1、微機(jī)原理專業(yè)課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)姓名： 黃濤 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 09電信2班 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)院： 電氣與信息工程學(xué)院 江蘇科技大學(xué)張家港校區(qū)2012年6月目 錄一 理論部分21課題要求與內(nèi)容22 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)23 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3二 實(shí)踐部分41 系統(tǒng)硬件原理簡(jiǎn)介42 系統(tǒng)硬件調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決措施83 系統(tǒng)軟件8 軟件設(shè)計(jì)810三 附錄11數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)一 理論部分 1 課題要求與內(nèi)容基本要求：（1） 使用AD0809獲取電壓數(shù)據(jù)。（2） 數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上面實(shí)時(shí)顯示。（3） 通過按鍵設(shè)置采樣時(shí)間，比如60秒采集一次。（4） 采樣時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束后產(chǎn)生

2、中斷，采集電壓數(shù)據(jù)。附加要求：（1） 通過串口在PC上的串口調(diào)試助手顯示實(shí)時(shí)電壓信號(hào)。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本電路采用模塊化設(shè)計(jì),主要由A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊和LED顯示模塊組成.被測(cè)電壓基準(zhǔn)電壓源積分RC元件3 12位 A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器顯示電路字位驅(qū)動(dòng)電路VREF圖 1 數(shù)字電壓表原理框圖框圖功能說明基準(zhǔn)電源：提供A/D轉(zhuǎn)換參考電壓，基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定性是影響轉(zhuǎn)換精度的主要因素。A/D電路：A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心部件，由它完成模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的任務(wù)。譯碼驅(qū)動(dòng)電路：將二-十進(jìn)制（BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段供LED發(fā)光顯示信號(hào)。顯示電路：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，即A/D轉(zhuǎn)

3、換結(jié)果。積分RC元件：通過對(duì)RC元件的選取，控制測(cè)量量程。字位驅(qū)動(dòng)電路：根據(jù)A/D器上DS4DS1端的位選信號(hào)，控制顯示部分個(gè)、十、百、千位哪一位上進(jìn)行顯示。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本電路采用模塊化設(shè)計(jì),主要由A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊和LED顯示模塊組成（）。控制模塊 LED顯示模塊計(jì)數(shù)器 中斷請(qǐng)求與響應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊外部電壓圖2 系統(tǒng)總體硬件框圖設(shè)計(jì)的基本思想和順序利用0809采集電壓數(shù)據(jù)，將模擬電壓信號(hào)數(shù)字電壓信號(hào)。8255通過I/O控制兩位數(shù)碼管顯示 采集電壓值。8254設(shè)置采樣頻率。8359設(shè)置中斷。基本思路：當(dāng)?shù)蕉〞r(shí)時(shí)間時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào)，進(jìn)入中斷采集電壓數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后保存到內(nèi)存空間里，

4、返回主程序后在數(shù)碼管上顯示。二 實(shí)踐部分(一) 系統(tǒng)硬件原理簡(jiǎn)介1 模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器ADC0809 概述ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。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(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。 主要特性1) 8路輸入通道，8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 2) 具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s 4) 單個(gè)5V電源供電 5) 模擬輸入電壓范圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6) 工作溫度范圍為-4085攝氏度 7) 低功耗，約15mW。圖3 ADC0809引腳圖2 可編程中斷控制器82

5、59A 概述 8259A是專門為了對(duì)8085A和8086/8088進(jìn)行中斷控制而設(shè)計(jì)的芯片，它是可以用程序控制的中斷控制器。單個(gè)的8259A能管理8級(jí)向量?jī)?yōu)先級(jí)中斷。在不增加其他電路的情況下，最多可以級(jí)聯(lián)成64級(jí)的向量?jī)?yōu)先級(jí)中斷系統(tǒng)。8259A有多種工作方式，能用于各種系統(tǒng)。各種工作方式的設(shè)定是在初始化時(shí)通過軟件進(jìn)行的。 在總線控制器的控制下, 8259A引腳圖圖4 8259A引腳圖 主要功能 在有多個(gè)中斷源的系統(tǒng)中，接受外部的中斷請(qǐng)求，并進(jìn)行判斷，選中當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求，再將此請(qǐng)求送到CPU的INTR端；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷并進(jìn)入中斷子程序的處理過程后，中斷控制器仍負(fù)責(zé)對(duì)外部中斷請(qǐng)求的管理

