微機原理課程設(shè)計---鍵控數(shù)據(jù)采集及數(shù)值顯示電路設(shè)計

1、<p><b>　　信息科學(xué)與工程學(xué)院</b></p><p><b>　　自動化系</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告書</b></p><p>　　課程名稱： 微機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 </p><p>　　班 級： 自動化090

2、1班 </p><p>　　設(shè)計題目：鍵控數(shù)據(jù)采集及數(shù)值顯示電路設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　按不同的數(shù)字鍵（0、1、2、3、4、5、6、7）采集0809相應(yīng)數(shù)據(jù)通道的模擬量，并在LED數(shù)碼管上顯示值。設(shè)定輸入模擬量在0—5V范圍內(nèi)，顯示值在0—255范圍內(nèi)。</p>

3、<p><b>　　具體要求：</b></p><p>　　1.畫出連接線路圖或功能模塊引腳連接圖。</p><p>　　2.采用8088CPU作主控制器，0809作A/D轉(zhuǎn)換器，采用直接地址譯碼方法，給各芯片分配地址，選取芯片中必須包含有8255。</p><p>　　3.采用3個共陰極型LED動態(tài)顯示，只需顯示0—255范圍內(nèi)的值

4、。 </p><p><b>　　題目分析：</b></p><p>　　可實現(xiàn)的功能：由鍵盤輸輸入0至7數(shù)字，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道，在LED數(shù)碼管</p><p>　　上顯示出轉(zhuǎn)化后的三位模擬量。當(dāng)選定某一通道后，改變變電位器后，LED顯</p><p><b>　　示的數(shù)據(jù)隨之改變。</b><

5、;/p><p>　　設(shè)計思路：將低三位數(shù)據(jù)線A0，A1, A2與ADC0809的ADDA,ADDB,ADDC分別連</p><p>　　接，一輸入數(shù)據(jù)的低三位作為選通信號。這樣剛好可以與ADC0809的八選通</p><p>　　信號對應(yīng)。然后將ADC0809的數(shù)據(jù)線與8255的PB端口相連，把采集的信號</p><p>　　寫到8255中，從P

6、A端口寫到數(shù)據(jù)總線，通過數(shù)據(jù)總線，把8255存放的采集</p><p>　　信號經(jīng)轉(zhuǎn)化后送入74LS273，以驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示對應(yīng)的轉(zhuǎn)化位。</p><p><b>　　總體設(shè)計思路圖：</b></p><p>　　電路設(shè)計：可以分為幾個部分：</p><p>　　1.數(shù)據(jù)通道選擇輸入模塊，</p>&

7、lt;p>　　2.信號采集與轉(zhuǎn)化模塊</p><p>　　3.中央數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)字顯示模塊</p><p>　?。ň唧w電路設(shè)計圖見附錄一）</p><p>　　軟件設(shè)計：軟件設(shè)計主要是結(jié)合硬件電路，對相應(yīng)端口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出。</p><p>　　1.鍵盤輸入的是0至7的ASCⅡ碼 ，故需對其轉(zhuǎn)化，取第三位。</p>&

8、lt;p>　　2.ADC0809的啟動及通道選擇。</p><p>　　3.采集信號寫到8255的PB端口。</p><p>　　4.LED數(shù)碼管的位碼，段碼編寫及74LS273的控制。</p><p>　?。ǔ绦蛄鞒虉D見附錄二，源程序見附錄三）</p><p>　　各部分電路具體實現(xiàn)：</p><p>　　數(shù)據(jù)

9、通道選擇輸入模塊</p><p><b>　　輸入模塊電路圖：</b></p><p>　　由于鍵盤輸入的0至7與ADC0809的IN0至IN7可以直接聯(lián)系起來，即輸入多少就相應(yīng)的選通對應(yīng)的采樣輸入通道。因此，可以把輸入數(shù)的轉(zhuǎn)化成選通控制端ADDA,ADDB,ADDC可識別的信號，直接將數(shù)據(jù)總線的低三位A0，A1，A2與選通控制端直接連起來就行了。對鍵盤輸入數(shù)據(jù)的存儲

