基于8086的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

1、目 錄第一章 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)任務(wù)31.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求31.2 課程設(shè)計(jì)的要求3第二章 總體設(shè)計(jì)方案42.1 設(shè)計(jì)思想4 2.2 總體設(shè)框圖4第三章 硬件設(shè)計(jì)5 3.1 硬件設(shè)計(jì)概要53.1.1 8088主控模塊5 3.1.2 并行接口模塊63.1.3 a/d轉(zhuǎn)換模塊9 3.1.4 顯示模塊103.3 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖11第四章 軟件設(shè)計(jì)124.1 程序流程圖124.2 源程序及其說(shuō)明14第五章 收獲、體會(huì)17參考文獻(xiàn)18 第一章 溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榱藢?shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及對(duì)象的控制，需要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)按照要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)。經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理

2、后再再轉(zhuǎn)換成適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。所以在危機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間，必須設(shè)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(shí)間變化的模擬輸入信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，主要由ad590溫度傳感器，8088cpu,8255a, a/d轉(zhuǎn)換器和led顯示器等組成。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制的溫度采集系統(tǒng)，旨在使學(xué)生能做到以下幾點(diǎn)：1了解微機(jī)控制的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)原理和方法。2進(jìn)一步掌握并行接口芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作原理與使用方法。1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備l8088系列微機(jī)一臺(tái) 2微機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 3定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口芯片 4. adc0809 5. 8255并口控制器1.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3、及要求以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(cè)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(guò)cpu在led上顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)共分以下幾個(gè)模塊：8088主控模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、并行接口模塊、顯示模塊。1.4 模塊分工 黃少瀟負(fù)責(zé)主控8088模塊，裴旭負(fù)責(zé)并行接口模塊，郭福負(fù)責(zé)a/d轉(zhuǎn)換模塊，趙大慶負(fù)責(zé)顯示模塊。第二章 總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思想 在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高溫度采集系統(tǒng)是不

4、可或缺的。電廠，石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，普遍存在著需要進(jìn)行溫度測(cè)量的場(chǎng)合。因?yàn)闇囟仁巧a(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的主要參數(shù)，如溫度，壓力，速度等進(jìn)行有效的檢測(cè)并控制。其中溫度檢測(cè)在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。 而我們所做的課題正是以8088cpu為核心設(shè)計(jì)一個(gè)溫度巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（a/d采用adc0809）.系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集，在3位led顯示器上顯示當(dāng)前的溫度。經(jīng)標(biāo)度變換后送led顯示器顯示，只進(jìn)行一路采集。 該系統(tǒng)主要用于溫度檢測(cè)，并在led上顯示當(dāng)前的溫度值。當(dāng)溫度信號(hào)改變時(shí)，led顯示的值也隨之改變。2.2 原理框圖溫

5、度傳感器led顯示 8088控制器并行接口8255adc0809圖 2.2 原理框圖第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件設(shè)計(jì)概要系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集，在3位led顯示器上顯示當(dāng)前的溫度。模擬現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)點(diǎn)的溫度巡回檢測(cè)，溫度范圍0-51攝氏度。3.1.1 8088主控模塊（1）8088的功能簡(jiǎn)介： intel8088cpu準(zhǔn)是16位微處理器，它仍舊是屬于16位微處理器，內(nèi)含29000個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為4.77mhz，地址總線為20位，可使用1mb內(nèi)存。8088內(nèi)部數(shù)據(jù)總線都是16位，外部數(shù)據(jù)總線是8位，而它的兄弟8086是16位。8088為40條引線、雙列直插式封裝。它們的40條引線排列。

6、8088有最小組態(tài)（單微處理器組成的小系統(tǒng)）和最大組態(tài)（多處理器系統(tǒng)）兩種工作模式，大部分引腳在兩種組態(tài)下功能是一樣的，只有8根引腳的名稱及功能不同（24腳31腳）。（2）原理圖設(shè)計(jì)圖 3.1.1 8088電路原理圖 （3）8088管腳連接介紹 1. d0d7數(shù)據(jù)線連接8255a接口芯片的pa0pa7口；2. a0,a1地址線連接8255a地址線a0,a1；3. a2a19通過(guò)邏輯器和8255a的cs連接； 4. ior,iow連接8255a的wr,rd； 5. reset連接8255a的reset； 6. clk接為標(biāo)準(zhǔn)的4.77mhz； 7. 8088為最小模式下。3.1.2 并行接口模塊

7、(1)8255a的功能簡(jiǎn)介1. 8255a內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255a芯片是一個(gè)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(gè)8位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)總路線緩沖器。2. 8255a主要的外部引腳圖3.1.2a8255a引腳圖pa7pa0：a口的8條io線。8條線只能同時(shí)作為輸入或輸出，不能分開(kāi)使用，可設(shè)置成雙向口，也只有a口允許這樣做。pb7pb0：b口的8條io線。不可以設(shè)置成雙向口，其它和a口一樣。pc7pc0：c口的8條io線。不可以設(shè)置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，

8、這兩組可以任意設(shè)置為輸入或輸出。除了作為獨(dú)立的io線外，c口還經(jīng)常為a口、b口服務(wù)，配合a口、b口作聯(lián)絡(luò)線使用。a1、a0：端口地址選擇信號(hào)。用于選擇8255a的3個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制口。當(dāng)a1a0=00時(shí)，選擇端口a；為01時(shí)，選擇端口b；為10，選擇端口c；為11時(shí)，選擇控制口。3. 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(yīng)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。4. 8255a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

