微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì).doc

課程論文論文題目：利用8253、8255、8259及ADC0809設(shè)計(jì)大棚環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測器學(xué)院：電子與信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程姓名：王鑫海學(xué)號：20071305054學(xué)科：微機(jī)原理與接口技術(shù)學(xué)科老師：周欣二九年十二月十三日微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文1利用8253、8255、8259及ADC0809設(shè)計(jì)大棚環(huán)境監(jiān)測器王鑫海20071305054南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)2007級2班摘要：在微型計(jì)算機(jī)及應(yīng)用中Intel系列的8253、8259、8255以及ADC0809在現(xiàn)實(shí)生活中都有很廣泛的應(yīng)用。我們運(yùn)用它們可以設(shè)計(jì)大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，使其在農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)中發(fā)揮意想不到的作用。當(dāng)溫度或者濕度超限時，進(jìn)行光提示；兩者同時超限時，進(jìn)行光聲提示，并采取提前設(shè)置的相應(yīng)的措施(可根據(jù)季節(jié)進(jìn)行調(diào)整)。同時，為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)大棚內(nèi)工作人員發(fā)現(xiàn)條件異常時，能夠通過手動方式向監(jiān)測室工作人員提供相應(yīng)提示，系統(tǒng)設(shè)置手動提示按鈕和接觸提示按鈕也是必要的。關(guān)鍵字：Intel8253；Intel8255；Intel8259；ADC0809；大棚環(huán)境指標(biāo)；監(jiān)測系統(tǒng)0.引言：農(nóng)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)是一種應(yīng)經(jīng)被廣泛應(yīng)用的一種特殊的生產(chǎn)方式，這種生產(chǎn)方式打破時間與地域的差距，但是大棚的環(huán)境指標(biāo)要求比較嚴(yán)格，其中濕度、溫度是影響作物產(chǎn)量的最重要的因素。我們可以用已學(xué)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程中介紹的芯片設(shè)計(jì)一種大棚內(nèi)的環(huán)境檢測器。Intel系列的8253是常用的可編程定時/計(jì)數(shù)器，它通過編程來控制電路的定時值及定時的范圍，功能強(qiáng)，使用靈活。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，定時中斷、定時檢測、定時掃描等等都是用可編程定時器來完成定時控制的。Intel8259A時被廣泛使用的可編程中斷控制器，它用來管理CPU的可屏蔽中斷請求。Intel8255A是微機(jī)配套的通用可編程并行接口芯片，具有三個可編程端口（A端口、B端口、C端口）。ADC0809時NSC公司生產(chǎn)的8路模擬輸入逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它采用CMOS工藝，另外，還有8通道多路轉(zhuǎn)換器和3位地址鎖存和譯碼器，以實(shí)現(xiàn)對8路輸入模擬量IN0IN7的選擇。運(yùn)用以上芯片可以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)中大棚中某些環(huán)境指標(biāo)的監(jiān)測，并且可以設(shè)計(jì)完整的監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況采取相對合理的措施。在實(shí)現(xiàn)電氣化與農(nóng)業(yè)的結(jié)合的過程中，數(shù)字化走進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便是一種表現(xiàn)形式。在我國，電子產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的開發(fā)與應(yīng)用能力還在初級階段。我們大學(xué)生應(yīng)該倡導(dǎo)電子產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用，為祖國的信息化農(nóng)業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。