《微机原理与接口技术》课程设计报告.doc

微机原理与接口技术课程设计压力测控系统的设计1 微机原理与接口技术课程设计报告 题目： 压力测控系统的设计1 学院： 物流工程学院 专业班级： 学号： 姓名： 起止时间 指导教师： 2015年1月30日摘 要微机原理与接口技术课程是理工科学生一门重要的专业课程，且实践性较强。对于测控技术与仪器专业的学生尤其重要。此课程的课程设计是对学生的一种基本素质训练的较好形式，可以通过课程设计加强学生的实践能力、动手能力和学习能力。 将所学的理论知识和实际情况结合起来，从而制定了压力测控系统的设计1这一题目。如今经济的飞速发展使得城市的建设逐渐走向科学化、智能化。其中各种功能的融合整合，现在成为技术发展的主流趋势。压力测控系统是工业生产过程自动化中的重要测量设备，可以用来测量压力、液位等工程参数。本文介绍了一种基于8086微处理器的压力测控系统，系统操作简便、自动化程度高、扩展方便且具有良好的人机交互能力。该系统通过实验，取得了较为满意的控制效果。可应用在一些精度要求不太高的系统中。为了降低成本，在满足性能的要求下，选择低成本器件，简化系统设计。关键字：8086处理器 8255接口 A/D转换器 压力传感器 LED Abstract"Microcomputer principle and interface technology" course is an important professional course in science and engineering students, and strong practicality， is especially important for measurement and control technology and instrument specialty students. The course of curriculum design is a kind of basic quality training of students is better form, can through the curriculum design to strengthen the students' practical ability, practical ability and learning ability.Combine learning theoretical knowledge and actual situation, thus make the pressure measurement and control system design. 1 this topic. The rapid economic development of today makes scientific, intelligent construction of city gradually. Integrated with various features of fusion, now become the mainstream of technology development trend. Pressure measurement and control system is an important measurement in industrial production process automation equipment, can be used to measure pressure, liquid level of engineering parameters. This paper introduces a kind of pressure measurement and control system based on 8086 microprocessor, system operation is simple, high degree of automation, extension, convenient and has a good ability of human-computer interaction. Through the experiment, the system achieved a relatively satisfactory control effect. Can be used in some accuracy requirement is not too high in the system. In order to reduce costs, to meet the request of the performance, choose low cost devices, simplify system design.Key words: A/D converter 8086 processor 8255 interface pressure sensor LED 目 录一、课程设计名称及方案总体介绍11、课题名称：12、设计要求13、方案介绍1二、课程设计所需设备1三、系统主要原件功能与原理介绍21、8086 CPU主控芯片介绍21.1总括21.2片选区域介绍22、压力测量和频率发生电路321压力测量等效电路322频率发生电路33 、ADC0809模数转换模块44 、8279显示模块55 、8255执行模块6四、系统软件设计及系统程序71、系统设计框图72、软件程序设计83、系统原理图及接线94、系统程序9五、系统调试131、小于30pa132、中间133、大于150pa14六、课程设计体会总结15七、参考文献16IV微机原理与接口技术课程设计压力测控系统的设计1一、课程设计名称及方案总体介绍1、课题名称：压力测控系统的设计12、设计要求对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值，当压力低于30pa时，黄灯闪烁，闪烁周期为1秒。