电压采集电路设计.doc

1、微型计算机原理课程设计- 1 -目录一、设计目的 .2二、设计内容 .2三、整体设计方案设计 .2四、设计任务 .3五、硬件设计及器件的工作方式选择 .31、硬件系统设计方框图： .32、中断实现：8259A 工作方式选择及初始化 .43、定时功能实现：8253 的工作方式及初始化 .44、数码管显示及 ADC 的数据传输：8255 的工作方式及初始化 .55、模拟电压转换为数字量：ADC0809 的初始化 .56、地址编码实现：74LS138 及逻辑器件 .67、显示功能：数码管显示 .6六、软件设计 .71、主程序流程图 .72、中断子程序 .73、显示子程序 .84、初始化 .98295

2、A 初始化流程图 .98253 初始化流程图 .98255 初始化流程图 .95、程序清单及说明 .10七、本设计实现功能 .13八、元件清单 .14九、所遇问题与小结 .141、问题与解决 .142、小结体会 .15附：系统硬件连线图 .16微型计算机原理课程设计- 2 -一、 设计目的1、 了解和掌握 74LS138、8253、8255A、ADC0809 等可编程接口芯片、中断控制器 8259 以及 LED 显示器的原理和功能；2、 能用上面的接口芯片构建一个简单的系统控制对象；3、 进一步了解计算机得工作原理，接口技术，提高计算机硬件，软件综合应用能力，即对微机原理，接口技术，汇编语言程

3、序设计进行综合训练；4、 掌握接口电路的综合设计与使用。二、 设计内容利用微型计算机原理课程中所学的主要可编程接口芯片74LS138、8253、8255A、ADC0809 和中断控制器 8259 设计一个模拟电压采集电路。采用 ADC0809 设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量送至数码管 LED 指示，采集完 100 个数据后停止采集过程。三、整体设计方案设计首先模拟电压量通过 ADC0809 转换为数字量 D，定时器 8253 计时，计时结束后向 8259A 发出中断请求，CPU 响应中断，接受 8255 的数据量 D，并进行运算。当进行了

4、 100 次数据采集之后，将平均电压通过 8255 送到数码管显示。通过编码器，对器件进行地址选择。微型计算机原理课程设计- 3 -四、设计任务1、 选用 8088CPU 和适当的存储器芯片、接口芯片完成相应的功能。2、 画出详细的硬件连接图。3、 画出各程序的详细框图。4、 给出 RAM 地址分配表及接口电路的端口地址。5、 给出设计思路。6、 给出程序所有清单并加上必要的注释。7、 完成设计说明书。五、硬件设计及器件的工作方式选择1、硬件系统设计方框图：数据总线地址总线控制总线地址线8 08 8数据缓冲器ROM编码器82558259A8253数码管ADC微型计算机原理课程设计- 4 -2、

5、中断实现：8259A 工作方式选择及初始化芯片简要介绍：8 259A 是 专 门 为 了 对 8086/8088 进 行 中 断 控 制 而 设 计 的芯 片 ， 它 是 可 以 用 程 序 控 制 的 中 断 控 制 器 。 单 个 的 8259A 能 管 理 8 级 向 量优 先 级 中 断 。 在 不 增 加 其 他 电 路 的 情 况 下 ， 最 多 可 以 级 联 成 64 级 的 向 量 优先 级 中 断 系 统 。 8259A 有 多 种 工 作 方 式 ， 能 用 于 各 种 系 统 。 各 种 工 作 方 式 的设 定 是 在 初 始 化 时 通 过 软 件 进 行 的 。

6、在 总 线 控 制 器 的 控 制 下 ,8259A 芯 片可 以 处 于 编 程 状 态 和 操 作 状 态 .编 程 状 态 是 CPU 使 用 IN 或 OUT 指 令 对 8259A 芯 片 进 行 初 始 化 编 程 的 状 态 。主要功能：而在本设计中，8259 的主要作用是当 8253 延时完毕之后，让CPU 响应中断，发命令给 8255，接收 ACD0809 的电压信号。 所以，只要开通 8259A 的一路中断（本设计开通了 IR0）即可。工作方式选择：单片 8259AA,上升沿有效,初始化时写入,IR0IR7 的中断号为 08H0FH,一般全嵌套，费缓冲方式 1，正常中断结束

