微机原理与接口技术课程设计——温度报警器

微机原理与接口技术课程设计报告设计名称：温度报警器专业：计算机科学与技术班级：姓名：学号：指导教师：一、功能分析本设计采且PC微机一台和TD-PIT+实验系统一套实现了温度报警的功能，输入由A/D转换单元可调电位器提供0~5V来模拟0~255℃的温度，具体所能实现的功能如下：①输出数字量显示在显示器屏幕上，显示形式为：Thetemperatureis:XXX；②输出数字量显示在数码管上；③当温度大于等于50℃时，报警器发出声音报警，否则不发声。二、设计原理设计中采用的芯片有ADC0809，8254和8255。1.ADC0809：ADC0809包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。ADC0809的主要技术指标为：·分辨率：8位·单电源：＋5V·总的不可调误差：±1LSB·转换时间：取决于时钟频率·模拟输入范围：单极性0～5V·时钟频率范围：10KHz～1280KHzADC0809的外部管脚如图1所示，地址信号与选中通道的关系如表1所示。图1ADC0809引脚图表1地址输入线与模拟输入端的关系ADDCADDBADDA模拟信号通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7设计中使用通道0，故ADDC,ADDB,ADDA全部接0。2.8254：8254是Intel公司生产的可编程间隔定时器。是8253的改进型，比8253具有更优良的性能。8254具有以下基本功能：(1)有3个独立的16位计数器；(2)每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数；(3)每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；(4)8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）；(5)8254有读回命令（8253没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。(6)计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。图2是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：(1)方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。(2)方式1：硬件可重触发单稳方式。(3)方式2：频率发生器方式。(4)方式3：方波发生器。(5)方式4：软件触发选通方式。(6)方式5：硬件触发选通方式。图28254内部结构和引脚图8254的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如图3所示。图38254方式控制字格式利用8254的方式3—“方波发生器”，将对应发声频率的计数初值写入计数器，就可产生对应频率的方波。计数初值的计算如下：计数初值＝输入时钟÷输出频率输入时钟采用系统总线上CLK(1.041667MHz)，报警时写入初值为1047，发声频率即为1041667/1047Hz，然后调用一个软件延时程序，再将0001写入初值，发声频率变为1041667/1Hz。由于正常人耳能听到的频率范围为20~20KHz，所以1041667Hz是听不到的，也就达到了消声的目的。设计中正是不断执行“判断温度大于等于50℃→发声→消声→再判断”这个循环来实现温度报警的功能。3.8255：8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图4所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图5所示。图48255内部结构及引脚图图58255工作方式控制字格式及C口置位/复位控制字实验系统中的键盘及数码管显示单元提供了4行×4列共16个按键，4个7段数码管也接成扫描电路方式。共用段位控制信号A～Dp，各自独立的公共端及列选择信号X1～X4，行扫描信号为Y1～Y4。电路原理如图6所示。图6键盘及数码管显示单元电路原理图8255的A，B口均为输出且为方式0，其中PA0~PA3接X1~X4用来选中需要显示的数码管；PB0~PB7接共用段位控制信号A~Dp，控制各个数码管具体显示的内容。4.接线图：综上所述，接线图如图7所示：图7设计接线图对于此图有以下两点需要说明：(1)系统总线上的XA2，XA3分别接芯片的A0，A1，因此芯片的地址要在片选基础上左移两位，即*4，例如8255片选接IOY2，则方式字地址为IOY2+03H*4，A口地址为IOY2+00H*4；(2)作图软件中ADC0809无CS端，故采用了如图的连接方式，实际中只需将系统总线IOY0与ADC0809的CS连接即可。