10、可用系統(tǒng)9號功能調(diào)用。鍵盤輸入存的內(nèi)存的是ASCⅡ碼，故需要將其進(jìn)行取低位操作。</p><p>　　8088的地址線經(jīng)74LS138譯碼器譯碼后，可引出外作為其他芯片的選通信號。ADC0809的啟動就可以通過PS0的輸出信號來實現(xiàn)。</p><p><b>　　相應(yīng)程序：</b></p><p>　　LEA DX, TEXT ；9號功能調(diào)

11、用，提示輸入所選通道</p><p><b>　　MOV AH,9</b></p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV AH,1 ；1號功能調(diào)用，將輸入的數(shù)據(jù)存入到AL中</p><p><b>　　INT 21H</b>&

12、lt;/p><p>　　AND AL,0FH ;取低三位</p><p>　　MOV DX,380H ； 380為ADC0809的片選地址，啟動轉(zhuǎn)換</p><p>　　OUT DX,AL ; 選擇對應(yīng)的通道</p><p>　　2.信號采集與轉(zhuǎn)化模塊</p><p>　　信號采集與轉(zhuǎn)化模

13、塊電路圖：</p><p>　　數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)化部分，主要用的芯片是ADC0809。ADC0809是逐次逼近型8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有八路模擬量（電壓）輸入通道，經(jīng)芯片內(nèi)部的多路開關(guān)切換，選擇其中的一路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 。ADC0809與系統(tǒng)的接口包括兩個輸出口和一個輸入口，第一個輸出口用于控制芯片內(nèi)部的模擬通道選擇，CPU輸出的通道地址從ADC0809的引腳ADDA、ADDB、ADDC輸入，并利用ALE信號觸發(fā)鎖存；第二

14、個輸出口是啞元，用以觸發(fā)ADC0809的引腳START啟動轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809的引腳EOC會產(chǎn)生一個高電平的狀態(tài)信號，該信號用于檢測，也可用于申請中斷。隨后，CPU可以從ADC0809的引腳D0-D7輸入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　模擬通道選擇已在輸入模塊中介紹了。當(dāng)數(shù)據(jù)采集通道選定后，經(jīng)過延時確保轉(zhuǎn)</p><p>　　換完成后，將管腳EOC和職位高電平。當(dāng)管腳EO

15、C變?yōu)楦唠娖綍r，并且管腳ENABLE</p><p>　　有效時即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出。在調(diào)節(jié)電位器，改變輸入量的大小時，模擬轉(zhuǎn)化的數(shù)值也將隨之改變。在本電路中，通過對端口PC0和端口PC1置位電平來控制轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的輸出。</p><p><b>　　相應(yīng)程序：</b></p><p>　　MOV AX,50000 ； 延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束&

16、lt;/p><p>　　WT: DEC AX</p><p><b>　　JNZ WT</b></p><p>　　MOV DX,393H ；393為控制字寄存器的端口地址</p><p>　　MOV AL,80H ；方式選擇字</p><p>　　OUT DX,AL<

17、/p><p>　　MOV AL,1 ；PC0的置位字</p><p>　　OUT DX,AL ;將ADC0809的EOC改為高電平</p><p>　　MOV AL,03H ;將PC1置位，使9號管腳ENABLE有效， </p><p>　　OUT DX,AL ；允許數(shù)據(jù)輸出</p&g

18、t;<p>　　3.中央數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)字顯示模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)處理模塊電路圖：</p><p>　　這個部分所用的主要芯片是8255。8255是并行通信接口芯片，其基本功能以</p><p>　　并行的方式在系統(tǒng)總線與I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。8255A共有三個I/O端口，其</p><p>　　中A口和B口J均為8

19、位，而C口既可以作為8位端口，又可以分成兩個4位端</p><p>　　口。8255共有3種不不同的工作方式，方式0為基本的I/O方式，方式1為選通</p><p>　　I/O方式，方式二為雙向I/O方式。端口A可以選擇方式0、1、2，端口B、C</p><p>　　可以選擇方式0、1，而端口C首先要按照端口A和B的工作方式提供相應(yīng)的聯(lián)</p><

20、;p>　　絡(luò)線，剩余部分則只能按照方式0工作。A口和B口的輸入輸出都具有數(shù)據(jù)鎖存</p><p>　　的功能，C口輸出有鎖存能力，而輸入沒有鎖存能力。</p><p>　　8522在這里的作用是將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)PB端寫入，并從PA段讀出至內(nèi)存。所以，PA,PB,PC三端口均工作在0方式，端口PA和PC用于輸出,端口PB用于輸入。三</p><p>　　端口的選