1基礎(chǔ)理論知識1.18253的功能Intel8253PIT，即可編程間隔計(jì)數(shù)器有3個獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器每個計(jì)數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或者BCD碼進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)速率可達(dá)2MHz，每個計(jì)數(shù)器有6種工作方式，可編程設(shè)置和改變。Intel8253可以廣泛應(yīng)用在方波發(fā)生器、分頻器、實(shí)時時鐘、事件計(jì)數(shù)等方面。微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文28253內(nèi)部有三個計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個計(jì)數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)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(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實(shí)際上是一個16位的減法計(jì)數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對此進(jìn)行讀操作。順便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來用。8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖18253內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.1.1.方式0計(jì)數(shù)結(jié)束后輸出由低變高，即產(chǎn)生中斷8253用作計(jì)數(shù)器時一般工作在方式0。所謂計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷，是指在計(jì)數(shù)值減到0時，輸出端（OUT）產(chǎn)生的輸出信號可作為中斷申請信號，要求CPU進(jìn)行相應(yīng)的處理。方式0有如下特點(diǎn)：當(dāng)控制字寫進(jìn)控制字寄存器確定了方式0時，計(jì)數(shù)器的輸出（OUT端口）保持低電平。當(dāng)寫入計(jì)數(shù)初值時，計(jì)數(shù)器開始減一計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中OUT保持低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時輸出端OUT才由低變高。適應(yīng)于向發(fā)送中斷請求。計(jì)數(shù)器只記一遍數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到時，不回復(fù)計(jì)數(shù)值，不重復(fù)開始計(jì)數(shù)，且輸出一直保持高電平。只有在寫入新的數(shù)值時，OUT才變低電平，并開始新的計(jì)數(shù)。GATE為計(jì)數(shù)控制門，方式0的計(jì)數(shù)過程可由GATE控制暫停，即GATE=1時，允許計(jì)數(shù)；GATE=0時，停止計(jì)數(shù)。GATE信號的變化不影響輸出OUT端口的狀態(tài)。計(jì)數(shù)過程中，可重新裝入計(jì)數(shù)初值。如果在計(jì)數(shù)過程中，重新寫入某一計(jì)數(shù)初值，若是8位計(jì)數(shù)，則在寫完新計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器將從該值重新開始作減1計(jì)數(shù)；若是16位計(jì)數(shù)，在寫入第一個字節(jié)后，計(jì)數(shù)器將停止計(jì)數(shù)，在寫入第二個字節(jié)后，計(jì)數(shù)器按照新的計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)。微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文31.1.2.方式1可編程的單拍脈沖可編程的單拍負(fù)脈沖又稱為單穩(wěn)態(tài)輸出方式，簡稱單穩(wěn)定時。方式1的特點(diǎn)是：寫入控制字后，計(jì)數(shù)器輸出OUT端為高電平作為起始電平，在寫入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，而要由外部門控GATE脈沖上升沿啟動，并在上升沿之后的下一個CLK輸入脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)。GATE上升沿啟動計(jì)數(shù)的同時，使輸出OUT變低，每來一個計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器作減一計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)減為0時，OUT輸出端再變?yōu)楦唠娖?。