6、。3 并行接口8255A3.1 概述Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路（Programmable Peripheral Interface)簡(jiǎn)稱 PPI，型號(hào)為8255（改進(jìn)型為8255A及8255A-5），具有24條輸入/輸出引腳、可編程的通用并行輸入/輸出接口電路。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。 8255A工作方式l 方式0：基本輸入輸出方式適用于無(wú)條件傳送和查詢方式的接口電路l 方式1：選通輸入輸出方式適用于查詢和中斷方式的接口電路l 方式2：雙向選通傳送方式適用于與雙向傳

7、送數(shù)據(jù)的外設(shè)適用于查詢和中斷方式的接口電路 8255A引腳圖圖5 8255A引腳圖4 數(shù)碼管 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 (a)七段式LED (b) 共陽(yáng)極LED (c) 共陰極LED圖6七段式LED顯示部件數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極

8、為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。5 計(jì)數(shù)器Intel8254 概述8254 芯片是一款使用十分廣泛的可編程定時(shí)，計(jì)數(shù)芯片，其主要功能是定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能。是8253的改進(jìn)型，比8253具有更優(yōu)良的性能。與大多數(shù)微處理器兼容;技術(shù)頻率從支流到10MHz;有6種可編程計(jì)數(shù)器方式;3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器,二進(jìn)制或十進(jìn)制(BCD)計(jì)數(shù);7V. Intel8254的引腳圖與邏輯引腳圖圖7

9、 8254的引腳圖對(duì)8254的編程通常只需注意兩點(diǎn)：先寫控制字，再寫計(jì)數(shù)初值；計(jì)數(shù)初值必須遵循控制字中設(shè)定的格式(只有低字節(jié)或只有高字節(jié)或者先低后高,由RW1,RW0規(guī)定)。只有當(dāng)CPU向8254 控制字寄存器寫入控制字后,即對(duì)其初始化之后, 8254 才能正常地工作。寫入控制字后,所有控制邏輯電路將立即復(fù)位,輸出端OUT立即進(jìn)入初始狀態(tài)。接著向計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值寄存器中寫計(jì)數(shù)初值，在寫入初值后, 需要經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘脈沖后, 計(jì)數(shù)器才開始在脈沖下降沿進(jìn)行減1計(jì)數(shù)。通常在時(shí)鐘脈沖的上升沿時(shí)，門控信號(hào)GATE被采樣。當(dāng)A1,A0=11時(shí)，控制字寄存器被選擇，控制字寄存器中的SC1,SC0則決定著(0

10、2)計(jì)數(shù)器中哪個(gè)會(huì)被選中以寫計(jì)數(shù)初值。2 系統(tǒng)硬件調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決措施實(shí)驗(yàn)中,.(1)連接好電路圖后運(yùn)行程序數(shù)碼管顯示不太穩(wěn)定.重新檢查電路,發(fā)現(xiàn)有些導(dǎo)線接觸不良甚至損壞,更換損壞導(dǎo)線重新運(yùn)行程序直至數(shù)碼管顯示穩(wěn)定.(2)連接好電路后發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)電位器數(shù)碼管顯示不改變。首先檢查整個(gè)電路，發(fā)現(xiàn)電路正常；轉(zhuǎn)而檢查程序是否有問題，發(fā)現(xiàn)有個(gè)子程序參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，設(shè)置了錯(cuò)誤的終端屏蔽端口。糾正之后重新連接中斷部分電路之后運(yùn)行程序，發(fā)現(xiàn)當(dāng)調(diào)節(jié)電位器之后，在一個(gè)計(jì)數(shù)周期之后，數(shù)碼管的顯示值會(huì)變化電路正常。3 系統(tǒng)軟件 軟件設(shè)計(jì)1、整個(gè)程序源代碼包括定義數(shù)據(jù)段，定義代碼段、子程序及主程序內(nèi)容。子程序中包括延時(shí)