21、擇用地址總線A0，A1決定，A1A0=00時,對端口PA操作，A1A0=01時，對端口PB操作，A1A0=10時,對端口PC操作.讀寫操作由與IOR和IOW分別相連的RD和WR來控制，均是低電平有效。</p><p><b>　　相應(yīng)程序：</b></p><p>　　MOV DX,393 ;設(shè)置控制字，將PB端口設(shè)為輸入</p><p

22、>　　MOV AL,82H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV DX,391H ；寫端口PB，將轉(zhuǎn)化結(jié)果寫入8255 </p><p>　　IN AL,DX</p><p>　　MOV DX,393 ;設(shè)置控制字，將PA端口設(shè)為輸出</p><p>

23、　　MOV AL,80H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV DX,390 ;讀PA端口，將結(jié)果寫入內(nèi)存</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　數(shù)字顯示模塊電路圖：</p><p>　　本部分用的是數(shù)據(jù)寄存器74LS273和七段共陰極發(fā)光二極管顯

24、示器LED。74LS273是8D觸發(fā)器，當(dāng)他的時鐘端CLK在脈沖上升延時，可將出現(xiàn)在1D至8D上的數(shù)據(jù)寫入出發(fā)寄存器。七段共陰極發(fā)光二極管顯示器LED的公共端為陰極，當(dāng)對它的陽極端給高電平時，相應(yīng)二極管會發(fā)亮。</p><p>　　為了對LED數(shù)碼管很好的控制，將其COM端分別由一片74LS273的某一位控制，其陽極端由另一片74LS273控制。通過對這兩個寄存器的控制就可以控制數(shù)碼管的顯示，適當(dāng)選擇循環(huán)速度，利

25、用人眼的視覺停留效應(yīng)，使它看上去好像在同時顯示。將</p><p>　　74LS138譯碼器譯碼后的PS1和PS2分別作為兩片74LS273的時鐘信號。由此確定0至9十個數(shù)的段碼和位碼。電路中使用反向器是為了增大驅(qū)動能力。</p><p><b>　　相應(yīng)程序：</b></p><p>　　MOV BL,DS:[BP+2] ；顯示指針&l

26、t;/p><p>　　MOV AL,SHOW[BX]</p><p>　　MOV DX,384H ；輸出段碼</p><p>　　OUT DX,AL </p><p>　　MOV AL,AH</p><p>　　MOV DX,388H ；輸出位碼</p>

27、<p>　　MOV CX,10000 ；延時，等待顯示完成</p><p>　　LOOP1: DEC CX</p><p>　　JNZ LOOP1</p><p>　　INC BP ；改變指針，指向下一個要顯示的數(shù)字</p><p>　　SHR AH,1 ；調(diào)整位指

28、針，選擇下一個數(shù)碼管</p><p>　　AND AH,AH ；判斷是否完全輸出</p><p>　　JNZ DISPLAY</p><p><b>　　課程設(shè)計小結(jié)：</b></p><p>　　這次課程設(shè)計的主要目的是運用課程知識，利用集成電路設(shè)計實現(xiàn)一些中小規(guī)模電子電路或者完成一定功能的程序，

29、以復(fù)習(xí)鞏固課堂所學(xué)的理論知識，提高程序設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)、繪制系統(tǒng)電路圖的能力，為實際應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　我選擇了鍵控數(shù)據(jù)采集及數(shù)值顯示電路設(shè)計，這個設(shè)計需要將軟件設(shè)計與硬件設(shè)計相結(jié)合。主要涉及到ADC0809、8255、74LS273等芯片以及七段顯示譯碼器的應(yīng)用，在設(shè)計過程中遇到了一些問題：</p><p>　　在電路設(shè)計方面，芯片之間的連接比較麻煩。哪些管腳需要使用，

