1、<p>　　《微機(jī)原理及接口技術(shù)》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題目：溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： </p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p>

2、<p><b>　　小組成員： </b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　日 期： 2011 年 6 月 10 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)目的 ……………………………

3、……………………3</p><p>　　2、所用元器件…………………………………………3</p><p>　　3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟………………………………………3</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)要求……………………………………………3</p><p>　　3.2 任務(wù)分工……………………………………………3</p>&l

4、t;p>　　3.3 系統(tǒng)總體方案………………………………………4</p><p>　　4、軟件模塊設(shè)計(jì)…………………………………………4</p><p>　　4.1溫度采集及轉(zhuǎn)換模塊………………………………4</p><p>　　4.2溫度顯示子程序流程圖……………………………5</p><p>　　4.3系統(tǒng)總流程圖………………

5、……………………6</p><p>　　4.4系統(tǒng)總程序………………………………………7</p><p>　　5、硬件模塊設(shè)計(jì)………………………………………11</p><p>　　5.1溫度采集處理模塊…………………………………11</p><p>　　5.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊……………………………………12</p><

6、;p>　　5.3 8088的工作原理……………………………………14</p><p>　　5.4并行接口8255模塊…………………………………16</p><p>　　5.5 LED顯示模塊…………………………………………19</p><p>　　6、心得體會(huì)…………………………………………………20</p><p>　　7、參考

7、文獻(xiàn)…………………………………………………21</p><p>　　附：溫度采集系統(tǒng)總電路圖</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1）查資料了解8255A和ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理</p><p>　　2）原理圖設(shè)計(jì)，用PROTEL畫出原理圖</p><

8、p>　　3）軟件設(shè)計(jì)，給出流程圖及源代碼并加注釋</p><p><b>　　2、所用元器件</b></p><p>　　1）溫度傳感器 LM355 5）CPU8088</p><p>　　2）放大器 LM301A 6）數(shù)字顯示器LED&l

9、t;/p><p>　　3）A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 7）電阻</p><p>　　4）可編程并行接口 8255A 8）電容</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟</b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)要求&l

10、t;/b></p><p>　　以8088 CPU 為核心設(shè)計(jì)一個(gè)溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前溫度。本設(shè)計(jì)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把得到的二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過CPU在LED上顯示出來。</p><p><b&g

11、t;　　3.2 任務(wù)分工</b></p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體方案</p><p>　　按照設(shè)計(jì)要求，我們選擇溫度傳感器LM335，A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，把溫度傳感器采集過來的電壓信號(hào)放大后直接傳給A/D 轉(zhuǎn)換器，然后通過8路數(shù)據(jù)接入8255可編程芯片，經(jīng)微處理器8088處理后輸出，通過LED顯示當(dāng)前采集的溫度值。</p><p>&l

12、t;b>　　圖3-1 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　4、軟件模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的轉(zhuǎn)化，讀出處理并實(shí)現(xiàn)在LED上實(shí)時(shí)顯示。 </p><p>　　4.1溫度采集及轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　傳感器把所測的溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換

13、器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　流程圖如下：</b></p><p>　　圖4.1溫度采集及轉(zhuǎn)換模塊流程圖</p><p>　　4.2溫度顯示子程序流程圖</p><p>　　得到的二進(jìn)制數(shù)通過8路數(shù)據(jù)接入8255可編程芯片，經(jīng)微處理器8088處理后輸出，通過LED顯示當(dāng)前采集的溫度值。</p>

14、<p><b>　　流程圖如下：</b></p><p>　　圖4.2 溫度顯示子程序流程圖</p><p><b>　　4.3系統(tǒng)總流程圖</b></p><p>　　圖4.3系統(tǒng)總流程圖</p><p><b>　　4.4系統(tǒng)總程序</b></p>

15、<p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　BUF1 DB ?</p><p>　　BUF2 DW ?</p><p>　　BUF3 DW ?</p><p>　　LED DB 28H，32H，1EH，14H，0AH，2DH，46H，50H，3CH，64H</p><

16、p>　　DATA ENDS</p><p>　　STACK SEGMENGT</p><p>　　STA1 DW ?</p><p>　　STACK ENDS</p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS：CODE，DS：DATA，ES：DATA