当压力高于150pa时，红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。XXX为测试值。3、方案介绍由于本实验箱提供的压力传感器的灵敏度效果不是很理想，所以采用05V模拟电压替代。利用ADC0809进行A/D转换，将传感器输出(05V)模拟量转化成8位并行输出的数字量，并送入8086CPU进行处理（5V对应的模拟量是11111111B=255D）。CPU通过数值计算（00H对应的是0 pa ，FFH对应的是200 pa），转换成实际的压力值，并利用8279进行数码管显示。AD转化采样过程一直进行，当检测到压力值低于30 pa时，调用相应的黄灯闪烁程序，黄灯闪烁；当检测到压力值高于150 pa时，调用相应的红灯闪烁程序，红灯闪烁；处于两者中间时，调用全灭程序，两灯都灭。灯闪烁程序采用8255间断输出高低电平实现,间隔为1s。二、课程设计所需设备STAR 系列实验仪一套 PC机一台导线若干三、系统主要原件功能与原理介绍1、8086 CPU主控芯片介绍1.1总括本系统的主控芯片是Intel公司的8086 CPU，8086 CPU的主时钟频率为5MHz，有16位数据总线和20位地址总线。主要由总线接口部件BLU和指令执行部件EU构成。1.2片选区域介绍上图是8086的片选电路，由三片74273和一片74154组成。主要用于控制辅助芯片的作用和停止。8086 片选地址：2、压力测量和频率发生电路21压力测量等效电路我们采用D2区的05V模拟电压模块构成压力测量部分。22频率发生电路ADC0809时钟信号为500K，供采样计时；8279时钟信号为2M。3 、ADC0809模数转换模块ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，有8路8位的转换器，转换时间为100us，输入电压范围0+5V。本实验只用到IN0来接收温度传感器输出的模拟量，所以将ADD A、ADD B、ADD C全部置低电平，时钟脉冲接500KHz。ADC0809的并行数据输出8086的数据总线相连，传输采样数据到CPU，CPU对采样的数据进行处理。 4 、8279显示模块8279可编程的键盘、显示接口芯片。它既具有按键处理功能，又具有自动显示。8279内部有键盘 FIFO（先进先出堆栈）/传感器，双重功能8*8=64B RAM。内置键盘获取函数GetBCDKey和数码管显示函数Display可供直接调用。该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能。显示 RAM容量为 16*8，即显示器最大配置可达 16 位 LED 数码显示。本实验主要运用其显示功能，显示三位的压力值。8279的数据口D0D7与CPU的数据总线相连接，用于接收数据，显示。5 、8255执行模块8255是Intel系列微处理器配套使用的可编程并行接口芯片。具有3个并行输入输出口。本实验用到PC0、PC1分别控制黄灯和红灯。本实验需将PC口设置在输出的模式下。低电平点亮，延时一段时间，再高电平熄灭，完成闪烁的要求。8255的数据口D0D7与CPU的数据（控制）总线相连接， 用于控制字及计数初值的写入。四、系统软件设计及系统程序1、系统设计框图模数转换单元ADC0809CPU中央处理器80868086并行接口芯片8255大于150Pa红灯闪烁（PC1口交替输出高低电平，间隔1s）小于30Pa黄灯闪烁(PC0口交替输出高低电平，间隔1s)三位数码管显示（个、十、百）数码管显示芯片（8279）30pa150pa黄、红灯灭 ，(PC0、PC1) 均输出高电平压力传感器(0-5V电压)2、软件程序设计开始8255初始化ADC0809采样程序采样50次取平均采样值=显示值？