微型计算机课程设计微机采集系统设计与制作Word文档格式.docx
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第二章需求分析
该课程设计为数据采集系统,数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。
相应的系统称为数据采集系统。
数据采集系统均要将模拟量转换为数字量,常用的方法就是在系统中采用A/D转换芯片进行专门的处理,当模拟量较少或是温度、压力等缓变信号场合数据采集系统在各行个业都有广泛应用.目前,已有各种各样高速、高精度、多通道的数据采集卡问世。
而在本设计中我们采用的是通过模数转换器采入数据,然后进行数据存储、数据处理和图形显示.
2.1课程设计任务及要求
要求:
1.单通道采集数据并显示;
2.多通道循环采集数据宾显示。
任务:
1.进行微机数据采集系统电路硬件设计,画出电路原理图,pcb图或元器件布线图;
2.安装或焊接元器件;
3.进行数据采集系统控制程序设计(采用asm或cpp语言)
4.系统联调,提交一个满足上述二种要求之一的微机数据采集系统设计。
2.2实验目的
以PC机为控制器,采用查询方式进行8通道数据采集,采集的数据在屏幕上显示。
为此,采用ADC0809作A/D转换器。
通过微机数据采集系统的设计与制作,目的在于深入了解与掌握根据实际要求设计基本电路的方法和控制程序的设计方法。
2.3软硬件运行环境
本实验的开发平台MF软件采用系统集成技术,在Windows2000下运行。
它把实验程序的开发工具,故障诊断程序等程序集成在一个环境中,构成一个用户程序集成开发环境IDE(IntegratedDevelopmentEnvironment)。
用户程序的编辑、编译、连接、运行和修改的全过程都在一个集成的环境中完成,大大提高了编程的效率。
这个环境目前已有多个版本,每个版本提供了内容丰富的汇编语言和C/C++语言开发软件包,并以全屏幕窗口环境的形式供用户使用。
总的来说该系统采用的资源配置为:
✧PC兼容机
✧Windows2000
✧MFID多功能微机实验平台(含PCI总线驱动板)
✧面包板或外设功能模块板
✧安装或焊接工具
2.4开发工具
实验程序的开发工具包括编辑器、编译系统、连接程序和调试程序。
1.编辑器采用全屏幕多窗口编辑器,复制,粘贴,裁减十分方便。
2.编译系统MF软件包括了C/C++语言和汇编语言两个编译系统,用户可根据自己所熟悉的语言,任选一个来编写程序,并在集成环境中进行程序的编译(汇编)、连接、运行与调试。
在本实验中,我们采用的是汇编语言来实现软件开发。
3.连接程序采用TLINK。
4.调试程序采用TDEBUGGER全屏幕调试程序,直观全面,使用方便。
第三章原理分析
要实现上述设计要求,至少需要考虑:
被控对象ADC0809的特性、接口模块8255A的基本特性、接口电路结构形式以及显示格式。
3.1ADC0809的外部特性
ADC的外部引脚如下图,从图中可以看出,ADC0809有八个模拟量输入端(IN0-IN7),相应设置3根模拟量通道地址线(ADDA-ADDC),用以编码来选择8个模拟量输入通道。
并且还设置1根地址锁存允许信号ALE,高电平有效。
当ALE变高,锁存由ADDa-ADDc编码所选中的通道号,将该通道的模拟量接入A/D转换器。
ADC0809的分辨率为8位,有8根数字量输出线(D0-D7),带有三态输出锁存器。
并设置了1根输出允许信号OE,高电平有效。
当读数据时,要使OE置高,打开三态输出锁存器,把转换的数字量送到数据线上。
ADC0809的转换启动信号是START,高电平有效。
转换结束信号EOC,转换过程中为低电平,转换完毕变为高电平,可利用EOC的上升沿申请中断,或作查询之用。
3.28255A的基本特性
8255A是可编程并行接口芯片8255A,具有两个8位(A口和B口)和两个4位(C口高/低4位)并行I/O端口的接口芯片,它为Intel系列CPU与外部设备之间提供TTL电平兼容的接口,如打印机、A/D、D/A转换器、键盘、步进电机以及需要同时两位以上信息提供传送的一切形式的并行接口。
并且它的PC口还具有按位置位/复位功能,为按位控制提供了强有力的支持。
8255A能适应CPU与I/O接口之间的多种数据传送方式的要求。
8255A芯片内部主要由控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器组成。
3.3接口电路显示形式
本外设模块采用8855A作为接口电路,其中,PA0-PA7接数据线,其低三位与通道地址线ADDA-ADDC相连,即将通道号写入A口。
另外,转换后的数据从A口读入CPU。
PC0连接START和ALE信号,高电平有效,表示启动转换。
PC1
连接输出允许信号OE。
当查询方式时,PC4连接EOC信号,转换过程中,PC4为0,当转换完毕时,PC4为1。
3.4数据显示
数据显示有两点:
一上要把采集到的用十进制表示的数据转换成ASCII码,才能送到屏幕去显示;
二是显示的格式,数据在屏幕上是采用一列显示,还是满屏显示或是分区显示,本设计是采用满屏显示.