17、，SS：STACK</p><p>　　EN_8255 PROC NEAR ；以下是數(shù)據(jù)采集部分 </p><p>　　MOV DX，37BH</p><p>　　MOV AL，91H ；A，B，C均為方式0，A入B出CL入</p><p>　　OUT DX，

18、AL</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　EN_8255 ENDP</p><p>　　START： MOV AX，DATA</p><p>　　MOV DS，AX ；初始化數(shù)據(jù)段</p><p>　　MOV ES，AX

19、 ；初始化附加段</p><p>　　MOV AX，STACK</p><p>　　MOV SS，AX ；初始化堆棧段</p><p>　　LEA SI，BUF1 ；將BUF1的物理地址給了SI</p><p>　　CALL EN_8255 ；調(diào)用初

20、始化8255程序</p><p>　　MOV BL，0 ；通道號(hào)，初始指向第0路</p><p>　　MOV CX，1 ；共采集1次</p><p>　　AGAIN： MOV AL，BL</p><p>　　MOV DX，379H ；送通道地址（B口）<

21、/p><p>　　OUT AX，AL</p><p>　　OR AL，10H ；AL中的bite4置1，其余位不變</p><p>　　OUT DX，AL ；送ALE信號(hào)（上升沿）</p><p>　　AND AL，0EFH ；ＡＬ中ｂｉｔｅ4置０，其余位不變&

22、lt;/p><p>　　OUT DX，AL ；輸出START信號(hào)（下降沿）</p><p>　　NOP ；空操作等待轉(zhuǎn)換</p><p>　　MOV DX，37AH ；C口</p><p>　　WAIT1： IN AL，DX

23、 ；讀EOC狀態(tài)</p><p>　　AND AL，0H　　　　　；最低位清０，其余位不變</p><p>　　JZ WAIT1 ；若EOC為低電平則等待</p><p>　　MOV DX，379H ；B口</p><p>　　MOV AL，BL</p>

24、<p>　　OR AL，20H ；AL中的bite5置1，其余位不變</p><p>　　OUT DX，AL ；EOC端為高電平則輸出讀允許信號(hào)</p><p><b>　　OE=1</b></p><p>　　MOV DX，378H　　　　??；Ａ口</p>

25、<p>　　IN AL，DX ；讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　MOV [SI]，AL ；把轉(zhuǎn)換的數(shù)字量送存儲(chǔ)器</p><p>　　MOV DX，379H　　　　?。唬驴?lt;/p><p>　　MOV AL，0</p><p>　　OUT DX，AL

26、 ；若完成數(shù)據(jù)采集則回到初始狀態(tài)</p><p>　　START2： MOV AX，[SI] ；以下程序是把二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為壓縮</p><p><b>　　BCD碼</b></p><p>　　LEA SI，BUF2</p><p>　　LEA DI，BUF3<

27、;/p><p>　　XOR DX，DX ；將ＤＸ清０ </p><p>　　MOV CX，OAH ；基數(shù)10</p><p>　　DIV CX</p><p>　　CMP AL，0 ；商=0？</p><p>　　JNZ NEXT1

28、 ；不相等則跳到NEXT1</p><p>　　MOV [DI]，AL ；相等就存結(jié)果</p><p>　　NEXT1： MOV [DI]，DL</p><p>　　DIV CX</p><p>　　CMP AL，0</p><p>　　JNZ

29、 NEXT2</p><p>　　INC DI</p><p>　　MOV [DI]，AL</p><p>　　NEXT2： MOV DL，0</p><p>　　DIV CX</p><p>　　INC DI</p><p>　　MOV

30、[DI]，DL</p><p>　　INC DI</p><p>　　MOV [DI]，AL</p><p>　　DON： MOV AX，[DI+1] ；這小段是把擴(kuò)展二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為壓縮</p><p><b>　　BCD碼</b></p><p>　　MOV

31、 CF，0</p><p>　　MOV CL，4　　　　　　</p><p>　　ROL AX，[DI]　　　　??；不帶ＣＦ的循環(huán)左移</p><p>　　ADC AX，[DI]</p><p>　　ADD DI，2</p><p>　　MOV DX，[DI]&l