假設(shè)計(jì)數(shù)初值為N，則OUT端輸出的單拍脈沖寬度為N個CLK時鐘脈沖周期。如果在計(jì)數(shù)器未減到0時，不用送計(jì)數(shù)值，可再次由GATE脈沖啟動。由下一個時鐘脈沖開始，計(jì)數(shù)器將從初始值重新作減1計(jì)數(shù)。當(dāng)減至0時，輸出端又變?yōu)楦唠娖剑敵雒}沖寬度的單拍脈沖。在計(jì)數(shù)過程中，可改變計(jì)數(shù)初值，此時計(jì)數(shù)過程不受影響。如果再次觸發(fā)啟動，計(jì)數(shù)器將按新的輸入的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)器未到0時，如果GATE再次啟動，則計(jì)數(shù)初值將重新裝入計(jì)數(shù)器，并重新開始計(jì)數(shù)。1.1.3.方式2分頻脈沖發(fā)生器方式2是一種具有自動予置計(jì)數(shù)初值N的脈沖發(fā)生器。從OUT端可以輸出連續(xù)脈沖信號，脈沖寬度等于時鐘脈沖周期，而計(jì)數(shù)初值N決定了輸出端兩個負(fù)脈沖之間的寬度即輸出脈沖周期。方式2也叫N分頻器，因?yàn)檩敵雒}沖為輸入脈沖的N分頻，即出現(xiàn)N個輸入脈沖才輸出一個脈沖。方式2有如下特點(diǎn)：當(dāng)寫入控制字后OUT端輸出為高電平作為起始電平，在寫入計(jì)數(shù)值N后將立即自動開始對輸入脈沖CLK計(jì)數(shù)，輸出端仍一直為高；當(dāng)計(jì)數(shù)器減到1時，輸出變低，計(jì)數(shù)器減到0時又變?yōu)楦撸?jì)數(shù)器重新按已寫入的計(jì)數(shù)值N繼續(xù)計(jì)數(shù)，周而復(fù)始，在OUT端輸出一個N分頻脈沖，其正脈沖寬度為（N-1）個輸入脈沖時鐘周期（是N個CLK時鐘脈沖周期之和），而負(fù)脈沖輸出寬度（持續(xù)時間）是一個CLK脈沖周期。（在方式2下，不但高電平的門控信號有效，上升跳變的門信號也是有效的。）N分頻計(jì)數(shù)器，這種方式是輸出對輸入脈沖按計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值N分頻后的連續(xù)脈沖信號。GATE用于控制計(jì)數(shù)，GATE=1，允許計(jì)數(shù)；GATE=0，停止計(jì)數(shù)。因此，可以用GATE來使計(jì)數(shù)器同步。在計(jì)數(shù)過程中可以改變計(jì)數(shù)值，這對正在進(jìn)行的計(jì)數(shù)沒有影響。但在計(jì)數(shù)到1時輸出變低，經(jīng)過一個周期后又變高，計(jì)數(shù)器將按照新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)。1.1.4.方式3分頻方波發(fā)生器方式3的特點(diǎn)是：方式3常用于波特率發(fā)生器。輸出為方波或近似方波的矩形波，若計(jì)數(shù)為，則輸出方波的周期為個CLK脈沖的寬度。微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文4寫入方式3控制字后輸出為高電平。寫入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器自動開始對輸入CLK脈沖計(jì)數(shù)，輸出OUT仍保持為高；在計(jì)數(shù)完成一半時，輸出OUT變?yōu)榈碗娖?，直到?jì)數(shù)為0時，輸出OUT又變?yōu)楦唠娖?，并重?fù)上述計(jì)數(shù)過程。若計(jì)數(shù)值N為偶數(shù)時，OUT方波的占空比為1：1；若N為奇數(shù)，其占空比為：（N+1）/2：（N-1）/2即輸出分頻波高電平寬度為（N+1）/2CLK周期，低電平周期為（N-1）/2CLK周期。GATE信號能使計(jì)數(shù)過程重新開始。GATE=1允許計(jì)數(shù)，GATE=0禁止計(jì)數(shù)。停止后將立即變?yōu)楦唿c(diǎn)平，當(dāng)再次變?yōu)楦吆?，?jì)數(shù)器將自動裝入計(jì)數(shù)值，重新開始計(jì)數(shù)。1.1.5.方式4軟件觸發(fā)選通方式4是類似于方式0的工作方式，計(jì)數(shù)器是靠置入新的計(jì)數(shù)初值這個軟件操作來觸發(fā)計(jì)數(shù)器工作的，故稱為軟件觸發(fā)。方式4有如下特點(diǎn)：方式4是靠寫入計(jì)數(shù)值來進(jìn)行軟件觸發(fā)的“一次性有效”的選通脈沖發(fā)生器。寫入控制字后輸出端OUT變?yōu)楦?，并一直保持。在寫入?jì)數(shù)初值之后開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時輸出端OUT變?yōu)榈?，維持一個CLK周期后又恢復(fù)為高，并一直保持為高，直到再次寫入計(jì)數(shù)來進(jìn)行“軟件觸發(fā)”才能再次開始。若GATE=1，允許計(jì)數(shù)；GATE=0，停止計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中，如果改變計(jì)數(shù)值，則按新計(jì)數(shù)值從新開始計(jì)數(shù)。