理課程設計5、程序清單及說明DATASS EGMENTDATA1 DB 3FH,06H,56H,66H,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH; 數碼管顯 示向量表SUMD D 00H; 數字電壓的累加變量N DB 00H; 采集數據的次數V DB 00H; 顯示的數字電壓量DATASE NDSCODESS EGM

14、ENTASSUM CES:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS START:MO VAX,DATASMO VDS,AXMOV SI, OFFSE TDATA1MOV AL,13H;ICW1,單片8259A,上升沿有效,初始化時寫入 ICW4OUT 10H,ALMOV AL,08H;ICW2,IR0IR7的中斷號為 08H0FHOUT 11H,ALMOV AL,80H;ICW4, 一般全嵌套，費緩沖方式 1，正常中斷結束， CPU為8088OUT 11H,ALMOV AL,0FEH;OCW1允, 許 IR0中斷OUT 11H,ALMOV AL,00H;OCW，2 非循環(huán)優(yōu)化級方式，

15、L2L0無效，不設置 EOI命令OUT 10H,ALCLI; 關中斷，填寫中斷向量表MOV AX,0MOV ES,AX- 10 -微型計算機原理課程設計MOV DI,20HMOV AX, OFFSE TINTPCLDSTOS;W將中斷服務程序首址偏移值送 20HMOV AX, SEG INTPSTOS;W將中斷服務程序首址段值送 20HSTI; 開中斷MOV AL,34H; 選擇計數器 0，工作方式 2，先寫低 8為再寫高 8位OUT 33HMOV AL,0F4H; 給低8位賦值OUT 30H,ALMOV AL,01H; 給高8位賦值OUT 30H,ALMOV AL,82H; 均為工作方式 0

16、，A、C口輸出， B口輸入OUT 23H,ALA: MOV DI, OFFSE TSUM; 把顯示的數送給 VMOV AX,DIMOV DI, OFFSE TVDIV AX,100MUL AL,50DIV AX,256MOV DI, OFFSE TVMOV DI,AXMOV DI, OFFSE TSUM;SUM清零- 11 -微型計算機原理課程設計MOV DI,00HMOV DI, OFFSE TN;N 清零MOV DI,00HB: MO VDI, OFFSE TNCMP DI,100JE AMOV DI, OFFSE TXMOV AX,DIMOVCX,AX* 50/ 256; 由于顯示位為兩

17、位，所以把顯示的電壓擴大 10倍，則可 以顯示小數點后的一位MOV AL,01H; 選擇低位段選OUT 22H,ALMOV BL,CL- 10H; 分離低位的數MOV AL,(BL +SI)OUT 20H,AL; 送低位數的段選CALL DELA;Y延時MOV AL,02H; 選擇高位的位選OUT 22H,ALMOV BL,CL/ 10; 分離高位的數MOV AL,(BL +SI) ;OUT 20H,AL; 送高位數的段選CALL DELA;Y延時JMP B; 返回START ENDPINTP PROC NEAR- 12 -微型計算機原理課程設計IN AL,21H ; 讀取數字電壓量MOV D

18、I, OFFSE TSUMAND AX,00001111BADD DI,AX ;SUM=SUM采+集數字電壓MOV DI, OFFSE TN; 采集累加次數加 1MOV CL,DIMOV CH,CL+1MOV DI,CHIRETINTP ENDPMO VAH,4CHINT 21HCODESE NDSENDSTART七、本設計實現功能從附圖的硬件連線圖中， Vin 口送入模擬電壓量，然后再數碼管上顯示電壓 的大小， 其中上面的為個位， 下面的為小數點后第一位。 系統(tǒng)大概每隔 0.1s 進行 100次數據采集完整的，然后把平均量送到數碼管顯示。- 13 -微型計算機原理課程設計八、元件清單名字數量功能80881CPU8259A1中斷82823地址鎖存82861數據緩沖與門若干要有14路，地址編碼非門1存儲器 / 其他 IO器件選擇82531定時82551并行接口74LS1381地址編碼九、所遇問題與小結1、問題與解決1