32、t;/p><p>　　SAL DX，CL　　　　?。粩?shù)據(jù)邏輯左移</p><p>　　MUL DX，10H</p><p>　　ADC DX，AX</p><p>　　MOV [DI]，DX</p><p><b>　　RET</b></p>&l

33、t;p>　　DISP1： PROC NEAR ；這段是顯示子程序</p><p>　　LEA BL，LED</p><p>　　MOV AL，[DI]</p><p>　　LEA BX，TAB</p><p>　　XLAT TAB</p><p

34、>　　CMP AL，BL</p><p>　　JNZ DISP3</p><p>　　OUT 0FF01H</p><p>　　DISP3： INC DI </p><p>　　JMP DISP1</p><p>　　TAB

35、 28H，32H，1EH，14H，0AH，2DH，46H，50H，3CH，64H，00H，40H</p><p><b>　　REP</b></p><p>　　START3： MOV DX，0FF03H ；以下是溫度實(shí)時(shí)顯示部分</p><p>　　MOV AL，91H</p><p&

36、gt;　　OUT DX，AL</p><p>　　DON: MOV DX，F(xiàn)F00H　　　　</p><p>　　IN AL，DX　　　　　　；Ａ口輸入</p><p>　　JNZ DON</p><p>　　MOV DX，0FF01H</p><p>　　CALL DISP1

37、 ；調(diào)用顯示子程序</p><p>　　OUT DX，AL</p><p>　　CALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序</p><p>　　EXIT： MOV AH，4CH</p><p>　　INT 21H </p><p>　　DE

38、LAY： PROC NEAR ；延時(shí)子程序</p><p>　　MOV CX，150000</p><p>　　DELAY1： LOOP DELAY1 </p><p><b>　　REP</b></p><p>　　CODE ENDS<

39、/p><p>　　END START </p><p>　　5、硬件模塊設(shè)計(jì)和原理圖</p><p>　　系統(tǒng)底層電路的功能主要包括：溫度測試及其相關(guān)處理，實(shí)時(shí)顯示溫度信息。</p><p>　　5.1 溫度采集處理模塊</p><p>　　本設(shè)計(jì)所選的溫度傳感器為LM335系列電壓輸出集成溫度傳感器，此

40、傳感器的工作溫度范圍為-10~100攝氏度，作為一個(gè)電壓源，當(dāng)工作電流在0.4~5mA范圍內(nèi)變化時(shí)，并不影響傳感器的性能，因?yàn)樗膭?dòng)態(tài)電阻小于1歐姆，如果在25攝氏度下標(biāo)定，在100度寬的溫度范圍內(nèi)誤差小于1攝氏度，具有良好的輸出線性。它的工作原理圖如圖4.1所示：</p><p>　　圖 5.1 電壓型集成溫度傳感器原理圖</p><p>　　圖5.2溫度傳感器電路圖</p>

41、<p>　　5.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　本模塊采用ADC0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換, ADC0809包括一個(gè)8位的逼近型的ADC部分，并提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯。用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)，分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛。</p><p>　　5.2.1 ADC0809的主要技術(shù)指標(biāo)</p>

42、<p>　　8通道（8路）輸入，8位字長，逐位逼近型，轉(zhuǎn)換時(shí)間100μs內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器</p><p>　　5.2.2 ADC0809的主要引腳功能</p><p>　　D7～D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)） EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出 </p><p>　　IN0～I(xiàn)N7：8通道（路）模擬輸入 OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門） <

43、;/p><p>　　ADDA、ADDB、ADDC：通道地址 CLK：時(shí)鐘輸入（10KHz～1.2MHz）</p><p>　　ALE：通道地址鎖存 START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換</p><p>　　圖 5.3 ADC0809引腳圖</p><p>　　圖5.4 A/D轉(zhuǎn)換電路圖</p><p&

44、gt;　　5.3 8088CPU的工作原理</p><p>　　5.3.1 8088CPU的主要技術(shù)指標(biāo) </p><p><b>　　分辨率：8位 </b></p><p><b>　　單電源：+5V </b></p><p>　　總的不可調(diào)誤差：±1LSB　　</p>

