溫度采樣系統(tǒng)報告-中北大學

精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)前言《微機原理與接口技術》是一門實踐性和實用性都很強的課程，學習的目的在于應用。本課程設計是配合課堂教學的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，它能起到鞏固課堂和書本上的知識，加強綜合能力，提高系統(tǒng)設計水平，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果?，F在計算機科學在應用上得到飛速發(fā)展，因此，學習這方面的知識必須緊跟實際連接。掌握這方面的知識更重要強調解決實際問題的能力。該課程設計給我們提供了一個很好的機會，它要求我們結合課堂上和書本中學到的知識去獨立設計一個硬件系統(tǒng)，它是我們邁向實踐和應用的橋梁，我們學習書本上的知識是一個不斷積累的過程，而該課程設計卻使得我們能夠盡情發(fā)揮他們，讓我們更了解計算機的結構，工作原理以及軟硬件的結合使用，雖然課程設計的時間比較短，但它卻在整個教學計劃中占據了及其重要的位置。通過本課程設計希望達到以下目地：1．培養(yǎng)資料搜集和匯總的能力。2．培養(yǎng)總體設計和方案論證的意識。3．提高硬件，軟件設計與開發(fā)的綜合能力。4．提高軟件和硬件聯(lián)合調試的能力。5．熟練掌握相關測量儀器的使用方法。 6．握相關開發(fā)軟件，仿真軟件的使用方法?！菊勘疚闹饕?088CPU為核心設計一個溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實現一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當前溫度。本設計所用器件主要有傳感器，A/D轉換器，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換為電壓，輸入A/D轉換器中進行轉換，然后再把得到的二進制數經過CPU在LED上顯示出來。【關鍵字】傳感器、8088、8255、ADC0809姓名負責模塊A/D轉換模塊8088主控模塊并行接口模塊顯示模塊一設計任務1設計目的為了實現計算機對生產過程及對象的控制，需要將對象的各種測量參數按照要求轉換成數字信號送入計算機。經計算機運算處理后再再轉換成適合于對生產過程進行控制的量。所以在危機和生產過程之間，必須設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字信號送入計算機，主要有多路轉換器，采樣保持器和A/D轉換器等組成。本實驗通過設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)軟硬件設計原理和方法。2．進一步掌握定時/計數器、并行接口芯片和中斷控制器的工作原理與使用方法。3．進一步加深對中斷機理的認識。2實驗設備1．80X86系列微機一臺。2．微機硬件實驗平臺。3．定時/計數器、并行接口芯片。4．ADC0809。5．8255并口控制器，8259中斷控制器。3實驗內容及要求以8088CPU為核心設計一個溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實現一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當前溫度。本設計所用器件主要有傳感器，A/D轉換器，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換為電壓，輸入A/D轉換器中進行轉換，然后再把得到的二進制數經過CPU在LED上顯示出來。本設計共分以下幾個模塊：8088主控模塊、A/D轉換模塊、并行接口模塊、顯示模塊。二設計方案1設計思想在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠，石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產過程中，普遍存在著需要進行溫度測量的場合。因為溫度是生產過程和科學實驗中普遍且重要的物理參數。在工業(yè)生產中，為了高效生產，必須對生產過程的主要參數，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過程中占有相當大的比例。而我們所做的課題正是以8086CPU為核心設計一個溫度巡回監(jiān)測系統(tǒng)（A/D采用ADC0809）.系統(tǒng)可實現溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當前的溫度和通道號。模擬現場兩個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-50攝氏度。每隔兩秒檢測一次，經標度變換后送LED顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。該系統(tǒng)主要用于溫度檢測，是一個狀態(tài)反饋系統(tǒng)，并非動態(tài)控制系統(tǒng)。他可以利用放大器實現多個點的溫度巡回檢測，并在LED上顯示當前的溫度值和通道號。當溫度信號改變時，LED顯示的值也隨之改變。2系統(tǒng)框圖本電路設計框圖如圖1所示，主要包括四大部分：溫度信號檢測及放大部分、數字控制部分、A/D轉換器和數字顯示部分。溫度經溫度傳感器及放大電路變換成與溫度成線性關系的電壓信號，然后經數字控制電路送到A/D轉換器，通過數字顯示器顯示出測量的溫度。3硬件設計系統(tǒng)的主要功能是實現溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當前的溫度和通道號。模擬現場兩個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-510攝氏度。每隔兩秒檢測一次，經標度變換后送LED顯示器顯示，2路循環(huán)顯示，每路持續(xù)兩秒。實驗步驟如下：確認從PC機引出的兩根扁平電纜已經連接在試驗平臺上。編寫程序然后編譯連接。參考圖2-1所示連接試驗線路。運行參考程序，觀察LED顯示器上的通道號和溫度值。