微机课程设计之数据采集系统

1、中北大学微机原理课程设计说明书微机原理及接口微机原理及接口 技术课程设计书技术课程设计书学院：信息与通信工程学院学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器专业：测控技术与仪器 班级：班级：xxxxxx 学号：学号：xxxxxx 姓名：姓名：xxxxxx 指导教师：指导教师：xxxxxx中北大学微机原理课程设计说明书目录 1、摘要 .2 2、总体方案设计 .2 2.1 设计目的.2 2.2 设计任务与要求.2 2.3 设计方案.3 3、硬件原理图设计设计 .3 3.1 总设计图说明.3 3.2 各子硬件图说明.43.2.1 原理图所用芯片介绍.43.2.2 各子硬件电路说明.9 4、程序设计 .13 4.1 程序流程图.144.2 程序设计说明.14 5、课程设计收获与心得体会 .17 6、参考文献 .18 7、附录 .19中北大学微机原理课程设计说明书一、摘要一、摘要本次课程设计，主要是了解可编程外围芯片 8255 的工作原理，以及学会对 ADC0809 和 8255 芯片的应用和设计技术。对微型计算机基本的系统结构、对微型计算机硬软件的工作原理有个整体的认识。学习和掌握计算机中常

2、用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。二、总体设计方案二、总体设计方案2.12.1设计目的设计目的1)进一步建立微机系统的概念，加深对系统的理解和认识，培养学生应用微型计算机解决实际问题的能力；2)进一步学习和掌握汇编语言程序的编写和应用的方法，通过较大规模程序的编写，提高编写汇编语言程序的水平和学习程序调试方法。3)进一步熟悉微机最小系统的构成及常用接口芯片的使用，提高系统设计的能力。2.22.2 设计任务和要求设计任务和要求设计内容：以 8088cpu 为核心设计一个采集系统，系统可以实现一路模拟电压信号进行采集，已知该电压信号的电压范围是0255mv，选用 adc0809 作为 AD 转换器，系统中有三位显示器显示所采集到电压的毫伏数。中北大学微机原理课程设计说明书设计要求：1)画出电路原理图，说明工作原理2)编写一个实现对输入模拟电压进行转换并在 LED 显示

3、器显示当前采集数据的数字量程序2.32.3 设计方案设计方案数据采集系统的设计，要求使用微型计算机的最小系统，且具有 1 路的输入，输入信号在 0255mV,而且采用数码管显示输入（显示 10 进制的结果） 。因此我们采用以下的设计方案：ADC0809 是将各种被测的量转换成为模拟量（电压）作为输入，经过一级放大器的放大，将电压放大至 AD 转换模块，可以识别的范围，在将 AD 转换的输出，用数码管显示出来（显示的结果为 10 进制数） ，且将 AD 转换的输出接入到并行接口 8255，再将并口的输出接入的系统的总线，也就是对并口 8255 的相应的输入进行存储。当完成存储之后将会 CPU 将存储的数据再通过 8255 显示在数码管上，这个流程一直循环。三、硬件原理图设计设计三、硬件原理图设计设计3.13.1 总硬件设计图说明总硬件设计图说明本设计以 8088 为核心，以存储器、总线、接口电路、外设为要素构成了一个最小系统。其中存储器用到了 2764 和 6264 芯片，2764 是EPRAM，用来存储数据。6264 是 ROM 芯片，用来存储程序。接口电路采用 8255 芯片，这时一

4、个可编程并行接口，采集电压信号采用了ADC0809，这是一个逐位逼近型 8 位单片 A/D 转换芯片，8088 的三大总线利用 8282 锁存器锁存信号，外设是三个数码管电路，显示电中北大学微机原理课程设计说明书压信号，另外 8088 与 0809 的时钟信号由 8282 来提供。总硬件设计图见附录。3.23.2 各子硬件图说明各子硬件图说明1 1 首先介绍原理图所用到的芯片：首先介绍原理图所用到的芯片：（1 1）、）、808880888088 是一个 Intel 以 8086 为基础的微处理器，拥有 16 位元暂存器和 8 位元外部资料总线。 引脚功能略（2 2）、）、825582558255 是一个可编程并行接口芯片，管脚如图1 1、82558255 的主要引脚功能的主要引脚功能 CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时 ,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许 8255 与 CPU 进行通讯;/CS=1 时,8255无法与 CPU 做数据传输. 中北大学微机原理课程设计说明书RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时 ,即/RD=0 且/CS=0 时,允许 8255 通过数据总