30、哪些管腳需被屏蔽，這些都需要考慮周全。借助教材及實驗指導(dǎo)數(shù)上的電路圖的連線方法，完成了電路設(shè)計過程。雖說在理論上是可行的，但沒有器件進(jìn)行實際操作，無法檢測器可行性。這可能是這次課程設(shè)計的不足吧。</p><p>　　2、在軟件設(shè)計方面，主要是尋址的問題。由于本次課程所設(shè)計中，所涉及的芯片比較多，而且各個端口的尋址都有所不同，一旦端口地址弄錯了，在實際的操作過程中會出現(xiàn)意想不到的問題。用的最多的是數(shù)字通道接口。剛開

31、始的時候，對地址的拓展不是很明白，雖說課堂上老師講的很詳細(xì)，但自己還是微囊完全消化。在做設(shè)計的時候，查了一些資料，終于弄明白了。8088的地址線的A5,A6，A7，A8，A9與IOW,IOR一起來控制輸入輸出的讀寫信號，而A4，A3,A2接74LS138譯碼器的A,B,C控制端來選通相應(yīng)的地址通道，A0，A1是不確定的，這正是每個74LS138譯碼器每個輸出通道有四個地址的原因，例如PS0有380H,381H,382H,383H。而這僅

32、僅是尋址的基礎(chǔ)。其他芯片的片選信號幾乎都是有74LS138譯碼后的的地指線來確定的。</p><p>　　3、開始的時候?qū)τ谀?shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC0809)及緩存器8255的端口連接存在著疑惑。首先，ADC0809如何啟動，教材上講的太過簡略，不好理解。查過資料后才明白，只要給START管腳一上升沿的脈沖就可以了，于是可以用PS0來直接控制。其次，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)如何輸出，也是通過資料，當(dāng)管腳EOC變?yōu)楦唠娖綍r，并且管

33、腳ENABLE有效時即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出。轉(zhuǎn)換模塊的問題就可以解決了。</p><p>　　本次課程設(shè)計，自己通過查閱資料，更加深入的了解了端口連接，各種設(shè)備之間工作的原理，數(shù)據(jù)線大多和DB連接，而其讀入數(shù)據(jù)或者讀出數(shù)據(jù)，主要是通過CPU控制地址譯碼電路選通相應(yīng)的芯片，相應(yīng)的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀入或者寫出，達(dá)到最終的目的。</p><p>　　課程設(shè)計鞏固了課堂知識的學(xué)習(xí)，而且好多課堂上沒弄明白

34、的問題在課程設(shè)計的過程中都會遇到，并且這些問題都必須弄清楚后才能繼續(xù)之后的過程。課程設(shè)計不比平時實驗。做實驗時多數(shù)是老師給出操作步驟，我們呢就機械性的照搬照做，可以說很能學(xué)到什么，雖說自己也好好想了實驗該怎么做，程序該怎么寫，可多多少少也會受到參考程序的影響，加上實驗課時間就那么點，好多問題都不能及時解決。而這次課程設(shè)計給了我足夠的時間與精力完完全全自己搞設(shè)計，自己發(fā)現(xiàn)問題，解決問。我覺得吧，這樣才能學(xué)的東西。課程設(shè)計報告我改了好多次，

35、而且好多地方隱隱約約覺得有問題，可問題在哪又說不出，或許這就是沒有實踐檢驗的緣故吧。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1．微機原理、匯編與接口技術(shù)（第二版） 朱定華 清華大學(xué)出版社</p><p>　　2. 微機原理及應(yīng)用實驗指導(dǎo)書 孟志華 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院</p&

36、gt;<p>　　3. 微機原理實驗指導(dǎo) 鄒道勝 華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　4. 數(shù)字電子技術(shù) 吳建國 張彥 華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　5. PROTEL99E 夏路易 石宗義 北京希望電子出版社 </p><p>　　附錄一：

37、 總電路圖</p><p>　　附錄二： 程序流程圖</p><p>　　附錄三： 程序源代碼</p><p>　　STACK SEGMENT STACK 'STACK'</p><p>　　DW 32 DUP(0)</p><p>　　STACK ENDS</p&g

38、t;<p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　TEXT DB 0DH,'PLEASE ENTER A NUMBER FROM 0 TO 7 ! $' ;提示輸入</p><p>　　SHOW DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,18H ;0至9的字形碼</p><p

