微機原理壓力測控系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p>　　《微型計算機原理與接口技術(shù)》</p><p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p>　　題 目：壓力測控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　系（部）院： 信電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><

2、;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　壓力測控系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程自動化中的重要測量設(shè)備，可以用來測量壓力、液位等工程參數(shù)。本文介紹了一種基于8086微處理器的壓力測控系統(tǒng)，系統(tǒng)操作簡便、自動化程度高、擴展方便且具有良好的人機交互能力。該系統(tǒng)通過實驗，取得了較為滿意的控制效果?？蓱?yīng)用在一些精度要求不太高的系統(tǒng)中。為了降低成本，在滿足性能的要求下，選擇低成本器件，簡化系統(tǒng)

3、設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵字：8086處理器 8255接口 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　壓力傳感器 LED</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計主要工作思路- 1 -</p><p>　　第二章 壓力測控系統(tǒng)的總體概況

4、- 2 -</p><p>　　2.1壓力測控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)- 2 -</p><p>　　2.2系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計- 2 -</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)擴展口的選擇- 2 -</p><p>　　2.2.2壓力傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器的選擇- 2 -</p><p>　　第三章 系統(tǒng)主要原件功能與原理介

5、紹- 3 -</p><p>　　3-1 8086微處理器及其體系結(jié)構(gòu)- 3 -</p><p>　　3.1.1 8086微處理器的一般性能特點- 3 -</p><p>　　3.1.2 8086CPU的變成結(jié)構(gòu)- 3 -</p><p>　　3.2 8255并行I/O接口- 4 -</p><p>　

6、　3.2.1 并行接口芯片8255A(見圖3-3)- 4 -</p><p>　　3.2.2芯片8255 A在本設(shè)計中的功能作用- 5 -</p><p>　　3.2.3芯片8255的功能分析- 5 -</p><p>　　3.3 ADC0809概述- 7 -</p><p>　　3.3.1 ADC0809的主要特性- 7 -<

7、;/p><p>　　3.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)- 7 -</p><p>　　3.3.3外部特性（引腳功能）- 8 -</p><p>　　3.4 LED顯示器工作原理- 9 -</p><p>　　第四章 系統(tǒng)各部分功能模塊介紹- 10 -</p><p>　　4 .1壓力測量和控制部分- 10 -</p&g

8、t;<p>　　4.2 ADC0809與8255的連接- 10 -</p><p>　　4.3 8086的可編程外設(shè)接口電路- 10 -</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及系統(tǒng)程序- 10 -</p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計- 10 -</p><p>　　5.2系統(tǒng)流程圖- 12-</p&

9、gt;<p>　　5.3系統(tǒng)程序- 13-</p><p>　　第一章 設(shè)計主要工作思路</p><p>　　1.1. 利用壓力傳感器和ADC0809采用中斷方式設(shè)計一個壓力測試系統(tǒng),并將測試結(jié)果(十進制)在LED上顯示出來,LED的顯示內(nèi)容為XXX,X為測試值.</p><p>　　1.2.當(dāng)壓力低于30Kpa,黃燈亮，當(dāng)壓力高于150Kpa時，紅

10、燈亮。</p><p>　　第二章 壓力測控系統(tǒng)的總體概況</p><p>　　2.1壓力測控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)擴展口的選擇</p><p>　　本次設(shè)計采用的是8086微處理器，選擇8255A可編程并行接口作為系統(tǒng)的擴展接口，8255A的通

11、用性強，適應(yīng)靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。</p><p>　　2.2.2壓力傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器的選擇</p><p>　　為使設(shè)計工作簡單可靠，我們采用了MPX4080D型號壓力傳感器構(gòu)成壓力測控系統(tǒng)。另外，為滿足系統(tǒng)輸入模擬量進行處理的功能，對其在擴展一片ADC0808，以進行模擬——數(shù)字量轉(zhuǎn)換。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)主要原件功能與原理介

12、紹</p><p>　　3-1 8086微處理器及其體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.1.1 8086微處理器的一般性能特點</p><p>　　8086是Intel系列的16位微處理器，它采用HMOS工藝技術(shù)制造，芯片采用40系列線封裝，單一的+5V電源，時鐘頻率為5～10MHz。</p><p>　　8086有16根數(shù)據(jù)線和20根地址線