5、线向 CPU 发送数据或状态信息，即 CPU 从 8255 读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时 ,即/WR=0 且/CS=0 时,允许 CPU 将数据或控制字写入 8255。 A0,A1:地址选择线,用来选择 8255 的 PA 口,PB 口,PC 口和控制寄存器. （3 3）、）、ADC0809ADC0809ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道，8 位逐次逼近式 A/D 转换器。1 1、主要引脚功能：、主要引脚功能： ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换） 。 EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平） 。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当 A/D 转换结束时，中北大学微机原理课程设计说明书此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 2 2、ADC0809ADC0809的工作过程的工作过程首先输入

6、 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。转换数据的传送 A/D 转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认 A/D 转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。(4)(4)、82828282图 3_4 是地址锁存器 8282 芯片的管脚功能和真值表。8282 有8 位信号输入管脚 DI7DI0和 8 位三态信号输出管脚 DO7DO0； OE#为输出允许信号，低电平有效；STB 是锁存信号。下降沿有效。（5 5）、）、82848284时钟发生器 8284 是为 8086/8088 设计的时钟发生器/驱动器。中北大学微机原理课程设计说明书在 8284 中，除具有时钟信号产生电路外，还有 RESET 复位信号

7、和READY 准备就绪信号同步控制电路。这些电路分别向 8086/8088 系统提供时钟信号 CLK，以及被 CLK 同步的复位信号 RESET 和准备就绪信号 READY。如图-3 所示（6 6）、）、62646264Intel 6264 的容量为 8KB，是 28 引脚双列直插式芯片，采用 CMOS工艺制造 1 1、主要引脚功能：、主要引脚功能： OE（output enable）：读出允许信号，输入，低电平有效。 WE（write enable）：写允许信号，输入，低电平有效。 CS（chip enable）：片选信号 1，输入，在读/写方式时为低电平。CS2（chip enable）：片选信号 2，输入，在读/写方式时为高电平。中北大学微机原理课程设计说明书2 2、62646264的工作过程的工作过程Intel 6264 的操作方式由, CE1 , CE2 的共同作用决定 写入：当和为低电平，且和 CE2 为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线 D7D0 写入被选中的存储单元。 读出：当和为低电平，且和 CE2 为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线

8、D7D0 上。 保持：当为高电平，CE2 为任意时，芯片未被选中，处于保持状态，数据线呈现高阻状态。 （7 7）、）、276427642764 是 8K*8 字节的紫外线镲除、电可编程只读存储器。1 1、27642764 主要引脚的含义主要引脚的含义: :中北大学微机原理课程设计说明书1 OE：输出允许信号。低电平有效。当该信号为 0 时，芯片中的数据可由 D0D7 端输出。2 CE：选片信号。低电平有效。当该信号为 0 时表示选中此芯片。3 PGM:编程脉冲输入端。对 EPROM 编程时，在该端加上编程脉冲。读操作时该信号为 1。(8)(8)、82868286（引脚图如下）（引脚图如下）8286 具有两组对称的数据引线 A7A0和 B7B0， 为双向的输入输出线，三态。OE#是输出允许信号，输入，低电平有效。当 OE#为高电平时，A7A0和 B7B0输出高阻。T 端则控制数据传送方向，T=1， 表示数据从 A 流向 B，T=0，表示数据从 B 流向 A。 因此，只需将 8086 的数据线连接 8286 的 A 组端口， 8086 的数据使能连接8286 的 OE#， 8086 的数据

9、发送接收控制 DT/R#连接 8286 的数据传送方向控制端 T，便实现了 8086 和数据驱动器的连接。、各子硬件电路说明：、各子硬件电路说明：首先给各个芯片分配的地址RAM276470000H71FFFHROM62643E000H3FFFFH中北大学微机原理课程设计说明书8255AA 口00378H1.B 口00379H2.C 口0037AH3.控制字0037BH一、存储器一、存储器这是存储器电路，其中 6264 存储程序，2764 存储数据，这在程序里定义，它们的地址分别为 3E000H3FFFFH，70000H71FFFH。当程序从 cpu 里写入 6264 时，/WR 变为低电平，使 6264 的/WE 有效，允许写入数据。当 cpu 执行程序时从 6264 中读出数据，将使/RD 有效，即/OE 有效，这样 CPU 才能读出数据。2764 与此类似。2 2、接口电路与外设接口电路与外设中北大学微机原理课程设计说明书接口电路采用 8255，adc0809 从外面读取电压值，处理完后从D0D7 送出数据，0809 采用脉冲启动的方式，将 START 和 EOC 取反连接在一起,当转换结束后下一轮转换马上开始，这样就实现了一直采集数据的功能。我们只读一路端口的值，所以将ADD、ADDB、ADDC 都置为 0，这样从 IN0 读取数据。为了不影响信号的输入，将其他输入口接地。根据 0809 的指标，可知道其量化间隔为 delta=Vmax/(2n-1)=2

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