11、子程序、中斷服務(wù)子程序及8259A初始化主程序。2、A / D轉(zhuǎn)換器從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束需要一定時(shí)間。為了得到正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須在轉(zhuǎn)換結(jié)束之后才能去讀取數(shù)字量，這就是時(shí)間配合。常用三種方法實(shí)現(xiàn)時(shí)間配合，有：延時(shí)等待法、查詢法和中斷法。中斷法是當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束，用轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)向CPU提出中斷請(qǐng)求，CPU相應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)子程序中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。3、此次設(shè)計(jì)中我使用的是中斷法。將ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束指示引腳EOC輸出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，送中斷控制器8259A，占用一個(gè)終端類型號(hào)n，在中斷服務(wù)程序里讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。4、A / D轉(zhuǎn)換中IN0單極性輸入電壓與轉(zhuǎn)換后數(shù)字的關(guān)系為N=

12、（輸入電壓/參考電壓）*2565、經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量是八位二進(jìn)制數(shù)，通過以下程序轉(zhuǎn)換為原始電壓值MOV BL,0C4H ;乘以5/256*10000=196 MUL BL ;AX=AL*BL，得16位結(jié)果 PUSH AX ;壓棧，存入結(jié)果 MOV BX,0001H POP AX MUL BX ;將AX擴(kuò)展為32位，結(jié)果在DX：AX中 MOV BX,64H ;100 DIV BX ;DX：AX/BX，得32位，商在AX中，余數(shù)在DX中 DIV BL ;AX/BL，得16位，商在AL中，余數(shù)在AH中 MOV SI,AL ;整數(shù)部分，結(jié)果放進(jìn)NUM MOV SI,OFFSET NUM ;段

13、碼地址,指向七段碼表 MOV AL,AH MOV AH,00H MOV BL,0AH DIV BL;再除10 MOV SI+1,AL ;AL中為小數(shù)點(diǎn)后第一位 MOV SI+2,AH ;AH中為小數(shù)點(diǎn)后第二位6、通過8255A輸出在三位LED數(shù)碼管上，程序如下：（后兩位同理） MOV AL,SI MOV DI,OFFSET LEDDMAP ;段碼地址,查表,顯示第一位包括小數(shù)點(diǎn) MOV AH,0 ADD DI,AX MOV AL,DI MOV DX,PORTA OUT DX,AL MOV DX,PORTC ;位選 MOV AL,00000100B OUT DX,AL ;選通第一位數(shù)碼管，整數(shù)位

14、 CALL DELAY總程序見附錄一 軟件調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決措施（1）編寫程序時(shí)候有細(xì)微語(yǔ)法錯(cuò)誤，結(jié)合運(yùn)行時(shí)軟件糾錯(cuò)提示，發(fā)現(xiàn)并改正；（2）部分子程序未達(dá)到設(shè)定要求，無(wú)法產(chǎn)生想要的結(jié)果； 整理思路，重新構(gòu)思程序的設(shè)計(jì)，與他人交流，修改程序。（3） 編寫好的程序沒有實(shí)現(xiàn)要求的全部功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過按鍵設(shè)置采樣時(shí)間，只能在程序里面事先設(shè)置好采樣時(shí)間，不可以用小鍵盤設(shè)置并顯示。 最后，由于時(shí)間和精力問題，此功能未能得以實(shí)現(xiàn)。總結(jié): 通過本次課程設(shè)計(jì),使我們加深了對(duì)微機(jī)接口技術(shù)這一門課程的理解,在思路的構(gòu)思,方案的設(shè)定、動(dòng)手操作方面都有較大的提升。還增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。還有，能夠熟練的運(yùn)用T

15、D-PIT+這個(gè)軟件來調(diào)試運(yùn)行已編號(hào)的程序和調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱。更重要的是通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們能夠熟練理解書本上所學(xué)的代碼并運(yùn)用到電路的設(shè)計(jì)中去。這就是理論與實(shí)踐的轉(zhuǎn)變。三 附錄附錄1 參考程序清單;A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)IOY0 EQU 3000H ;片選IOY0對(duì)應(yīng)的端口始地址IOY1 EQU 3040H ;片選IOY0對(duì)應(yīng)的端口始地址AD0809 EQU IOY1 ;AD0809的端口地址MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A口地址MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B口地址MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C口地址MY825