正確的結果是：檔調節(jié)作為A/D模擬輸入電壓源的電位器W的旋鈕在任意位置時，LED顯示器上顯示如下圖（以旋鈕旋至最右端即最大值為例）13842510圖2.13.1芯片功能說明所需芯片可編程并行接口芯片8255，可編程定時器／計數器8253，中斷控制器8259，傳感器AD590，A/D轉換器ADC08093.1.18088的功能簡介8088是一個Intel以8086為基礎的，擁有16位元暫存器和8位元外部資料總線。8088使用8位元的設計，所針對的是較為經濟之系統(tǒng)。在它推出時候，大的資料總線寬度電路板還是相當地昂貴。8088的預取(prefetch)貯列(queue)是4字節(jié)，相對于8086的是6字節(jié)。8088CPU內部用兩個獨立的功能部件組成，分別為BIU和EU。BIU（BusInterfaceUnit）BIU由段寄存器、IP、指令隊列、地址加法器和控制邏輯組成。BIU的功能是負責從內存中取指令送入指令隊列，實現CPU與存儲器、I/O接口之間的數據傳送。EU（ExecutionUnit）EU由通用寄存器、F寄存器、ALU和EU控制部件組成。EU的功能是分析指令和執(zhí)行指令。3.1.28255A的功能簡介8255A內部結構：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位數據端口，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；數據總路線緩沖器。8255A主要的外部引腳,如圖2.2所示:圖2.28255A引腳圖PA7~PA0：A口的8條I/O線。8條線只能同時作為輸入或輸出，不能分開使用，可設置成雙向口，也只有A口允許這樣做。PB7~PB0：B口的8條I/O線。不可以設置成雙向口，其它和A口一樣。PC7~PC0：C口的8條I/O線。不可以設置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，這兩組可以任意設置為輸入或輸出。除了作為獨立的I／O線外，C口還經常為A口、B口服務，配合A口、B口作聯(lián)絡線使用。A1、A0：端口地址選擇信號。用于選擇8255A的3個數據端口和一個控制口。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。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。8255A方式控制字格式如下表2.1所示：表2.18255A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輸出輸入3.1.38253的功能簡介8253的內部結構：8253采用NMOS工藝制成，有24個引腳，所有輸入、輸出端均TTL電平兼容，單一電源（Vcc=+5V）供電，最高計數速率為2.6MHz。它包括3個計數器（即計數器0、1、2）、數據總路線緩沖器、讀／寫邏輯以及控制寄存器等4個部分。8253的外部引腳，如圖2.3所示：圖2.38253引腳圖A1、A0：地址輸入線，用來址8253內部的4個端口，即3個計數器和1個控制字寄存器與CPU系統(tǒng)地址線相連。CLK0、CLK1、CLK2：時鐘脈沖輸入端，用于輸入定時脈沖或計數脈沖信號。CLK可以是系統(tǒng)的時鐘脈沖，也可以由系統(tǒng)時鐘分頻或者其他脈沖源提供。當用于定時時，這個脈沖必須是均勻的、連續(xù)的、周期精確的，而用于計數時，這個脈沖可以是不均勻的、斷續(xù)的、周期不定的。GATE0、GATE1、GATE3：門控輸入端，用于外部控制計數器的啟動計數和停止計數的操作。兩個或兩個以上計數器連用時，可用此信號同步，也可用于與外部某信號的同步。OUT0、OUT1、OUT2：計數輸出，當計數器從初值開始完成計數操作進，OUT引腳輸出相應的信號。8253的工作方式：方式0：減1計數到0，產生中斷請求信號。方式1：減1計數到0，產生可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)負脈沖信號。方式2：減1計數到1，分頻器（速率信號發(fā)生器）。方式3：減1計數到初值的1／2，方波發(fā)生器。方式4：減1計數到0，軟件觸發(fā)產生選通負脈沖信號。方式5：減1計數到0，硬件觸發(fā)產生選通負脈沖信號。8253方式控制字格式，如下表2.2所示：表2.28253方式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D000選計數器001選計數器110選計數器200計數器鎖存01只讀寫低8位10先讀寫高8位11先讀寫低8位再讀寫高8位000方式0001方式1X10方式2X11方式3100方式4101方式50二進制計數1BCD計數3.1.4AD590傳感器主要特性：1、流過器件的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度()度數：Ir/T=1(1)式中，Ir—流過器件(AD590)的電流，單位為μA；T—熱力學溫度，單位為K。2、AD590的測溫范圍為-55℃~+150℃。3、AD590的電源電壓范圍為4～30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即使反接也不會被損壞。4、輸出電阻為710mΩ。5、精度高，AD590在-55℃~+-150℃范圍內，非線性誤差僅為±0.3℃。3.1.58259A的內部結構和引腳8259A是專門為了對8085A和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(lián)成64級的向量優(yōu)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)8259A的內部結構如下圖2.4所示，引腳如圖2.5所示圖2.48259A內部結構圖2.58259A管腳圖三實驗結果1程序原理圖（見附件1）2程序流程圖（1）總流程圖數據采集數據采集采集成功？量化編碼轉化為非壓縮BCD碼顯示LED結束YN2）數據采集系統(tǒng)流程圖（3）溫度顯示子程序流程圖初始化初始化設置采集通道和次數啟動轉換信號EOC=0？讀入轉換結果存結果YN取操作數取操作數查表轉換取LED字型碼輸出字型鎖定字位結束3匯編程序代碼DATASEGMENTBUF1DB?BUF2DB?

LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATAINIT_8255PROCNEAR；8255初始化MOVDX,037BHMOVAL,91H；A、B、C均為方式0，A入，B出，CH出，CL入OUTDX,ALRETINIT_8255ENDPSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXLEASI,BUF1CALLINIT_8255；調用初始化8255程序MOVBL,0；LED不選通，其他置零MOVCX,1；共采集1次AGAIN:MOVAL,BLMOVDX,037AH；C口OUTAX,AL；ALE、START置零ORAL,10HOUTDX,AL；送ALE信號（上升沿）ANDAL,0EFHOUTDX,AL；輸出START信號（下降沿）NOP；空操作等待轉換MOVDX,037AHWAIT1:INTAL,DX；讀EOC狀態(tài)ANDAL,02HJZWAIT1；若EOC為低電平則等待MOVDX,037AHMOVAL,BLORAL,20HOUTDX,AL；EOC端為高電平則輸出讀允許信號OE=1MOVDX,0378HINAL,DX；讀入轉換結果MOV[SI],AL；把轉換的數字量送存儲器MOVDX,037AHMOVAL,0OUTDX,AL；若完成數據采集則回到初始狀態(tài)DECODE:MOVAX,[SI]MOVBL,5；數字量除以0FFH，乘以5V，得到電壓值。再乘以10，；即轉換為1V/℃,等效為數字量除以5DIVBL；以下程序是把二進制轉化為非壓縮BCD碼LEASI,BUF2MOVBL,AH；AH為余數，乘以2即為0.1℃級的非壓縮BCD碼ADDBL,BLMOV[SI],BL；0.1℃級INCSIMOVAH,0；AL擴展為AX，AL為十六進制除數MOVBL,OAH；商轉換為十進制DIVBLMOV[SI],AH；余數AH就是1℃級的非壓縮BCD碼INCSIMOV[SI],AL；商AL就是10℃級的非壓縮BCD碼DISPPROCNEAR；這段是顯示子程序MOVAL,40HMOVDX,037AHOUTDX,AL；選通LED1LEABX,LED；表的首地址LEADI,BUF2MOVAL,[DI]；序號XLAT；驅動LED的數據存入ALMOVDX,0379HOUTDX,AL；LED1亮，值為0.1℃級CALLDELAY；調用延時子程序MOVAL,80HMOVDX,037AHOUTDX,AL；選通LED2INCDIMOVAL,[DI]XLATADDAL,80H；帶上小數點MOVDX,0379HOUTDX,AL；LED2亮，值為1℃級CALLDELAY；調用延時子程序MOVAL,0C0HMOVDX,037AHOUTDX,AL；選通LED3INCDIMOVAL,[DI]XLATMOVDX,0379HOUTDX,AL；LED3亮，值為10℃級RET；過程返回DISPENDP；過程結束DELAYPROC；延時子程序MOVCX,100DELAY1:LOOPDELAY1RETDELAYENDPCODEENDSENDSTART四系統(tǒng)調試與使用本次實驗前面時間主要用于熟悉實驗操作平臺，系統(tǒng)調試時間只花了短短的兩天時間。剛開始我是滿懷信心的想把自己寫好的程序一次運行成功，但結果卻慘不忍睹，什么功能都沒有，甚至連寫在程序的最前面的那些芯片的初始化操作都沒達到預期的效果，這對我的信心造成極大的沖擊，我翻著書仔細的把程序重新讀了一次，希望能發(fā)現出某個錯誤。但就根據書本上教的，實在是無錯可查。我不得已把程序一塊一塊的肢解開來，從最基本的做起，看他們能否都實現，最后看能否連接起來運行。首先，我把最前面的初始化留下來，把后面的主程序及中斷服務子程序都刪去，仍沒有成功，我不得已，再把程序中的8253初始化和8255A的初始化分開調試，結果發(fā)現它們能夠運行，并有相應的輸出結果顯示。后來我們請教了學長，在他不停的調試過程中，讓我們學到了很多，首先我們要對我們所做的課題要有一個整體的結構框圖，那樣思路才比較清晰，而且出現問題后，不應該無從下手或整體動手，而是應該一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)的不停調試，找出問題所在，然后針對那一環(huán)節(jié)修改程序或者線路圖。在調試程序時要學會使用逐步調試，而不是整體的運行。五實驗心得與體會通過本次實驗掌握了微機系統(tǒng)的開發(fā)步驟,可編程并行接口接口芯82