YESNO显示比较程序显示比较程序开始XXX黄灯闪烁红灯闪烁都不亮8279显示采样值×40 / 513、系统原理图及接线接线说明B4区：CS，A0，A1 (8255)A3区：CS2，A0，A1(CPU)B4区：PC0、PC1G5区：LED2(黄)，LED3（红）E5区：CS,A0(8279)A3区：CS5,A0E5区：CLKB2区：2ME5区：B,CG5区：B,CG4区：CLK (ADC0809)B2区：500KG4区：CSA3区：CS1 G4区：ADDA、ADDB、ADDCC1区：GNDG4区：IN0D2区：05V4、系统程序 .MODEL TINY ;.COM文件的内存模型是'TINY ' , 微型模式 EXTRN Display8:NEAR ;外部程序（8279显示程序）头文件包含 AR_89 EQU 0F000H ;ADC0809输出端口地址，片选CS1 C_A_55 EQU 0E003H ;8255控制端口地址，片选CS2 PC_AR EQU 0E002H ;8255PC口数据线地址 .STACK 100 ;堆栈段，100个存储空间 .DATA ;数据段开始 BR DB 8 DUP(?) ;八位数码管地址 TEMP DB 0 ;当前压力值 .CODE ;代码段 START: MOV AX,DATA ;数据段首地址赋给AX MOV DS,AX ;填满数据段寄存器 NOP ;停顿一下 CALL Init_8255 ;调用8255初始化程序 XOR AL,AL ;ADC0809采样值清零 JMP START5 ;跳到START5 START1: MOV CX,50 ;设定采样50次 MOV BX,0 ;累计五十次采样值的和 START2: CALL AD0809 ;采样函数调用 XOR AH,AH ;清高位 ADD BX,AX ;采样值加到BX中 LOOP START2 ;重复执行START2 50次 MOV AX,50 ;除数，求平均 XCHG AX,BX ;把，被除数给AX,除数给BL DIV BL ;商（均值）存放在AL中 CMP AL,TEMP ;采样值与当前采样值比较 JZ START4 ;如果采样值无变化，跳转到START4，先比较显示再重新采样 START5: MOV TEMP,AL ;采样值有变化，把采样值赋给当前采样值(未转换) CALL DTE_DPY ;调用显示函数 START3: CALL DLTime ;调用段延时程序，等待下一次采样 JMP START1 ;跳回采样程序开头，开始第二次采样 START4: CALL DTE_DPY ;调用显示函数，先比较显示 JMP START3 ;跳回START3 ;*数码管显示* DTE_DPY PROC NEAR ;分别提取数字量个、十、百放暂存区 MOV BL,40 ;5V对应200pa MUL BL ;AL×BL，结果存放于AX MOV BL,51 ;除数为51，模拟量5V对于数字11111111B=255D DIV BL ;对采样值进行乘上40除51转为压力值，商保存在AL中 CMP AL,1EH ;采样值与30比较 JBE YELLOW ;小于30，转YELLOW CMP AL,96H ;大于等于30，采样值与150比较 JAE RED ;大于150，转RED JMP CENTER ;大于等于30，小于等于150，转 CENTER START6: AAM ;AL/10商放AH(高两位),余数放AL(个位) MOV BR ,AL ;个位 MOV AL,AH ;商重新放入AL AAM ;AH(百位),AL（十位） MOV BR +1,AL ;十位显示 MOV BR +2,AH ;百位显示 MOV BR +3,10H ;高5位不显示，赋值16D,则清零，数码管最大显示F(15D) MOV BR +4,10H ;消隐 MOV BR+5,10H ;消隐 MOV BR+6,10H ;消隐 MOV BR+7,10H ;消隐 LEA SI,BR ;显示缓存BUFFER偏移地址给SI CALL Display8 ;调用相应的外部显示函数，显示各个数码管的数值 RET ;返回 DTE_DPY ENDP ;DTE_DPY 过程 结束;*ADC0809采样程序* AD0809 PROC NEAR ;ADC0809模数转换，转换值放入AL中，最大为FFH PUSH CX ;保护原有的CX （采样次数50） MOV AL,0 ;清零当前转换值 MOV DX,AR_89 ;ADC0809输出端口地址赋给DX OUT DX,AL ;ADC0809输出清零 MOV CX,200 ;模数转换，时间，延时标志 LOOP $ ;延时,等待AD转换完成 ，待CX减为0时，结束循环 MOV DX,AR_89 ;ADC0809输出端口地址赋给DX IN AL,DX ;将转换后的值存入AL POP CX ;弹出保护的CX RET ;返回 AD0809 ENDP ;AD0809进过程结束;*黄灯闪烁程序* YELLOW : ;黄灯闪烁程序 PUSH AX ;保护采样值AX MOV DX,PC_AR ;8255_C口数据地址 MOV AL,0FEH ;11111110B OUT DX,AL ;写数据，PC0接黄灯，输出低电平,黄灯亮 CALL DL1s ;灯亮延时1s MOV AL,0FFH ;11111111B OUT DX,AL ;写数据，PC0接黄灯，输出高电平，黄灯灭 CALL DL1s ;灯灭延时1s POP AX ;弹出保护的采样值AX JMP START6 ;跳回显示程序 ;*红灯闪烁程序* RED: ;红灯闪烁程序 PUSH AX ;保护采样值AX MOV DX,PC_AR ;8255C口数据地址 MOV AL,0FDH ;11111101B OUT DX,AL ;写数据，PC1接红灯，输出低电平，红灯亮 CALL DL1s ;灯亮延时1s MOV AL,0FFH ;11111111B OUT DX,AL ;写数据，PC1接红灯，输出高电平，红灯灭 CALL DL1s ;灯灭延时1s POP