45、<p>　　轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于時(shí)鐘頻率 </p><p>　　模擬輸入范圍：單極性0～5V </p><p>　　時(shí)鐘頻率范圍：10KHZ～1280KHZ</p><p>　　5.3.2 8088CPU的主要引腳功能</p><p>　　8088CPU采用DIP 40 （雙列直插40腳）封裝，為了減少引腳數(shù)，部分引腳采用分時(shí)復(fù)用

46、方式，即在不同時(shí)間傳送不同的信息；還有一些引腳的功能因CPU的工作方式（最小方式/最大方式）的不同而不同。 </p><p>　　地址總線和數(shù)據(jù)總線：</p><p>　　地址和數(shù)據(jù)分時(shí)使用引腳，共占20根引腳。 </p><p>　　20根地址總線，用于輸出CPU要訪問的內(nèi)存單元（或I/O端口）的地址，為三態(tài)輸出信號(hào)；（與數(shù)據(jù)和狀態(tài)線復(fù)用）</p>

47、<p>　　16根數(shù)據(jù)總線，用來在CPU與內(nèi)存（或I/O端口）之間傳送數(shù)據(jù)，為三態(tài)雙向信號(hào)。（與低16位地址線復(fù)用）</p><p>　　AD15～AD0——地址/數(shù)據(jù)總線 A19/S6～A16/S3——地址/狀態(tài)線 </p><p>　　圖5.5 8088CPU引腳圖</p><p><b>　　控制總線：</b>

48、</p><p>　　MN/MX——工作方式選擇控制線，用來控制8088的工作方式。MN/MX接+5V，最小方式，由8088提供系統(tǒng)所需要的全部控制信號(hào)，用來構(gòu)成單處理機(jī)系統(tǒng)；MN/MX接地，最大方式，系統(tǒng)部分總線控制信號(hào)由專用的總線控制器8088提供，該方式用于多處理機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　與工作方式無關(guān)的控制線：</p><p>　　RD——讀控制信號(hào)

49、 READY——準(zhǔn)備好信號(hào)</p><p>　　RESET——復(fù)位信號(hào) INTR——可屏蔽中斷請(qǐng)求</p><p>　　NMI——不可屏蔽中斷請(qǐng)求 TEST——測試信號(hào)</p><p>　　BHE/S7——數(shù)據(jù)總線高8位允許/狀態(tài)S7信號(hào)</p><p&

50、gt;　　MN/MX——工作方式選擇 ALE——地址鎖存允許</p><p>　　DEN——數(shù)據(jù)傳送允許 DT/R——數(shù)據(jù)發(fā)送/接收信號(hào)</p><p>　　M/IO——存儲(chǔ)器/輸入輸出選擇信號(hào) WR——寫控制信號(hào)</p><p>　　INTA——中斷響應(yīng)信號(hào) H

51、OLD——總線請(qǐng)求信號(hào)</p><p>　　HLDA——總線響應(yīng)信號(hào) LOCK——總線鎖定信號(hào)</p><p>　　RQ/GT1和RQ/GT0——總線請(qǐng)求響應(yīng) CLK——時(shí)鐘信號(hào)</p><p>　　Vcc——電源（輸入）接+5V電源 GND——地線</p><p>　　5.4 并行接口82

52、55模塊</p><p>　　5.4.1 8255引腳功能</p><p>　　RESET——復(fù)位輸入線 </p><p><b>　　CS——片選信號(hào)線</b></p><p>　　WR——寫入信號(hào) </p><p>　　D

53、0～D7——三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線 </p><p>　　PA0～PA7——端口A輸入輸出線 </p><p>　　PB0～PB7——端口B輸入輸出線 </p><p>　　PC0～PC7——端口C輸入輸出線 </p><p>　　A0～A1——口地址選擇信號(hào)線</p><p>　　圖5.6 825

54、5A引腳圖</p><p>　　5.4.2 8255的工作方式</p><p>　　8255A有三種工作方式，用戶可以通過編程來設(shè)置。</p><p>　　方式0――簡單輸入/輸出――查詢方式；A，B，C三個(gè)端口均可，最為常用。</p><p>　　方式1――選通輸入/輸出――中斷方式；A ，B，兩個(gè)端口均可。</p><

