壓力測(cè)量系統(tǒng)

1、江 蘇 大 學(xué)微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用課 程 設(shè) 計(jì)題 目： 壓力力測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 作者姓名： 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、 目的1.建立微機(jī)系統(tǒng)概念，加深對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的理解和認(rèn)識(shí)，提高微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用能力。2.進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方法，通過(guò)應(yīng)用程序的編寫(xiě)和調(diào)試，學(xué)習(xí)程序的調(diào)試方法。3.進(jìn)一步熟悉微機(jī)典型接口芯片的使用，借口的外部設(shè)備與系統(tǒng)連接方法。2、 題目 微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 壓力測(cè)量報(bào)警裝置3、 設(shè)計(jì)要求 1.以8086（8088）CPU為主控單元，構(gòu)建微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 2.應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，畫(huà)出電路原理圖和線路連接圖。 3.應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，畫(huà)出軟件流程圖和

2、主要控制程序。 4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)的部分模擬調(diào)試供工作，寫(xiě)出調(diào)試說(shuō)明。 5.整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，列出?？嘉墨I(xiàn)清單。4、 列出使用文件和設(shè)備清單5、 完成定時(shí)/計(jì)數(shù)器的8253和中斷控制器8259的實(shí)驗(yàn) 摘 要 壓力測(cè)量系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中的重要測(cè)量設(shè)備，可以用來(lái)測(cè)量壓力、液位等工程參數(shù)。本文介紹了一種基于8086微處理器的壓力測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、擴(kuò)展方便且具有良好的人機(jī)交互能力。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，取得了較為滿(mǎn)意的控制效果?？蓱?yīng)用在一些精度要求不太高的系統(tǒng)中。為了降低成本，在滿(mǎn)足性能的要求下，選擇低成本器件，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：8086處理器 8255接口 A/D轉(zhuǎn)

3、換器 壓力傳感器 LED目錄一、概述11、設(shè)計(jì)要求12.設(shè)計(jì)思想13.壓力測(cè)量系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)2二、硬件設(shè)計(jì)21 實(shí)驗(yàn)硬件選擇21.1 8086微處理器21.2 系統(tǒng)擴(kuò)展口的選擇21.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇41.4 LED顯示器52 電路方框圖53 線路連接63.1 8255A與LED和開(kāi)關(guān)的連接63.2 ADC0809與138譯碼器的連接64 設(shè)計(jì)線路圖7三、軟件設(shè)計(jì)81 設(shè)計(jì)流程圖82 源程序9四、實(shí)驗(yàn)箱模擬調(diào)試15五、小結(jié)16六、元器件清單17參考文獻(xiàn)18一、概述1、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)壓力傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并在LED數(shù)碼顯示器上顯示壓力值的系統(tǒng)，當(dāng)壓力低于100kpa時(shí)，黃燈亮起，。當(dāng)壓

4、力高于200kpa時(shí)，紅燈亮起。LED的顯示內(nèi)容為P=XX。X為測(cè)試值。2.設(shè)計(jì)思想 壓力測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必然要牽涉到壓力的感應(yīng)與轉(zhuǎn)化，所以必須要有壓力傳感與A/D轉(zhuǎn)換器。將自然中的模擬量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再轉(zhuǎn)化位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。一個(gè)小型的微機(jī)系統(tǒng)，必須要有8086 CPU來(lái)進(jìn)行整體的控制，將其通過(guò)8255與A/D傳感器進(jìn)行連接。這就是這個(gè)系統(tǒng)的主要框架。 而具體的應(yīng)用框架則是在主要的框架上添加。設(shè)計(jì)的報(bào)警器量程為0255KPA，當(dāng)壓力低于100kpa時(shí)，黃燈亮起。當(dāng)壓力高于200kpa時(shí)，紅燈亮起。應(yīng)添加8255模塊。通過(guò)編程來(lái)控制黃燈與紅燈的亮滅情況，考慮到要進(jìn)行比較，所以我用了兩個(gè)比較器

5、進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較。而至于LED顯示，且顯示內(nèi)容為三位。我將在程序之中體現(xiàn)。做出成品之后可用于測(cè)量液壓來(lái)判斷水位高低。3.壓力測(cè)量系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)壓力傳感器并行接口芯片8255 CPU數(shù)模轉(zhuǎn)換單元 小于100Pa黃燈閃大于200Pa紅燈閃兩位數(shù)碼顯示管顯示當(dāng)前壓力二、硬件設(shè)計(jì)1 實(shí)驗(yàn)硬件選擇1.1 8086微處理器8086是Intel系列的16位微處理器，它采用HMOS工藝技術(shù)制造，芯片采用40系列線封裝，單一的+5V電源，時(shí)鐘頻率為510MHz。8086有16根數(shù)據(jù)線和20根地址線，可以處理8位和16位數(shù)據(jù)，尋址1MB的儲(chǔ)存單元和64KB的I/O端口。1.2 系統(tǒng)擴(kuò)展口的選擇本次設(shè)計(jì)采用的是808