7、，CPU 为 8088,允许 IR0中断，非循环优化级方式，L2L0 无效，不设置 EOI 命令。3、定时功能实现：8253 的工作方式及初始化芯片简要介绍：8 253 内 部 有 三 个 计 数 器 ， 分 别 成 为 计 数 器 0、 计 数 器1 和 计 数 器 2， 他 们 的 机 构 完 全 相 同 。 每 个 计 数 器 的 输 入 和 输 出 都 决 定 于 设置 在 控 制 寄 存 器 中 的 控 制 字 ， 互 相 之 间 工 作 完 全 独 立 。 每 个 计 数 器 通 过 三 个引 脚 和 外 部 联 系 ， 一 个 为 时 钟 输 入 端 CLK， 一 个 为 门 控

8、 信 号 输 入 端 GATE，另 一 个 为 输 出 端 OUT。 每 个 计 数 器 内 部 有 一 个 8 位 的 控 制 寄 存 器 ， 还 有 一 个16 位 的 计 数 初 值 寄 存 器 CR、 一 个 计 数 执 行 部 件 CE 和 一 个 输 出 锁 存 器 OL。频 率 选 择 与 计 算 ： 8253 的 最 高 工 作 频 率 为 2.6MHz， 而 ADC 的 最 高 工作 频 率 为 100KHz（ 100us） ， 所 以 在 选 择 参 考 频 率 fref时 ， 而 且 考 虑 到 程 序运 行 时 的 指 令 的 时 间 ， 参 考 与 计 数 器 所 装

9、 的 数 N 的 乘 积 ： fref*N， 应 远 大 于100us， 可 取 为 1ms。 若 取 参 考 频 率 fref 为 ： 2MHz,则 N 的 取 值 为 ： 十 进 制 的微型计算机原理课程设计- 5 -500（ 01F4H） 。工 作 方 式 选 择 ： 工 作 方 式 2 被 称 作 速 率 波 发 生 器 。 进 入 这 种 工 作 方 式 ，OUTi 输 出 高 电 平 ， 装 入 计 数 值 n 后 如 果 GATE 为 高 电 平 ， 则 立 即 开 始 计 数 ，OUTi 保 持 为 高 电 平 不 变 ； 待 计 数 值 减 到 “1”和 “0”之 间 ， O

10、UTi 将 输 出宽 度 为 一 个 CLKi 周 期 的 负 脉 冲 ， 计 数 值 为 “0”时 ， 自 动 重 新 装 入 计 数 初值 n， 实 现 循 环 计 数 ， OUTi 将 输 出 一 定 频 率 的 负 脉 冲 序 列 ， 其 脉 冲 宽 度 固定 为 一 个 CLKi 周 期 ， 重 复 周 期 为 CLKi 周 期 的 n 倍 。 所 以 当 每 次 计 数 完 毕后 ， OUTi 放 出 一 个 负 脉 冲 ， 用 于 触 发 中 断 。 并 且 由 于 装 数 N 小 于 FFFFH，所 以 只 要 一 个 计 数 器 即 可 。所 以 ， 本 次 设 计 可 选

11、择 计 数 器 0， 工 作 方 式 2， 装 数 N 为 01F4H。4、数码管显示及 ADC 的数据传输：8255 的工作方式及初始化芯片简要介绍：8255 是一 个 并 行 输 入 /输 出 的 LSI 芯 片 ,多 功 能 的 I/O 器件 ,可 作 为 CPU 总 线 与 外 围 的 接 口 。 具 有 24 个 可 编 程 设 置 的 I/O 口 ,即 使3 组 8 位 的 I/O 口 为 PA 口 ,PB 口 和 PC 口 .它 们 又 可 分 为 两 组 12 位 的 I/O口 ,A 组 包 括 A 口 及 C 口 (高 4 位 ,PC4PC7),B 组 包 括 B 口 及 C

12、 口 (低 4 位 ,PC0PC3).A 组 可 设 置 为 基 本 的 I/O 口 ,闪 控 (STROBE)的 I/O 闪 控 式 ,双 向 I/O3 种 模 式 ;B 组 只 能 设 置 为 基 本 I/O 或 闪 控 式 I/O 两 种 模 式 ,而 这 些 操 作 模式 完 全 由 控 制 寄 存 器 的 控 制 字 决 定 。工 作 方 式 ： PA 口 接 数 码 管 的 位 选 ， PB 口 接 ADC0809 的 数 据 线 D0D7， PC 口 接 数 码 管 的 位 选 ， 三 个 接 口 的 工 作 方 式 均 为 方 式 0。5、模拟电压转换为数字量：ADC0809