16、5_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址IOY2 EQU 3080H ;片選IOY0對(duì)應(yīng)的端口始地址MY8254_COUNT0 EQU IOY2+00H*4 ;8254計(jì)數(shù)器0端口地址MY8254_COUNT1 EQU IOY2+01H*4 ;8254計(jì)數(shù)器1端口地址MY8254_COUNT2 EQU IOY2+02H*4 ;8254計(jì)數(shù)器2端口地址MY8254_MODE EQU IOY2+03H*4 ;8254控制寄存器端口地址IOY3 EQU 30C0H ;片選IOY0對(duì)應(yīng)的端口始地址MY8259_ICW1 EQU IOY3+00H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的IC

17、W1端口地址MY8259_ICW2 EQU IOY3+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW2端口地址MY8259_ICW3 EQU IOY3+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW3端口地址MY8259_ICW4 EQU IOY3+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW4端口地址MY8259_OCW1 EQU IOY3+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1端口地址MY8259_OCW2 EQU IOY3+00H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW2端口地址MY8259_OCW3 EQU IOY3+00H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW3端口地址INTR_IVADD EQU 01C8H ;INTR對(duì)應(yīng)的中

18、斷矢量地址INTR_OCW1 EQU 0A1H ;INTR對(duì)應(yīng)PC機(jī)內(nèi)部8259的OCW1地址INTR_OCW2 EQU 0A0H ;INTR對(duì)應(yīng)PC機(jī)內(nèi)部8259的OCW2地址INTR_IM EQU 0FBH ;INTR對(duì)應(yīng)的中斷屏蔽字STACK1 SEGMENT STACK DB 256 DUP(?) STACK1 ENDSDATA SEGMENT DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HCUN DB 256 DUP(?) MES DB Press number to set interrupt t

19、ime!,0AH,0DH,0AH,0DH,$ CS_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址的變量IP_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址的變量IM_BAK DB ? ;保存INTR原中斷屏蔽字的變量DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET CUN CALL MY_8259 ;初始化8259，完成設(shè)置 CALL MY_8254 CALL MY_0809 ;第一次采集電壓QUERY: CALL DISPLAY1 ;顯示電壓 MO

20、V AH,1 ;判斷是否有按鍵按下 INT 16H JNZ QUIT ;有按鍵則退出 MOV DX,MY8259_OCW3 ;向8259的OCW3發(fā)送查詢命令 MOV AL,0CH OUT DX,AL IN AL,DX ;讀出查詢字 TEST AL,80H ;判斷中斷是否已響應(yīng) JZ QUERY ;沒有響應(yīng)則繼續(xù)查詢 CALL MY_0809 CALL DISPLAY1 CALL MY_8259 JMP QUERYQUIT: MOV AX,4C00H ;結(jié)束程序退出 INT 21HMY_8254 PROC NEAR MOV DX,MY8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,

21、0B6H ;計(jì)數(shù)器2，方式3 OUT DX,AL MOV DX,MY8254_COUNT2 ;裝入計(jì)數(shù)初值 MOV AL,64H ;100分頻 OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,MY8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,36H ;計(jì)數(shù)器0，方式3 OUT DX,AL MOV DX,MY8254_COUNT0 ;裝入計(jì)數(shù)初值 MOV AL,00H ;18432分頻 OUT DX,AL MOV AL,48H OUT DX,AL MOV DX,MY8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,74H ;計(jì)數(shù)器1，方式0 O

22、UT DX,AL MOV DX,MY8254_COUNT1 ;裝入計(jì)數(shù)初值 ; MOV AH,01H ;INT 21H ;SUB AL,30H MOV AL,08H ;計(jì)數(shù)8秒 OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL RETMY_8254 ENDP MY_8259 PROC NEAR MOV DX,MY8259_ICW1 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW1 MOV AL,13H ;邊沿觸發(fā)、單片8259、需要ICW4 OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW2 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW2 MOV AL,08H OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW4 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW4 MOV AL,01H ;非自動(dòng)結(jié)束EOI OUT DX,AL MOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1 MOV AL,0FEH ;打開IR0屏蔽位 OUT DX,AL RETMY_8259 ENDP MY_0809 PROC NEAR ;采樣 PUSH DX PUSH CX PUSH AX MOV DX,AD0809 ;