6、6微處理器，選擇8255A可編程并行接口作為系統(tǒng)的擴(kuò)展接口，8255A的通用性強(qiáng)，適應(yīng)靈活，通過(guò)它CPU可直接與外設(shè)相連接。8255是并行的I/0接口芯片，內(nèi)部有三個(gè)相互獨(dú)立的8位數(shù)據(jù)端口。8255實(shí)現(xiàn)了外設(shè)與8086之間的數(shù)據(jù)傳輸。8255引腳：RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊;/CS=1時(shí),8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/RD=0且/CS=0時(shí),允許8

7、255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫(xiě)入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/WR=0且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入8255。D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器， 一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位

8、的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。'A0,A1:地址選擇線,用來(lái)選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.當(dāng)A0=0,A1=0時(shí),PA口被選擇;當(dāng)A0=0,A1=1時(shí),PB口被選擇;當(dāng)A0=1,A1=0時(shí),PC口被選擇;當(dāng)A0=1.A1=1時(shí),控制寄存器被選擇.1.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 選用一片ADC0808，以進(jìn)行模擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換。ADC0809是采用分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地

9、址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。下面說(shuō)明各引腳功能。IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)AD

10、轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一5V。GND：地。1.4 LED顯示器 它由若干個(gè)發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當(dāng)某一個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)被點(diǎn)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出多種字符。常見(jiàn)的LED數(shù)碼管有共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)和共陰極結(jié)構(gòu)。通過(guò)控制管腳a、b、c、d、e、f、g、dp的電平即可獲得所需的符號(hào)顯示。顯示器的工作方式有兩種，一種是靜態(tài)顯示：當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。另一種是動(dòng)態(tài)顯示方式：

11、所謂的動(dòng)態(tài)顯示即一位一位輪流的點(diǎn)亮各顯示器，對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。但由于時(shí)間間隔很小，我們就可以看到完整的顯示了。2 電路方框圖 A/D轉(zhuǎn)換器138譯碼器8255接口8086 CPU數(shù)碼管壓力傳感器LED燈K0，K1開(kāi)關(guān)3 線路連接3.1 8255A與LED和開(kāi)關(guān)的連接 用8255A PA口作為輸入，與開(kāi)關(guān)相連，本實(shí)驗(yàn)使用PA0和PA1分別作為總開(kāi)關(guān)和報(bào)警燈開(kāi)關(guān)，PA0接開(kāi)關(guān)K0作為系統(tǒng)的總開(kāi)關(guān)、PA1接開(kāi)關(guān)K1作為報(bào)警裝置的開(kāi)關(guān)。PB口作為輸出，與發(fā)光二極管相連，其中PB0接L2（綠），PB0的燈亮表示系統(tǒng)正在運(yùn)行，PB1，PB2，PB3分別接的L10(黃),L11(綠

12、),L9(紅)，各表示L10系統(tǒng)壓力過(guò)低，L11系統(tǒng)壓力正常，L9系統(tǒng)壓力過(guò)高。（實(shí)驗(yàn)中的PA,PB口都通過(guò)程序中字型代碼來(lái)選中）3.2 ADC0809與138譯碼器的連接138譯碼器輸入端A,B,C分別接A2,A3,A4，其中A連A2，B連A3，C連A4。138使能控制輸入端G與是能控制輸出端GS作對(duì)應(yīng)連接，該斷的尋址范圍為0FFE0H0FFFFH。把ADC0809的0通道IN0連接至W1的插孔中，由旋鈕旋轉(zhuǎn)代替壓力數(shù)值的變化。再把0809的CLK 插孔與六位LED顯示器左邊的ALE插孔連接，0809的ALE與8086的4口相連，OE 與8086的1口相連，8086的2口和5口串聯(lián)與138譯

13、碼器的Y0口。A/D區(qū)的D0D7接口用8芯排線或8芯扁平線與數(shù)據(jù)總線D0D7接口的任意接口相連。4 設(shè)計(jì)線路圖三、軟件設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)流程圖數(shù)碼管=XX開(kāi)始8255初始化采集模擬數(shù)據(jù)啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)化 100kPa<xx<200k0pa亮紅燈亮黃燈亮綠燈顯示2 源程序CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE ORG 1000HONE: JMP STARTZXK EQU 0FFDCHZWK EQU 0FFDDHPA EQU 0FFD8HPB EQU 0FFD9HPC EQU 0FFDAHPCTL EQU 0FFDBHLED DB 0C0H,0F9H