13、的初始化8 路 输 入 通 道 ， 8 位 A D 转 换 器 ， 即 分 辨 率 为 8 位 。 转 换 时 间 为 100 s。 单 个 5V 电 源 供 电 ， 模 拟 输 入 电 压 范 围 0 5V， 不 需 零 点 和 满 刻 度微型计算机原理课程设计- 6 -校 准 。 ADC0809 的 工 作 过 程 是 ： 首 先 输 入 3 位 地 址 ， 并 使 ALE=1， 将 地 址 存入 地 址 锁 存 器 中 。 此 地 址 经 译 码 选 通 8 路 模 拟 输 入 之 一 到 比 较 器 。 START上 升 沿 将 逐 次 逼 近 寄 存 器 复 位 。 下 降 沿 启

14、动 A D 转 换 ， 之 后 EOC 输 出 信号 变 低 ， 指 示 转 换 正 在 进 行 。 直 到 A D 转 换 完 成 ， EOC 变 为 高 电 平 ， 指 示A D 转 换 结 束 ， 结 果 数 据 已 存 入 锁 存 器 ， 这 个 信 号 可 用 作 中 断 申 请 。 当 OE 输 入 高 电 平 时 ， 输 出 三 态 门 打 开 ， 转 换 结 果 的 数 字 量 输 出 到 数 据 总 线 上 。参 考 电 压 V+为 5V， V-为 0V， 工 作 电 压 为 5V。6、地址编码实现：74LS138 及逻辑器件74LS138 为 38 译 码 器 ， 本 设

15、计 需 要 地 址 选 择 的 器 件 有 3 个 （ 8259A，8255， 8253） ， 所 以 只 要 一 个 74LS138 即 可 。 CPU 的 数 据 传 输 线 A0A3 分 别接 芯 片 的 A0A3， CPU 的 A4A6 分 别 接 74LS138 的 A， B， C， 而 其 他 位 通 过与 门 接 74LS138 的 S3（ S3 为 高 电 平 有 效 ） 。 而 74LS138 的 输 出 Y0 接 8259A， Y1 接 8255， Y2 接 8253。 从 而 得 出 器 件 的 地 址 编 码 如 下 表 ：器件 起始地址8259A 10H8255 20

16、H8253 30H7、显示功能：数码管显示本设计通过两位数码管进行电压大小的显示，其中一位为各位，另一位为小数点后第一位。通过 8255 进行动态显示。微型计算机原理课程设计- 7 -六、软件设计1、主程序流程图开始初始化SUM 与 N 清零显示 VN=100？V=SUM/1002、中断子程序进入中断N=N+1SUM=SUM+D中断返回YN微型计算机原理课程设计- 8 -3、显示子程序显示位为两位，所以把显示的电压扩大 10 倍，则可以显示小数点后的一位：CX=AX*50/256选择低位段选分离低位数:BL=CL-10H送低位数的段选延时选择高位段选分离高位数:BL=CL-10H送高位数的段选

17、延时返回微型计算机原理课程设计- 9 -4、初始化8295A 初始化流程图ICW1,单片 8259A,上升沿有效 ,初始化时写入 ICW4ICW2,IR0IR7 的中断号为 08H0FHICW4,一般全嵌套，费缓冲方式 1，正常中断结束，CPU 为8088OCW1,允许 IR0 中断OCW2，非循环优化级方式，L2L0 无效，不设置 EOI 命令8253 初始化流程图初始化控制器：选择计数器 0，工作方式 2，先写低8 为再写高 8 位给低 8 位赋值给高 8 位赋值8255 初始化流程图工作方式 0，A、C 口输出，B 口输入微型计算机原理课程设计- 10 -5、程序清单及说明DATAS S

18、EGMENTDATA1 DB 3FH,06H,56H,66H,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH;数码管显示向量表SUM DD 00H;数字电压的累加变量N DB 00H;采集数据的次数V DB 00H;显示的数字电压量DATAS ENDSCODES SEGMENTASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSSTART:MOV AX,DATASMOV DS,AXMOV SI,OFFSET DATA1MOV AL,13H;ICW1,单片8259A,上升沿有效,初始化时写入ICW4OUT 10H,ALMOV AL,08H;ICW2,IR0IR7的中断号为08H0FHOUT 11H,ALMOV AL,80H;ICW4,一般全嵌套，费缓冲方式1，正常中断结束，CPU为8088OUT 11H,ALMOV AL,0FEH;OCW1,允许IR0中断OUT 11H,ALMOV AL,00H;OCW2，非循环优化级方式，L2L0无效，不设置EOI命令OUT 10H,ALCLI;关中断，填写中断向量表MOV AX,0MOV ES,AX