基于8086的数字电压表设计.pdf

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1、1 目 录 1.理论部分.2 1.1 课题要求与内容.2 1.2 系统方案设计.2 1.2.1 实验器材.2 1.2.2实验总体框图：.3 1.3 系统硬件设计.3 1.3.1 所用芯片及原理简介：.3 1.3.2分部原理图片：.7 1.4 系统软件设计.9 1.4.1 A/D转换部分.9 1.4.2 8254和8259模块.10 1.4.3 中断程序.11 2.实践部分.12 2.1 系统硬件原理简介.12 2.2 系统硬件调试中出现的问题及解决措施.12 2.2.1 8254计数器模块.12 2.2.2 0809AD转换及8255显示模块.13 2.3 系统软件.13 2.3.1软件设计.

2、13 3.课程设计心得.18 4.附录.19 2 基于 8086 的数字电压表设计 摘要：数字电压表利用模-数转换原理测量电压值，并以数字形式显示测量结果的仪表。本课题基于 8086 系统设计软件程序，采用 A/D 模数转换芯片 0809 将采集的模拟量转换为数字量，通过并行接口芯片 8255A 在数码管上实时显示，并且采用 8254 和 8259A 芯片设置采样时间以及产生中断。关键字：数字电压表，0809，8255，8259，数码管 1.理论部分 1.1 课题要求与内容 课题：设计数字电压表 课题内容及要求：1）使用 0809 芯片，获取电压数据；2）通过 8255A 芯片，使数据在数码管

3、上实时显示；3）使用 8254 芯片，通过按键设置采样时间，比如 60s 采集一次；4）使用 8259A 芯片，采样时间结束后产生中断，采集电压数据；附加要求：使用 8251 芯片，通过串口在 PC 机上的串口调试助手显示实时电压信号。1.2 系统方案设计 1.2.1 实验器材 表 1 实验器件 实验器材 名称 数量 备注 PC 机 一台 唐都实验箱 一台 使用的芯片 0809 一片 3 8255 一片 8254 一片 8259 一片 1.2.2 实验总体框图：图 1 方案设计框图 1.3 系统硬件设计 1.3.1 所用芯片及原理简介：1）A/D 转换器 0809 ADC0809 的引脚图如下

4、图所示：图 2 0809 引脚图 初始化 8254 和 8259，设置工作方式和计数方式，进行计数 采样，启动 A/D转换，分析结果并进行显示 初始化 8255 工作方式 显示结果在屏幕上 换码用8255 显示在实验箱数码管上 软件延时子程序 4 ADC0809 是双列直插式 8 位 A/D 转换芯片，具有 8 路模拟量输入线，可在程序控制下对任意一路进行 A/D 转换，得到 8 位二进制数字量。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。用它可以直接输入 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

5、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 05V 时钟频率范围：10KHz1280KHz A/D 转换方法：IN0 单极性输入电压与转换后数字的关系为：N=Ui/（Uref/256）其中 Ui 为输入电压，Uref 为参考电压（+5V）本设计中电压模拟量从 ADC0809 的 IN0 端输入。2）并行接口芯片 8255 8255A 的引脚图如下图所示：图 3 8255A 引脚图 8255A 是一个 40 引脚的双列直插式并行接口芯片。8255 芯片内部有 3 个 8 位的输

6、入输出端口，即A 口，B 口和 C 口。从内部控制角度来讲，可分为两组：A 组和 B 组；A 组控制模块管理 A 口和 C 口的高四位，B 组控制模块管理 B 口和 C 口的第四位。8255 的三种工作方式：方式 0：基本输入输出方式；方式 1：选通型输入输出方式；5 方式 2：双向数据传送方式。本设计中使用 8255 端口 A 输出 LED 数码管的位选信号和端口 B 输出段码信号 用于控制数码管对电压值的显示。3）定时计数芯片 8254：8254 芯片的引脚图如下图所示：图 4 8254 引脚图 8254 芯片是一款使用十分广泛的可编程定时，计数芯片，其主要功能是定时和计数的功能。8254

7、 芯片主要由四部分组成：1.数据总线缓冲器；2.读写逻辑；3.控制字寄存器；4.计数器；8254 的工作方式：方式 0：计数到 0 结束输出正跃变信号方式；方式 1：硬件可重触发单稳方式；方式 2：频率发生器方式；方式 3：方波发生器；方式 4：软件触发选通方式；方式 5：硬件触发选通方式。4）中断控制芯片 8259A：8259A 的引脚图如下图所示：6 图 5 8259A 引脚图 8259A 是为了进行中断控制而设计的芯片，它是可以用程序控制的中断控制器。单个的 8259A 能管理 8 级向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成 64 级的向量优级中断系统。8259A 有多种

8、工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的。在总线控制器的控制下，8259A 芯片可以处于编程状态和操作状态，编程状态是 CPU 使用 IN 或 OUT 指令对 8259A 芯片进行初始化编程的状态。5）8 段 LED数码管：表 2：共阴极数码管字形代码 显示字形 g f e d c b a 段码 0 0 1 1 1 1 1 1 3fh 1 0 0 0 0 1 1 0 06h 2 1 0 1 1 0 1 1 5bh 3 1 0 0 1 1 1 1 4fh 4 1 1 0 0 1 1 0 66h 5 1 1 0 1 1 0 1 6dh 6 1 1 1 1 1 0 1