三、软件流程图四、软件代码；***************根据CHECK配置信息修改下列符号值*******************************IOY0EQU0E000HIOY1EQU0E040HIOY2EQU0E080H；******************************************************************************AD0809EQUIOY0+00H*4MY8254_0EQUIOY1+00H*4MY8254_MODEEQUIOY1+03H*4MY8255_AEQUIOY2+00H*4MY8255_BEQUIOY2+01H*4MY8255_MODEEQUIOY2+03H*4DATASEGMENTSTRDB'Thetemperatureis:$'DTABLEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,67H；初始化缓冲用于存放键值DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,MY8255_MODE；初始化8255工作方式MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,MY8254_MODE；初始化8254工作方式MOVAL,37HOUTDX,ALLOOP1:MOVDX,AD0809；启动A/D转换OUTDX,ALMOVDX,OFFSETSTR；在屏幕上显示字符串“Thetemperatureis:”MOVAH,9INT21HMOVDX,AD0809；读出转换结果INAL,DXMOVCL,ALCMPAL,32H；判断是否小于32HJBLOOP2MOVDX,MY8254_0；将计数初值1047装入8254计数器0，发出对应频率声音MOVAL,47HOUTDX,ALMOVAL,10HOUTDX,ALCALLDALLYMOVDX,MY8254_0；将计数初值0001装入8254计数器0，停止发声MOVAL,01HOUTDX,ALMOVAL,00HOUTDX,ALLOOP2:MOVAL,0FDH；选中X2对应的数码管MOVDX,MY8255_AOUTDX,ALMOVAH,00H；将结果转换成十进制，将百位显示在屏幕上MOVAL,CLMOVBL,64HDIVBLMOVCH,AHADDAL,30HMOVDL,ALMOVAH,02HINT21HSUBAL,30H；将百位显示在数码管上，并调用延时子程序MOVBX,OFFSETDTABLEANDAX,00FFHADDBX,AXMOVAL,[BX]MOVDX,MY8255_BOUTDX,ALCALLDALLYMOVAL,0FBH；选中X3对应的数码管MOVDX,MY8255_AOUTDX,ALMOVAL,CH；将十位显示在屏幕上MOVAH,00HMOVBL,0AHDIVBLMOVCH,AHADDAL,30HMOVDL,ALMOVAH,02HINT21HSUBAL,30H；将十位显示在数码管上，并调用延时子程序MOVBX,OFFSETDTABLEANDAX,00FFHADDBX,AXMOVAL,[BX]MOVDX,MY8255_BOUTDX,ALCALLDALLYMOVAL,0F7H；选中X4对应的数码管MOVDX,MY8255_AOUTDX,ALADDCH,30H；将个位显示在屏幕上MOVDL,CHMOVAH,02HINT21HSUBCH,30H；将个位显示在数码管上，并调用延时子程序MOVAL,CHMOVBX,OFFSETDTABLEANDAX,00FFHADDBX,AXMOVAL,[BX]MOVDX,MY8255_BOUTDX,ALCALLDALLYMOVDL,0DH；回车，置光标到行首MOVAH,02HINT21HMOVAH,1；判断是否有按键按下INT16HJNZQUIT；无按键则跳回继续循环，有则退出JMPLOOP1QUIT:MOVAX,4C00H；返回到DOSINT21HDALLYPROCNEAR；软件延时子程序PUSHCXPUSHAXMOVCX,4000HD1:MOVAX,0600HD2:DECAXJNZD2LOOPD1POPAXPOPCXRETDALLYENDPCODEENDSENDSTART五、设计收获通过紧张有序的课程设计实践，不仅让我对ADC0809，8254，8255的原理，连接有了进一步的理解，更重要的是学会如何使用这些芯片解决实际问题，这让我的动手能力有了很大的提高，自信心也增强了。在课程设计中能够自己动脑解决所遇到的问题，书本上的知识有了用武之地，巩固和深化了自己的知识结构。设计中遇到了的问题基本上都是关于如何控制报警方面的，关于8254控制发声课本上没有涉及，通过查资料才知道采用方式3的方法。第一次运行程序时，只要温度大于等于50℃时就开始报警，但不会停，于是想到了在每次报警之后加上一个消声的程序段，然而结果是温度超过50℃也不响，最终才想到在两者之前加上软件延时，才能基本上完美实现报警功能。通过这次实践，我相信，只要自己在每一次实践中都能仔细思考，课程设计其实都不会很难，关键在于自己能不能认真思考，能不能亲自动手做实验，而不是想着其他人的劳动果实；其次还要多操作，只有多操作才能从中发现问题，才能及时向老师和同学请教，解决问题，从而更好的掌握书本中知识。还有通过这次实践也让我懂得了：安排课程设计目的不在于你做了多少，不在于你做得好不好，关键在于你能否认真去对待，在于你能否通过这次设计对课本上知识有了更深刻的认识，在于能否从中学到书本上学不到的知识。因此，我会认真地对待我的每一次实验。在此，非常感谢马老师，感谢他精心的授课，使我们有做这次课程设计的基本知识。