第四章设计
4.1概要设计
该设计外设接口采用了可编程并行接口芯片8255A和8路8位A/D转换器ADC0809,A/D数据采集模块、平台板、微机组成的数据采集系统框图如图所示。
图4.1数据采集系统框图
该程序流程图如图4.2:
连线原理图见附录A.
4.2详细设计
4.2.1硬件连接
该微机实验平台的硬件由基本系统、外设功能模块和面包板实验区三大部分,按模块化开放式结构设计而成。
不仅具有很好的可添加性和灵活性,而且整个平台的硬件资源全部向用户开放,由用户自由支配,系统不占用。
一基本系统
基本系统包括总线驱动板和实验平台,其作用一是将系统总线从总线机内引到机外的实验平台上。
二是在实验平台上提供各种典型的接口电路,供连接外设功能模块。
Ø
总线驱动板有PCI总线驱动板和ISA总线驱动板两种。
总线驱动板插在主机机箱内系统总线插槽中。
它将主机的系统总线(包括数据线、地址线和主要的控制线)进行驱动之后,用扁平电缆引到机箱外面的实验平台上,以供开发利用。
实验平台板置于机箱外,它是用户进行实验和开发的舞台。
在平台板上,利用从主板引出的系统总线,开发设计了并行口、串行口、A/D、D/A转换器以及相应的端口地址,并将这些接口的信号线以插座和插槽的形式提供给用户使用。
二外设功能模块
这里所说的外设功能模块包括微机的I/O设备(打印机、键盘、显示器、MODEM)和元器件(LED、喇叭、步进电机、直流电机、继电器、ADC、DAC)以及指示灯、开关(DIP、按钮)等。
这些外设加上各自的驱动电路就构成了不同的外设功能模块,它们是微机接口的控制和连接的对象。
用户将外设功能模块(对象)挂接到平台办的接口插座和插槽上,与平台上的接口芯片相结合,可构成各种各样外设应用系统(尽管这些系统规模不大)的接口电路。
外设功能模块可以任意添加。
三面包板实验区
面包板实验区包括一块高质量面包板和平台板的接口插座、插槽,以及连接电缆与连接导线,供用户自行设计、安装、调试外设应用系统电路之用。
4.2.2软件编程
该设计的软件编程部分大体分两个部分,一个是完成接口电路8255A的初始化工作,首先分析一下关于8255A的编程命令:
8255A的编程命令包括工作方式和对PC口的按位操作命令。
由于这两个命令都是送到8255A的同一个命令端口,故为了让8255A能识别是哪个命令,采用在命令代码中设置特征位的方法。
若写入的命令字的最高位D7=1,则是工作方式命令;
若写入的命令字D7=1,则是PC口的按位置位/复位命令。
这两个命令字的作用及格式为:
方式命令
作用:
指定8255A的工作方式及其方式下3个并行端口(PA、PB、PC)的功能,是作输入还是作输出。
格式:
8位,其中最高位是特征位,一定要写1,其余各位的定义如下,应用户的设计要求填写1或0。
图4.3方式命令格式
从方式命令的格式可知,A组有3种方式(0方式、1方式、2方式),而B组只有2种工作方式(0方式、1方式)。
端口PC分成2部分,上半部属A组,下半部属B组。
所有3个并行端口,置1指定为输入,置0指定为输出。
利用工作方式命令的不同代码组合,可以分别选择A组和B组的工作方式和各端口是输入还是输出。