如果計(jì)數(shù)值是位，則在設(shè)置第一個字節(jié)時停止，在設(shè)置第二個字節(jié)后，按新的計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)。1.1.6.方式5硬件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器方式5有如下特點(diǎn)：方式5類似于方式4，所不同的是GATE端輸入信號的作用不同。方式5是硬件觸發(fā)，是在外部硬件發(fā)出門控信號后才發(fā)生的。方式5是靠門控脈沖GATE的上升沿來進(jìn)行觸發(fā)的選通脈沖發(fā)生器。寫入控制字后輸出端OUT為高，這是初始電平；寫入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，而要由門控脈沖GATE上升沿觸發(fā)后才開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到0輸出由高變低，一個CLK時鐘周期后又恢復(fù)為高，并一直保持，直到下次門控脈沖觸發(fā)再次開始計(jì)數(shù)。在此方式中，計(jì)數(shù)器可重新觸發(fā)，在任何時候，當(dāng)GATE信號的上升沿到來，將把計(jì)數(shù)初值重新送入計(jì)數(shù)器，然后開始計(jì)數(shù)過程。1.28255功能Intel8255A是微機(jī)配套的通用可編程并行接口芯片，具有三個可編程端口（A端口、B端口、C端口）。，每個端口8條線，共24條I/O引腳，也可分2組工作，每組12線，并有三種工作方式。芯片的主要技術(shù)性能如下：輸入、輸出電平與TTL電平完全兼容。微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文5時序特性好。部分位可以直接置“1”/置“0”，便于實(shí)現(xiàn)控制接口使用。單一的+5V電源8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖28255內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.2.18255A的工作方式8255A有三種工作方式：基本輸入/輸出方式、單向選通輸入/輸出方式和雙向選通輸入/輸出方式。（1）方式0：基本輸入/輸出方式在方式0下，A端口、B端口和C端口都可提供簡單的輸入輸出操作，對每個端口不需要固定的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號。工作在方式0時，在程序中可以直接使用輸入命令（IN）和輸出命令（OUT）指令對個端口進(jìn)行讀寫。方式0的基本定義是2個8位的端口和2個4位端口。任何一個端口都可以作為輸入或輸出，輸出的數(shù)據(jù)可以被鎖存，輸入的數(shù)據(jù)不能鎖存。方式0常用于與外設(shè)無條件數(shù)據(jù)傳送或查詢方式數(shù)據(jù)傳送。微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文6（2）方式1：單向選通輸入/輸出方式方式1是一種帶選通信號的單方向輸入/輸出工作方式，其特點(diǎn)是：與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)時，需要聯(lián)絡(luò)信號進(jìn)行協(xié)調(diào)，允許用查詢或中斷方式傳送數(shù)據(jù)。由于C端口的PC0,PC1和PC2定義為B端口工作在方式1的聯(lián)絡(luò)信號線，PC3,PC4和PC5定義為A端口工作方式1的聯(lián)絡(luò)信號線，因此只允許A端口和B端口工作在方式1。為了能實(shí)現(xiàn)用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，在8255A內(nèi)部設(shè)有一個中斷允許觸發(fā)器INTE，當(dāng)觸發(fā)器為“1”時允許中斷，為“0”時禁止中斷。（3）方式2：雙向選通輸入/輸出方式在雙向的傳輸中，8255A可以向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)，同時CPU通過這8位數(shù)據(jù)線有接收外設(shè)的數(shù)據(jù)是方式1輸入和輸出的組合，即同一端口的信號線既可以輸入又可以輸出。方式2的基本定義是，只能適用于A端口，一個8位的雙向端口（A端口）和1個5位的控制端口（C端口）。A端口的輸入和輸出都可以被鎖存。5位的控制端口用來傳送8位雙向端口的控制和狀態(tài)信息。當(dāng)A端口工作方式2時，由PC7PC0作為8位數(shù)據(jù)線，因?yàn)橐蒀端口對A端口進(jìn)行控制，所以稱為帶選通的雙向傳輸方式。在此方式下，C端口中有5位PC7PC3作為控制信號和狀態(tài)信息使用，剩下的3位PC2PC0仍可以作為基本I/O線，工作在方式0。當(dāng)控制字的D0位為1時，PC2PC0作輸入；當(dāng)控制字的D0位為0時，PC2PC0作輸出。需要注意的是：輸入和輸出公用一個中斷請求線PC3，但中斷允許觸發(fā)器有兩個，即輸入中斷允許觸發(fā)器為INTE2，由PC4寫入設(shè)置，輸出中斷允許觸發(fā)器為INTE1，由PC6寫入設(shè)置。1.3ADC0809功能ADC0809