9、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1 輸入 表 1(2)原理圖設(shè)計(jì)圖 3.1.2 b 8255a系統(tǒng)原理圖（3）8255a管腳連接介紹8255a的d0d7接8088的d0d7；a口pa0pa7接三片八段led顯示器； b口接adc0809的八個(gè)數(shù)據(jù)口。c口的pc0pc2作為三片led的片選。c口的pc5pc7和adc0809的ale start、enable、eoc相連。當(dāng)eoc為高電平時(shí)表示轉(zhuǎn)換完成，cpu可以從數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)。cpu通過(guò)8255a給start一個(gè)正脈沖，是adc0809開(kāi)始工作。protel原理圖中用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接

10、。（4）8255a的各個(gè)口地址 圖 3.1.2c 8255a地址由原理圖圖 3.1.1，圖 3.1.2 b和圖 3.1.2c可知： 8255a的pa口地址為：0000h；pb口地址為：0001h；pc口地址為：0002h；控制口地址為：0003h。3.1.3 a/d轉(zhuǎn)換模塊（1） adc0809的功能簡(jiǎn)介adc0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的cmos工藝8通道，8位逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地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。首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器

11、。start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖剑甘綼/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)oe輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。(2)原理圖設(shè)計(jì)圖 3.1.3 adc0809與系統(tǒng)連接原理圖（3）adc管腳連接介紹in0連接傳感器，為模擬信號(hào)輸入端。add-a,add-b,add-c全部接地，表示選中模擬信號(hào)輸入端in0。eoc接8255a的pc7，當(dāng)eoc為高電平時(shí)表示轉(zhuǎn)換完成，cpu可以從數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)。(4) ad590傳感器電路 圖3.

12、1.4 ad590傳感器連接電路此電路可以將溫度傳感器輸出的電流值，經(jīng)過(guò)調(diào)整可以得到100mv/。3.1.4 顯示模塊（1）8段led管腳原理圖（2）8段led與8255a的連接led的ah分別與8255a的pa0pa7相連。采用共陰極連接方法。用8255a的pc0、pc1、pc2分別控制3片led的選通。3.2 總硬件設(shè)計(jì)圖 圖 3.2 系統(tǒng)總原理圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 程序流程圖 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。 （1） 總流程圖 數(shù)據(jù)采集采集成功？量化編碼轉(zhuǎn)化為非壓縮bcd碼顯示led結(jié)束yn （2） 數(shù)據(jù)采集程序流程圖 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換讀入eoc值eoc=1

13、?n y轉(zhuǎn)換完成讀入量化信號(hào)恢復(fù)初始化（3）溫度顯示程序流程圖 取操作數(shù)碼型轉(zhuǎn)換 位選led取led對(duì)應(yīng)段碼led段碼輸出延時(shí)4.2 源程序與相應(yīng)注解data segment buf1 db ？buf2 db ？buf3 db ？buf4 db ？led db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhdata endscode segment assume cs:code ds:datainit_8255 proc near ;初始化8255 mov dx,0003h mov al,8ah out dx,al retinit_8255 endpstart:

14、 mov ax,seg data mov ds,ax mov si,offset data lea di,buf1 lea si,led call init_8255again: mov dx,0002h mov al,08h out dx,al mov al,00h out dx,al nop mov dx,0002hcaiji :in al,dx test al,80h jz caiji mov dx,0001h in al, dx ；從b口讀入adc0809的8位二進(jìn)制數(shù) and ax,00ffh mov bl,5 ；將8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換位模擬量，即電壓 div bl imul bl ；

15、將模擬電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)溫度，al中放的是商，ah放的是余數(shù) mov buf1,ah ；將余數(shù)放入buf1中 mov buf2 ah add buf1,buf2 ；生成溫度的小數(shù)位 and ax,00ffh div ax ,0ah ；此時(shí)al中放的是商，即十位，ah中放的是余數(shù)，即個(gè)位數(shù) mov buf3,al mov buf4,ah l1: lea si ,led add si,buf3 ;找到高位相應(yīng)led段碼mov dx,0002h mov al,01h ;選通pc0口使第一個(gè)led顯示高位段碼out dx,almov dx,0000h; mov al,siout dx,al ;顯示相應(yīng)的段

16、碼call delayl2: lea si, led ;讓si回到首地址add si,buf4 ;找到個(gè)位相應(yīng)led段碼 mov dx,0002hmov al,02hout dx,almov dx,0000h ；顯示相應(yīng)的段碼mov al,siadd al,80h ；驅(qū)動(dòng)個(gè)位和小數(shù)點(diǎn)out dx,alcall delayl3: lea si, led ;讓si回到首地址 add si,buf1mov dx,0002h mov al,04h out dx,al mov dx,0000h mov al,si out dx,al call delayl4: jmp caiji ;循環(huán)檢測(cè)溫度 exi

17、t:mov ah,4ch int 21hdelay proc near mov cx,1000delay1:loop delay1 repcode endsend start 第五章 收獲、體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)掌握了微機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟,可編程并行接口接口芯片8255a，adc0809和led的用法，掌握了匯編,程序的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)需要熟練掌握匯編語(yǔ)言，熟悉可編程并行接口接口芯片8255a,adc0809,內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳和功能，熟悉led顯示器的結(jié)構(gòu)及譯碼方式。在編程方面，由于剛剛接觸匯編語(yǔ)言，對(duì)匯編語(yǔ)言的邏輯算法的指令不是非常熟悉，所以在編程當(dāng)中遇到很大的困難。比如在從adc0809中獲取的操作數(shù)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值。這里需要很巧的邏輯運(yùn)算，而匯編語(yǔ)言不像c語(yǔ)言那樣可以直接將表達(dá)式寫入便可直接計(jì)算，匯編里的除法還需考慮余數(shù)，進(jìn)位等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)我們的討論和驗(yàn)證，最