13、，可以處理8位和16位數(shù)據(jù)，尋址1MB的儲存單元和64KB的I/O端口。(見圖3-1)</p><p>　　3.1.2 8086CPU的變成結(jié)構(gòu)</p><p>　　編程結(jié)構(gòu)：是指從程序員和使用者的角度看到的結(jié)構(gòu)，亦可稱為功能結(jié)構(gòu)。從功能上來看，8086CPU可分為兩部分，即總線接口部件BIU(Bus Interface Unit)和執(zhí)行部件EU(Execution Unit)。8086

14、CPU的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 8086/8088內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2 8255并行I/O接口</p><p>　　3.2.1 并行接口芯片8255A(見圖3-3)</p><p>　　8255A是Intel系列的并行接口芯片，常作為微機系統(tǒng)與外部設(shè)備接口。由于它是可編程的，可

15、以通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式，因此，用它連接外部設(shè)備時，一般不需要在附加外部電路，給使用帶來很大方便。如圖下圖3-3所示</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　3.2.2芯片8255 A在本設(shè)計中的功能作用</p><p>　　8255是并行的I/0接口芯片，內(nèi)部有三個相互獨立的8位數(shù)據(jù)端口。8255實現(xiàn)了外設(shè)與8

16、086之間的數(shù)據(jù)傳輸。8255的B口工作于方式0，作為輸出口，其PB0~PB7分別與LED數(shù)碼管顯示器的顯示器的八段a,b,c,d,e,f,g,dp相連，C口作為輸出口，其PC7~PC0與LED數(shù)碼管顯示器的LED0~LED7相連，作為位選。</p><p>　　3.2.3芯片8255的功能分析</p><p>　　1、8255A是可編程并行接口，內(nèi)部有3個相互獨立的8位數(shù)據(jù)端口，即A口、

17、B口和C口。三個端口都可以作為輸入端口或輸出端口。A口有三種工作方式：方式0、方式1和方式2；B口可以工作在方式0或方式1下；C口通常作為聯(lián)絡(luò)信號使用。8255的工作只有當(dāng)片選CS有效時才能進行工作，而控制邏輯端口實現(xiàn)對其他端口的控制。當(dāng)8255工作在方式0時，即基本輸入輸出方式時，可將三個數(shù)據(jù)端口劃分為四個獨立的部分：A口和B口作為兩個8位端口，C口的高4位和低4位可以用作兩個4位的輸入輸出口，各個端口都可獨立地用作輸入或輸出。<

18、;/p><p>　　數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個8位雙向三態(tài)緩沖器，三態(tài)是由讀/寫控制邏輯控制的，它可與系統(tǒng)的DB直接相連，實現(xiàn)CPU和8255A之間的信息傳送；讀寫控制器用于管理數(shù)據(jù)、控制字或狀態(tài)字的傳送，接收來自CPU的地址信息及一些控制信號，然后向A組、B組控制電路發(fā)送命令，控制端口數(shù)據(jù)的傳送方向。</p><p>　　3、8255引腳：RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時，所有內(nèi)部寄

19、存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式?！　?lt;/p><p>　　CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/CS=0時,表示芯片被選中，允許8255與CPU進行通訊;/CS=1時,8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.　　</p><p>　　RD:讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/RD=0且/CS=0時,允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，

20、即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)?！　R:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/WR=0且/CS=0時,允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255?！　?lt;/p><p>　　D0～D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送?！　?lt;/p><p>　　PA0～PA7:端口A輸入輸出線，

21、一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器?！　?lt;/p><p>　　PB0～PB7:端口B輸入輸出線，一個8位的I/O鎖存器， 一個8位的輸入輸出緩沖器。　　</p><p>　　PC0～PC7:端口C輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設(shè)定而分成2個4位的端口， 每個4位的端口包含一個4位的鎖存器，分別與端口