55、;p>　　方式2――雙向輸入/輸出――中斷方式。只有A端口才有。</p><p>　　方式0為一種簡單的輸入/輸出方式，沒有規(guī)定固定的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，可用A，B，C三個(gè)口的任一位充當(dāng)查詢信號(hào)，其余I/O口仍可作為獨(dú)立的端口和外設(shè)相連。即：PA0—PA7，PB0—PB7，PC0—PC7均可作為I/O線使用，沒有限制一定傳送什么信號(hào)；口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分別設(shè)定為輸入口或輸出口。方式0的應(yīng)用場合

56、有兩種：一種是同步傳送；一種是查詢傳送。</p><p>　　方式1，在這種方式下，A口和B口仍作為數(shù)據(jù)的輸入和輸出口，同時(shí)還要利用C口的某些位作為控制和狀態(tài)信號(hào)。</p><p>　　方式2 ，這種工作方式只有A口才有。在A口工作于雙向輸入輸出方式時(shí)，要利用C口的5條線才能實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，B口只能工作在方式0或方式1，而C口剩下的3條線可作為輸入輸出線使用或作為B口方式1之下的控制線。<

57、;/p><p><b>　　方式控制字：</b></p><p>　　方式控制字決定了8255的工作方式。8255的控制字由8位二進(jìn)制書構(gòu)成：</p><p>　　表5.1 8255控制字</p><p>　　D7： 功能控制 （0：位操作；1：方式選擇）</p><p>　　D6 D5：方式選擇（

58、00：方式0； 01：方式1； 1X：方式2；）</p><p>　　D4：控制A口8位（0：輸出； 1：輸入）</p><p>　　D3：控制C口高四位（0：輸出； 1：輸入）</p><p>　　D2：方式選擇（0：方式0；1：方式1）</p><p>　　D1：控制B口8位（0：輸出； 1：輸入）</p><p&

59、gt;　　D0：控制C口低四位 （0：輸出； 1：輸入）</p><p>　　8255工作之前軟件上必須初始化，即將方式控制字寫入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。</p><p>　　口C的按位置/復(fù)位控制字：</p><p>　　只有C口才有，它是通過向控制口寫入按指定位置位/復(fù)位的控制字來實(shí)現(xiàn)的。C口的這個(gè)功能可用于設(shè)置方式1的中斷允許，可以設(shè)置外設(shè)的啟/

60、停等。</p><p>　　圖5.7 8255與8088連接電路圖</p><p>　　5.5 LED顯示模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)顯示用3片LED數(shù)碼管，LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陽極的LED數(shù)碼管、共陰極的LED數(shù)碼管兩種。下圖5.8例

61、舉的是共陽極的LED數(shù)碼管，共陽就是7段的顯示字碼共用一個(gè)電源的正極。圖5.9為LED顯示電路圖。</p><p>　　圖5.8 共陽極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　圖5.9 溫度顯示電路</p><p><b>　　6、心得體會(huì)</b></p><p>　　通過幾天的課程設(shè)計(jì)，我們進(jìn)一步熟悉了課本知

62、識(shí)并提高運(yùn)用理論知識(shí)去分析，解決實(shí)際問題的能力，熟悉了溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)了程序的基本功能。在程序的設(shè)計(jì)和編碼過程中，不僅將書本的知識(shí)又重新鞏固了一遍，同時(shí)還查閱了大量的書籍文獻(xiàn)，提高了自身能力；提高了軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用能力和硬件原理認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中，我們齊心協(xié)力，共同探討共同合作，盡管只有三天的時(shí)間，對(duì)于大型軟硬件結(jié)合實(shí)驗(yàn)來講，時(shí)間倉促了一些，但我們學(xué)到了很多處理問題的基本方法。</p><p>　　

63、本次實(shí)驗(yàn)過程中所用到的芯片大多來自于課本，通過本次實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)了對(duì)芯片功能的認(rèn)識(shí)、了解，并且基本上掌握了各種芯片的使用方法，擴(kuò)展了對(duì)8255，8088以及LED顯示的功能應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，使我們由單純的理論知識(shí)上升到實(shí)踐的高度。此次實(shí)驗(yàn)給我們提供了一個(gè)鍛煉自我的平臺(tái)，使我們受益匪淺；也讓我們對(duì)微機(jī)原理與接口技術(shù)有了更深的學(xué)習(xí)和掌握。</p><p><b>　　7、參考文獻(xiàn)</b></