AX ;弹出保护的采样值AX JMP START6 ;跳回显示程序;*红绿灭程序* CENTER: ;灯全灭程序 PUSH AX ;保护采样值AX MOV DX,PC_AR ;8255C口数据地址 MOV AL,0FFH ;11111111B，C抠均输出高电平 OUT DX,AL ;写数据，PC0、PC1输出均高电平，灯全灭 POP AX ;弹出保护的采样值AX JMP START6 ;跳回显示程序 ;*短延时程序* DLTime PROC NEAR ;短延时程序，近过程 ，供采样间隔 PUSH CX ;保护原有的CX （采样次数50） MOV CX,5000 ;对应8086主频，5000个周期，为250ms LOOP $ ;循环，无操作 POP CX ;弹出保护的CX RET ;返回 DLTime ENDP ;延时程序 DLTime 结束过程;*延时500ms程序* DL500ms PROC NEAR ;500ms延时程序 ，近过程 PUSH CX ;保护原有的CX （采样次数50） MOV CX,60000 ;循环次数 DL500ms1: LOOP DL500ms1 ;循环 DL500ms1 60000 次 POP CX ;弹出保护的CX RET ;返回 DL500ms ENDP ;500ms延时程序 结束过程;*延时1s程序* DL1s PROC NEAR ;1s延时程序 ，近过程 PUSH CX ;保护原有的CX （采样次数50） MOV CX,2 ;循环次数 DL1s1: CALL DL500ms ;调用 500ms延时程序DL500ms LOOP DL1s1 ;循环DL1s1 2次 POP CX ;弹出保护的CX RET ;返回 DL1s ENDP ;1s延时程序 结束过程;*8255初始化程序*Init_8255 PROC NEAR ;8255初始化程序 ,近过程 MOV DX,C_A_55 ;8255初始化 MOV AL,80H ;控制字，方式0，PA、PB、PC均为输出 OUT DX,AL ;写控制字 MOV DX,PC_AR ;8255PC口数据地址 MOV AL,0FFH ;AL8位均置1，输出高电平，灯灭 OUT DX,AL ;写PC口输出状态 RET ;返回 Init_8255 ENDP ;8255初始化程序 ,结束过程 END START ;结束START程序五、系统调试1、小于30pa压力值在030pa时，数码管后三位实时显示测量值，黄灯闪烁。2、中间压力值在30150pa时，数码管后三位实时显示测量值，黄、红灯均熄灭。3、大于150pa压力值在150200pa时，数码管后三位实时显示测量值，红灯闪烁。六、课程设计体会总结回顾起这两周的课程设计，我感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。在近两周的课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，以保程序的正确。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，经过我们认真的反复修改，才得到正确的程序。 我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。此次微机课程设计，也让我对微机这一门课程有了系统的疏导。在学习这门课程是我们只是独立的讲解一些芯片的结构及用法，而通过微机课程设计，在我们在构建一个小型的微机系统时，而真正的去关注这些芯片的连接。这不但要求我们对各个芯片要有一定的了解与认知。而且要懂得怎么融会贯通。这是我在这次微机实习中体会最深的。其二，通过微机课程设计，培养了我们想问题的思维方式。以前我们想问题时总是将一些问题孤立出来去思考，而这次实习，他引导我们以多维的方式去解析整个问题。在课程设计中，我们不但要理解好系统的结构，进而画出硬件连接图、而且要写出程序流程图及源程序就，这些虽然是不同的表现形式，但他们必须用统一的思想去认识。其三，通过对压力测试系统的设计，让我们更加了解了CPU8086、ADC0809、8255等芯片的用法，同时，也对汇编语言的编程有了更加深入的认识。为以后单片机的学习奠定了一定的基础。最后，我通过课程设计认知了团队合作的重要性。通过与搭档的交流，让我对有些以前不是很熟悉的内容有了提高。同时在与之合作中，让我对工程这个概念有了新的认识，因为在以后工作中我们都必须面对与团体的合作。只有在平常，我们多去与人交流。才能提升我们的这个能力。总之，两周的微机的课程设计尽管很短，但让我们受益颇多。最后感谢老师在此次设计中给予我们的精心指导，才有我们设计的成功。七、参考文献【1】冯博琴 微机原理与接口技术 2007 清华大学出版社【2】何克忠 计算机控制系统 2002 清华大学出版社【3】戴梅萼 微型计算机技术及应用 2007 清华大学出版社【4】沈美明 温冬婵 IBM-PC汇编语言程序设计 2001 清华大学出版社【5】何小海 严华 微机原理与接口技术 2006 科学出版社【6】楼顺天 周佳社微机原理与接口技术 2006 科学出版社【7】严永军 prote 199 电路设计与应用 2001 国防工业出版社【8】朱善君 汇编语言程序设计 1988 清华大学出版社16