22、A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。'　　</p><p>　　A0,A1:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.　　當(dāng)A0=0,A1=0時,PA口被選擇;　　當(dāng)A0=0,A1=1時,PB口被選擇;　　當(dāng)A0=1,A1=0時,PC口被選擇;　　當(dāng)A0=1.A1=1時,控制寄存器被選擇.</p><p>　　3.3 ADC0809概

23、述</p><p>　　ADC0809是采用分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模——數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個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，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3.3.1 ADC0809的主要特性</p><p>　　1)8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。</p><

24、;p>　　具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。</p><p>　　轉(zhuǎn)換時間為100μs</p><p>　　單個+5V電源供電。</p><p>　　模擬輸入電壓范圍0~+5V,不需要零點和滿刻度校準(zhǔn)。</p><p>　　工作溫度范圍為-40~+85攝氏度。</p><p>　　低功耗，約15mW.</p>

25、<p>　　3.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)</p><p>　　由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三臺輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三臺輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-

26、4 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.3.3外部特性（引腳功能）</p><p>　　圖3-5 ADC0809引腳圖</p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。IN0～IN7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8

27、路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求

28、時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一＋5V?！　ND：地。</p><p>　　3.4 LED顯示器工作原理</p><p>　　它由若干個發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當(dāng)某一個發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫被點亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出多種字符。常見的LED數(shù)碼管的外形內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2屬于共陽極結(jié)構(gòu)，圖3

29、屬于共陰極結(jié)構(gòu)。通過控制管腳a、b、c、d、e、f、g、dp的電平即可獲得所需的符號顯示。顯示器的工作方式有兩種，一種是靜態(tài)顯示：當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。另一種是動態(tài)顯示方式：所謂的動態(tài)顯示即一位一位輪流的點亮各顯示器，對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。但由于時間間隔很小，我們就可以看到完整的顯示了。</p><p>　　圖3-5LED顯示器工作原理</p>

30、;<p>　　第四章 系統(tǒng)各部分功能模塊介紹</p><p>　　4 .1壓力測量和控制部分</p><p>　　我們采用了MPX4080D型號壓力傳感器構(gòu)成壓力測控系統(tǒng)。另外，為滿足系統(tǒng)輸入模擬量進行處理的功能，對其在擴展一片ADC0808，以進行模擬——數(shù)字量轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4.2 ADC0809與8255的連接</p>

31、<p>　　模擬輸入通道地址A,B,C直接接地，因此ADC0809只對通道的電壓進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。為了減少輸入噪聲其他通道直接接地。ADC0809的數(shù)據(jù)線DO-D7與8255的PB0-PB7相連接。其片選CS與8086的地址/數(shù)據(jù)總線AD14相連接。</p><p>　　4.3 8086的可編程外設(shè)接口電路</p><p>　　8255的數(shù)據(jù)口D0-D7與CPU的6根控制線相

32、連接，控制8255A內(nèi)部的各種操作?？刂凭€RESET用來試8255A復(fù)位。CS和地址線A1及A0用于芯片選擇和通道尋址。分別于8086的高位地址線A19，A1，A0相連接。</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及系統(tǒng)程序</p><p><b>　　5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　本設(shè)計的目的是以8086微處理器為控制器，將

33、壓力傳感器輸出的小信號經(jīng)過放大器后，送至A/D轉(zhuǎn)換器；微控制器實時采集、顯示壓力值，</p><p>　　壓力測控系統(tǒng)原理圖：</p><p><b>　　5.2系統(tǒng)流程圖</b></p><p><b>　　5.3系統(tǒng)程序</b></p><p>　　DATA SEGMENT </p&g

34、t;<p>　　data1:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0ah </p><p>　　db 86h,8eh </p><p>　　ADPORT EQU 0FFF0H </p><p>　　IOCONPT EQU 372BH </p>

35、<p>　　IOAPT EQU 372AH</p><p>　　IOBPT EQU 3729H </p><p>　　IOCPT EQU 3728H</p><p>　　DATA ENDS</p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA&

36、lt;/p><p>　　START:MOV AX,DATA</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　disp0: mov cx,00ffh</p><p>　　mov bx,077FH</p><p>　　mov bl,ds:[bx] </p><