39、>　　OBUF DB 4,0,4 DUP(0) ;為從ADC0809讀入的數(shù)據(jù)開辟存儲空間</p><p>　　DATA ENDS</p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　START PROC FAR</p><p>　　ASSUME SS:STACK,DS:DATA,CS:CODE</p

40、><p><b>　　PUSH DS</b></p><p>　　SUB AX,AX</p><p><b>　　PUSH AX</b></p><p>　　MOV AX,DATA</p><p>　　MOV DS,AX</p><p

41、>　　CHOOSE: LEA DX, TEXT ;9號功能調(diào)用，提示輸入所選通道</p><p><b>　　MOV AH,9</b></p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV DX,393H ;8255控制字寄存器的端口地址</p><p&g

42、t;　　MOV AL,83H ;方式選擇字</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AH,1 ;1號功能調(diào)用，將輸入的數(shù)據(jù)存入到AL中</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　AND AL,0FH

43、;取低三位</p><p>　　MOV DX,380H ; 380為ADC0809的片選地址</p><p>　　OUT DX,AL ; 選擇對應(yīng)的通道</p><p>　　MOV AX,50000 ; 延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p>　　WT: DEC AX</p><p>&

44、lt;b>　　JNZ WT</b></p><p>　　MOV DX,393H ;393為控制字寄存器的端口地址</p><p>　　MOV AL,80H ;方式選擇字</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV AL,1 ;PC0的置位字</p>

45、<p>　　OUT DX,AL ;將ADC0809的EOC改為高電平</p><p>　　MOV AL,03H ;將PC1置位，使9號管腳ENABLE有效， </p><p>　　OUT DX,AL ;允許數(shù)據(jù)輸出</p><p>　　MOV DX,393 ;設(shè)置控制字，將PB端口設(shè)為輸入</p&

46、gt;<p>　　MOV AL,82H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV DX,391H ;寫端口PB，將轉(zhuǎn)化結(jié)果寫入8255 </p><p>　　IN AL,DX</p><p>　　MOV DX,393 ;設(shè)置控制字，將PA端口設(shè)為輸出</p>

47、<p>　　MOV AL,80H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV DX,390 ;讀PA端口，將結(jié)果寫入內(nèi)存</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　CBW ;擴展到AX，用于求余</p><p>　　MOV

48、 CL,10</p><p>　　DIV CL ;求個位</p><p><b>　　MOV CH,0</b></p><p>　　MOV CH,AH ;將個位數(shù)存到CH</p><p><b>　　MOV AH,0</b></p><p

49、>　　DIV CL ;求十位數(shù)</p><p>　　AND BH,00H </p><p>　　MOV BH,AH ;將十位數(shù)存到BH中</p><p><b>　　MOV AH,0</b></p><p>　　DIV CL ;求百位數(shù)</p&

50、gt;<p>　　MOV BP ,OFFSET OBUF ;將百，十，個位數(shù)轉(zhuǎn)至開辟的 OBUF 中</p><p>　　MOV [BP+2],AH ;用于之后數(shù)碼管顯示的指針變量，百位</p><p>　　MOV [BP+3],BH ;十位</p><p>　　MOV [BP+4],CH ;

51、個位</p><p>　　MOV BH, 0</p><p>　　DISPLAY: MOV BL,DS:[BP+2] ;顯示指針</p><p>　　MOV AL,SHOW[BX]</p><p>　　MOV DX,384H ;輸出段碼</p><p>　　OUT DX,AL

52、 </p><p>　　MOV AL,AH</p><p>　　MOV DX,388H ;輸出位碼</p><p>　　MOV CX,10000 ;延時，等待顯示完成</p><p>　　LOOP1: DEC CX</p><p>　　JNZ LOOP1</p>&

53、lt;p>　　INC BP ;改變指針，指向下一個要顯示的數(shù)字</p><p>　　SHR AH,1 ;調(diào)整位指針，選擇下一個數(shù)碼管</p><p>　　AND AH,AH ;判斷是否完全輸出</p><p>　　JNZ DISPLAY</p><p>　　MOV

54、AH,11 ;11號功能調(diào)用，檢查是否有按鍵輸入</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　CMP AL,0 ;有輸入時AL=0FFH,無輸入時AL=00H</p><p>　　JNE CHOOSE ;有輸入則繼續(xù)采集，無輸入則退出</p><