2.置位/复位命令
指定PC口的某一位(某一个引脚)输出高电平或低电平。
8位,其中最高位是特征位,一定要写0,其余各位的定义如下,应根据设计要求填写1或0。
图4.4置位/复位命令格式
利用按位置位/复位命令可以使PC口的8根线中的任意1根置成高电平 输出或低电平输出。
二是采集到的数据显示部分.部分程序代码如下:
初始化工作
movdx,303h;
初始化8255状态字,A口输出
moval,88h
outdx,al
movdx,300h;
送通道号至A口
moval,temp
outdx,al
movdx,303h
moval,3h
outdx,al;
PC1置1进行地址锁存
moval,98h
outdx,al;
重写8255方式字,A口输入,C口低四位输
出,C口高四位输入
数据显示部分:
show:
movah,0
movbl,100
divbl
addal,30h
pushax
movdl,al
movah,2
int21h
popax
moval,ah
movbl,10
adddl,30h
movdl,ah
int21h
程序原代码见附录B.
第五章调试与操作说明
该设计在软件方面的调试,先需要在编译环境中编译、连接通过。
然后连接硬件线路,连接之前先检测元器件,能够对硬件单独检测的,最好先单独检测硬件电路。
最后是软硬件联合起来调试。
实验中常见问题如:
Æ
电源未连接好。
检查一下实验平台是否通电,检查接到面包板电源的引线是否插牢。
可以先察看ADC0809的18号引脚即CLOCK信号是否为500KHZ。
这一点,可以通过示波器观察,来算出频率,这点比较麻烦,还可以利用平台所提供的A/D数据采样板,找到对应的检测点,将两路信号都加到示波器上,观察波形,如若相似,则说明该模块的接线无误。
然后,察看12号引脚所接的参考正电压是否为+5.000伏。
实验过程中应注意各连线引脚是否与面包板接触良好。
第六章课程设计总结与体会
经过一个星期的数据采集系统实验,终于完成了临近毕业的一次课程设计.这次课程设计加深了对8255A芯片和ADC0809芯片这两个芯片工作原理的理解,了解了在MFID微机实验平台上进行微机应用系统设计的方案、过程。
我在团队中主要负责软件编程部分,软件的编写讲究的是逻辑和原理,如果不懂原理根本没有办法去写程序,所以在编程前期和同学一起弄懂实验的原理花了很大一部分时间。
接下来遇到的难题就是怎样编程呢?
汇编是计算机中很重要的一门语言,可是自己学的不够好,看程序是那么回事,要写起来却很困难。
平时训练太少,导致现在要用起来什么都不会。
一门语言不经常用就会被遗忘。
还好有老师可以辅导我们,把两年前学的汇编回忆起来可不容易,是张老师的鼓励让我鼓起勇气翻出已经好久没有碰过的汇编书找出自己的问题在哪,到底哪不会?
不明白的知识张老师都会很耐心的指导,从最基本的指令开始为我们讲解,带着我们一段一段的分析程序,是张老师的帮助让我克服一道道困难。
有老师帮忙自己也得努力才行啊?
我有不懂的就看书,什么指令,数据段,代码段,堆栈段,数据的传送,程序的跳转,从最简单的指令开始到程序的流程到编程的的思想和方法。
书也是很好的老师啊!