37、;p><b>　　mov bh,0h</b></p><p><b>　　push dx</b></p><p>　　mov dx,0ff22h</p><p>　　mov al,cs:[bx+OFFSET DATA1]</p><p><b>　　OUT DX,AL</b&g

38、t;</p><p>　　mov dx,0ff21h</p><p><b>　　mov al,ah</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　disp1: </p><p><b>　　pop dx</b&g

39、t;</p><p><b>　　dec dx</b></p><p>　　shr ah,01h</p><p>　　jnz disp0 </p><p>　　mov dx,0ff22h</p><p>　　mov al,0ffh</p><p>　　OUT DX,AL

40、 </p><p>　　ADCON1:MOV AX,00H </p><p>　　MOV AX, 0FFF0H</p><p><b>　　MOV DX,AX</b></p><p>　　OUT DX, AL </p><p>　　MOV CX,0500H</p><

41、p><b>　　DELAY1: </b></p><p>　　MOV AX,0 </p><p>　　MOV DX,AX </p><p>　　IN AL,DX </p><p><b>　　PUSH AX</b></p><p>　　ret

42、 </p><p><b>　　IO: </b></p><p>　　MOV DX,372BH </p><p>　　MOV AL,10010010B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3729H &

43、lt;/p><p>　　IN AL,DX </p><p>　　LESS:POP AX</p><p>　　MOV DX,3728H</p><p><b>　　CMP AX,30</b></p><p>　　JB YLL1 </p><p>　　MOV AL,

44、10H</p><p>　　OUT DX,AL </p><p>　　CALL YLL1 </p><p>　　GREATER:POP AX</p><p>　　MOV DX,IOCPT </p><p>　　CMP AX,150</p><p>　　JA RLL1 <

45、;/p><p>　　MOV AL,08H</p><p>　　OUT DX,AL </p><p>　　CALL RLL1 </p><p><b>　　YLL1: </b></p><p>　　CALL CONVERS</p><p>　　JMP ADCON1</p

46、><p>　　TEST AL,10H </p><p><b>　　JNZ YLL1</b></p><p>　　RLL1:CALL CONVERS</p><p>　　JMP ADCON1</p><p>　　TEST AL,08H </p><p><

47、b>　　JNZ RLL1</b></p><p>　　CONVERS: MOV BL,AL </p><p>　　MOV BX,077DH</p><p>　　mov DS:[BX],al</p><p><b>　　mov al,ah</b></p><p><b

48、>　　INC bx</b></p><p>　　mov DS:[Bx],al</p><p><b>　　INC bx</b></p><p>　　mov DS:[Bx],ah</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　FORE

49、VER: MOV BX,0</p><p>　　MOV WORD PTR DS:[BX+077AH],0000H</p><p><b>　　ADD BX,2</b></p><p>　　MOV WORD PTR DS:[BX+077AH],0009H</p><p><b>　　ADD BX,2</b&

50、gt;</p><p>　　MOV WORD PTR DS:[BX+077AH],0008H </p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p>　　END START </p><p><b>　　課程設(shè)計心得體會</b></p><p>　　通過

51、此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)微原電子線路方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識得到應(yīng)用。</p><p>　　在近兩周的課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，以保程序的正確。這次課程設(shè)計終于順利完成了，

52、在設(shè)計中遇到了很多問題，經(jīng)過我們認真的反復(fù)修改，才得到正確的程序。 我認為，在這學(xué)期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。</p><p>　　回顧起此課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，

53、但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起

54、來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。 最后感謝老師在此次設(shè)計中給予我們的精心指導(dǎo)，才有我們設(shè)計的成功。</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　【1】馮博琴 《微機原理與接口技術(shù)》 2007 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【2】

55、何克忠 《計算機控制系統(tǒng)》 2002 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【3】戴梅萼 《微型計算機技術(shù)及應(yīng)用》 2007 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【4】沈美明 溫冬嬋 《IBM-PC匯編語言程序設(shè)計》 2001 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【5】何小海 嚴華 《微機原理與接口技術(shù)》 2006 科學(xué)出版社</p><p