基于8086的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)中北大學(xué)

1、word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 并行接口模塊63.1.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊9 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 源程序及其說明14第五章 收獲、體會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)對生產(chǎn)過程及對象的控制，需要將對象的各種測量參數(shù)按照要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計(jì)算機(jī)。經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后再再轉(zhuǎn)換成適合

2、于對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的量。所以在危機(jī)和生產(chǎn)過程之間，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變成數(shù)字信號送入計(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 2微機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺。 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)容及要求以8088

3、 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。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)是不可或缺的。電廠，

4、石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍存在著需要進(jìn)行溫度測量的場合。因?yàn)闇囟仁巧a(chǎn)過程和科學(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)，必須對生產(chǎn)過程的主要參數(shù)，如溫度，壓力，速度等進(jìn)行有效的檢測并控制。其中溫度檢測在生產(chǎn)過程中占有相當(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)測系統(tǒng)A/D采用ADC0809.系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溫度信號的采集，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，并在LED上顯示當(dāng)前的溫度值。當(dāng)溫度信號改變時(shí)，LED顯示的值也隨之改變。2.2 原理框圖溫度傳感器LED顯示

5、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)溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前的溫度。模擬現(xiàn)場一個(gè)點(diǎn)的溫度巡回檢測，溫度范圍0-51攝氏度。3.1.1 8088主控模塊18088的功能簡介： 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。8088有最小組態(tài)單微處

6、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，大局部引腳在兩種組態(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 8088電路原理圖 38088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(1)8255A的功能簡介1. 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)825

7、5A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，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

8、還經(jīng)常為A口、B口效勞，配合A口、B口作聯(lián)絡(luò)線使用。A1、A0：端口地址選擇信號。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：根本的輸入輸出方式。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001 方式11x 方式20 輸出1 輸入0 輸出1 輸入0方式

9、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 b 8255A系統(tǒng)原理圖38255A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8255A給START一個(gè)正脈沖，是ADC0809開始工作。PROTEL原理圖中用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號連接。48255A的各個(gè)口地址 圖 3.1.2c 8255A地址由原理圖圖 ，圖 3

10、.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的功能簡介ADC0809是美國國家半導(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通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個(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擬器。START上升沿將逐次逼近存放器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)

11、換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門翻開，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 ADC0809與系統(tǒng)連接原理圖3ADC管腳連接介紹IN0連接傳感器，為模擬信號輸入端。ADD-A,ADD-B,ADD-C全部接地，表示選中模擬信號輸入端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 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)過調(diào)整可以得到100mv/。 顯示模塊18段LED

12、管腳原理圖28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=1N Y轉(zhuǎn)換完成讀入量化信號恢復(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對應(yīng)段碼LED段碼輸出延時(shí)4.2 源程序與相應(yīng)注解D

13、ATA 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: MOV AX,SEG DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET DATA LEA DI,BUF1 LEA SI,LED CALL IN

14、IT_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 ； 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,BU

15、F2 ；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

16、 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)檢測溫度 EXIT:MOV AH,4CH INT 21HDELAY PROC NEAR MOV CX,1000DELAY1:LOOP DELAY1 REPCODE ENDSEND START 第五章 收獲、體會通過本次課程設(shè)計(jì)掌握了微機(jī)系統(tǒng)的開發(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言，對匯編語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。比方在從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，而匯編語言不像c語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