在编程的过程中我还请教了在科技大读研的学长,还有我们的组长谢格秀同学,在她的带领下我和其他几位组员王虎军,袁启迪,方力一起分工合作,相互帮助,相互鼓励,一步一步的走到现在。
我觉得自己在理论和实践方面的收获都很多。
另外,提高了我的分析问题和解决问题的能力,就程序中出现的错误进行分析,找出错误的原因,从而,发现问题并解决问题。
最后是论文的撰写,就是把整个过程中自己做的梳理一遍用文字表达出来。
通过写论文提高了我的综合思维能力和文字表达能力。
致谢
在此报告即将完成之时,我要在这里特别的感谢一下在我的接口课程设计过程中帮助和关心过我的老师和同学。
在课程设计的整个过程中,张绪辉、龚义建两位老师给了我很多的指导和建议。
张老师更是直接指导了我的课程设计,使我的课程设计能够在规定的时间内完成。
在软件编程方面,张老师深厚的语言功底很让我钦佩,他从最简单的讲起,指令,程序的步骤,流程,电路的搭建,他都给我们做了非常耐心的指导,我学到了很多东西,不仅是学术知识,还有工作方式、治学态度等。
我要感谢在编程过程中给我帮助的研究生在读的科技大的学长,教我分析问题让我自己在摸索中找到解决问题的方法。
还有要感谢在本次课程设计中和我一起奋战的同学,在整个课程设计的过程中,我们都互相合作,互相帮助,当我有困难时他们都主动帮助我.正因为有这种良好的团队合作精神,我的课程设计才得以顺利的完成.
最后,再一次向所有关心过我、帮助过我的老师和同学送上最深的谢意和最真挚的祝福!
参考文献
1.刘乐善等,微型计算机接口技术及应用,武汉,华中理工大学出版社,2000
2.MFID-2微型计算机实验平台32位危机实验指导书,华中科技大学出版社
3.王元珍韩宗芬,IBM-PC宏汇编语言程序设计,华中科技大学出版社2004
附录A
图一实验原理图
图二实验PCB图
附录B
;
*------------------------------------------------------*/
*AskAD.asm(查询方式A/D转换器接口实验)*/
*查询方式A/D转换数据采集程序SourceFile*/
*Copyright(c)2006byAndy*/
*ModifyDate2006.9.9*/
ssegsegmentparastack'
stack'
dw200dup(?
)
ssegends
dsegsegmentparapublic'
data'
messagedb'
IfyouwanttoquitA/Dconvert,pleasepress'
'
ESC'
db0dh,0ah,'
$'
input_messagedb'
inputnumberofA/Dchannel'
error_messagedb'
inputincorrectA/Dchannel!
0dh,0ah
db'
pleaseinputnumberofA/Dchannelagain:
tempdb(?
dsegends
csegsegmentparapublic'
code'
assumess:
sseg,cs:
cseg,ds:
dseg
a_dpoprocfar
start:
movax,sseg
movss,ax
movax,dseg
movds,ax
movah,9;
显示提示信息
movdx,segmessage
movds,dx
movdx,offsetmessage
提示输入通道号
movdx,seginput_message
movdx,offsetinput_message
input:
movah,8;
检查输入通道号是否有错
int21h
cmpal,'
0'
jberror
7'
jaerror
subal,30h
movtemp,al;
若无错,则保存通道号
jmpbegin
error:
显示出错信息
movdx,segerror_message
movdx,offseterror_message
jmpinput
begin:
movdx,303h;
moval,88h
outdx,al
movdx,300h;
moval,temp
outdx,al;
重写8255方式字,A口输入,
C口低四位输出,C口高四位输入
lop:
使PC0置高发启动信号
moval,1h
movcx,0f00h;
delay
lop1:
looplop1
moval,0h
lopsub:
movdx,302
inal,dx
andal,10h
jzlopsub
movdx,303h
moval,5h
movdx,300h
inal,dx
pushax
movah,0
movbl,100
divbl
addal,30h
pushax
movdl,al
movah,2
popax
moval,ah
movbl,10
adddl,30h
movah,0bh;
检测是否有ESC键按下
incal
jnzlop;
若无键按下,则继续采集
quit:
movax,4c00h;
程序退出
adpoendp
csegends
endstart
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- 微型计算机 课程设计 微机 采集 系统 设计 制作
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