14、,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3H,0FFH,0BFHBUF DB ?,?,?,?,?,?ADPORT EQU 0FFE0HSTART: MOV BUF,20 MOV BUF+1,20 MOV BUF+2,20 MOV BUF+3,20 MOV BUF+4,00H MOV BUF+5,00H MOV DX,PCTL ;8255A的初始化 MOV AL,90H OUT DX,ALCHU: MOV AL,00H ;IN0 MOV DX,ADPORT OUT DX,AL

15、 CALL DIS MOV DX,ADPORT IN AL,DX MOV DX,0FFE4H ;138 Y1 NOT AL OUT DX,AL ;驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 NOT AL CALL ADS CALL CLOSE_X ;總開(kāi)關(guān) JMP CHUADS: ;MOV AH,AL ;AND AL,0FH ;MOV BUF+5,AL ;AND AL,0F0H ;MOV CL,4 ;SHR AH,CL ;MOV BUF+4,AHOV AH,0H MOV BL,100 ; DIV BL MOV BUF+3,AL MOV CL,8 SHR AX,CL MOV BL,10 DIV BL MOV BUF+5,A

16、H MOV BUF+4,AL RETDIS: MOV CL,20H MOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV DX,PA IN AL,DX; OR AL,0FDH CALL CLOSE_D MOV AL,BUF+3 CMP AL,02H JAE R_D CMP AL,01H JAE Y_DG_D: MOV AL,0FCH INC DX OUT DX,AL JMP COMMONY_D: MOV AL,0FAH INC DX OUT DX,AL JMP COMMONR_D: MOV AL,0F6H INC DX OUT DX,ALCOMMON: MOV AL,BX PUSH BX MO

17、V BX,OFFSET LED XLAT POP BX MOV DX,ZXK OUT DX,AL MOV AL,CL MOV DX,ZWK OUT DX,AL PUSH CX MOV CX,0100HDELAY: LOOP $ POP CX CMP CL,01H JZ EXIT INC BX SHR CL,1 JMP DIS1EXIT: MOV AL,00H MOV DX,ZWK OUT DX,AL RETCLOSE_D:; MOV DX,PA; IN AL,DX SAR AL,1 SAR AL,1 JNC BACK INC DX MOV AL,0FEH OUT DX,AL JMP COMMO

18、NBACK: RETCLOSE_X: MOV DX,PA IN AL,DX OR AL,0FEH INC DX OUT DX,AL SAR AL,1 JC CLOSE_X MOV DX,PA IN AL,DX INC DX OUT DX,AL RETDELAY1: PUSH AX PUSH CX MOV CX,0030HDELY2: CALL DELAY2 LOOP DELY2 POP CX POP AX RETDELAY2: PUSH CX MOV CX,8000H LOOP $ POP CX RETCODE ENDS END ONEEND START四、實(shí)驗(yàn)箱模擬調(diào)試 與實(shí)際相比，實(shí)驗(yàn)中傳

19、感器部分用AD轉(zhuǎn)換器的旋鈕來(lái)代替，旋鈕變化就表示壓力變化。 調(diào)試過(guò)程：1. 按實(shí)驗(yàn)線路圖連線2. 打開(kāi)電腦，雙擊“intel8088 微機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”，把遍好的程序輸入。3. 編譯，連接，裝載，改錯(cuò)，直至運(yùn)行正常。4. 運(yùn)行正常后，轉(zhuǎn)動(dòng)ADC0809旋鈕，數(shù)碼管數(shù)值改變，LED燈隨過(guò)高壓力變紅，過(guò)低壓力變黃，正常變綠。五、小結(jié)經(jīng)過(guò)一周的微機(jī)課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)微機(jī)這一門(mén)課程有了系統(tǒng)的疏導(dǎo)。在學(xué)習(xí)這門(mén)課程是我們只是獨(dú)立的講解一些芯片的結(jié)構(gòu)及用法，而通過(guò)微機(jī)課程設(shè)計(jì)，在我們?cè)跇?gòu)建一個(gè)小型的微機(jī)系統(tǒng)時(shí)，而真正的去關(guān)注這些芯片的連接。這不但要求我們對(duì)各個(gè)芯片要有一定的了解與認(rèn)知。而且要懂得怎么融會(huì)貫通。這是我在這次微機(jī)實(shí)習(xí)中體會(huì)最深的。其二，通過(guò)微機(jī)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們想問(wèn)題的思維方式。以前我們想問(wèn)題時(shí)總是將一些問(wèn)題孤立出來(lái)去思考，而這次實(shí)習(xí)，他引導(dǎo)我們以多維的方式去解析整個(gè)問(wèn)