9、7dh 7 0 0 0 0 1 1 1 07h 8 1 1 1 1 1 1 1 7fh 9 1 1 0 1 1 1 1 6fh 本设计用 2 位 8 段 LED 数码管分别显示电压值（电位器模拟电压）的十位和个位部分。7 1.3.2 分部原理图片：A/D 转换模块 0809：图 6 A/D 转换模块 并行接口模块 8255：图 7 并行接口 8255 模块 设置采样时间模块 8253：8 图 8 采样时间模块 8253 设置中断模块 8259：图 9 设置中断模块 8259 9 1.4 系统软件设计 1.4.1 A/D 转换部分 图 10 A/D 模数转换部分 将结果显示在电脑屏幕将 BUFF

10、E 空间中的结果转换至 AL 中 在屏幕上显示字符串读出转换结果 将结果存入 BUFFE 空间 开始 启动 AD 转换 换码用 8255 显示在实验箱数码管上 返回至中断 结束 10 1.4.2 8254 和 8259 模块 图 11 8254 和 8259 部分 开始 计数器 2 初始 8254 并设置工作方式 3 输 1.8432MHz 至 CLK2 进行 100分频 初始化 8254 设置工作方式：计数器 0，方式 3 输出至 CLK0，计数 0 进行 18432 次分频得到 1HZ 方波 初始化计数 1，设置工作方式 0，进入计数初值（键盘键入）计数完成，进入中断 11 1.4.3 中

11、断程序 图 12 中断部分 计数是否完是 否 结束 开中断 恢复 PCI_INTCSR 恢复 INTR 中断矢量 恢复INTR中断屏蔽字 开始 关中断 打开INTR中断屏蔽位 初始化PCI_INTCSR 替换 INTR 中断矢量 开中断 关中断 进入 A/D 采集模块 12 2.实践部分 2.1 系统硬件原理简介 硬件设计总图如下图：图 13 硬件原理总图 2.2 系统硬件调试中出现的问题及解决措施 2.2.1 8254 计数器模块 在调试中把计数器 1 输出连接至 LED 灯（检验能否进入中断程序）时，灯并未出现闪烁而是持续低电平，检查程序发现，端口存储器未改动。修改后又持续高电平，还是未见

12、闪烁，经过田老师检查发现电路接线错误，后改正能使灯闪即可以进入中断。13 2.2.2 0809AD 转换及 8255 显示模块 在调试过程中将电位器的 ADJ 端接到 0809 的 IN0 口作为模拟信号输入，但是调节旋钮发现产生的数字信号没有任何变化，然后我们尝试用以前微机接口实验的程序控制 0809 还是没有任何变化，初步认为是电位器损坏无法使用，换过数次试验台后能显示 00FF 的电压变化。2.3 系统软件 2.3.1 软件设计 程序如下：IOY0 EQU 3000H ;片选 IOY0 对应的端口始地址 IOY1 EQU 3040H ;片选 IOY0 对应的端口始地址 AD0809 EQ

13、U IOY1 ;AD0809 的端口地址 MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255 的 A 口地址 MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255 的 B 口地址 MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255 的 C 口地址 MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255 的控制寄存器地址 IOY2 EQU 3080H ;片选 IOY0 对应的端口始地址 MY8254_COUNT0 EQU IOY2+00H*4 ;8254 计数器 0 端口地址 MY8254_COUNT1 EQU IOY2+01H*4 ;8254 计数器 1 端口地

14、址 MY8254_COUNT2 EQU IOY2+02H*4 ;8254 计数器 2 端口地址 MY8254_MODE EQU IOY2+03H*4 ;8254 控制寄存器端口地址 IOY3 EQU 30C0H ;片选 IOY0 对应的端口始地址 MY8259_ICW1 EQU IOY3+00H ;实验系统中 8259 的 ICW1 端口地址 MY8259_ICW2 EQU IOY3+04H ;实验系统中 8259 的 ICW2 端口地址 MY8259_ICW3 EQU IOY3+04H ;实验系统中 8259 的 ICW3 端口地址 MY8259_ICW4 EQU IOY3+04H ;实验系

15、统中 8259 的 ICW4 端口地址 MY8259_OCW1 EQU IOY3+04H ;实验系统中 8259 的 OCW1 端口地址 MY8259_OCW2 EQU IOY3+00H ;实验系统中 8259 的 OCW2 端口地址 MY8259_OCW3 EQU IOY3+00H ;实验系统中 8259 的 OCW3 端口地址 INTR_IVADD EQU 01C8H ;INTR 对应的中断矢量地址 INTR_OCW1 EQU 0A1H ;INTR 对应 PC 机内部 8259 的 OCW1 地址 INTR_OCW2 EQU 0A0H ;INTR 对应 PC 机内部 8259 的 OCW2

16、 地址 INTR_IM EQU 0FBH ;INTR 对应的中断屏蔽字 STACK1 SEGMENT STACK DB 256 DUP(?)STACK1 ENDS DATA SEGMENT 14 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H CUN DB 256 DUP(?)MES DB Press number to set interrupt time!,0AH,0DH,0AH,0DH,$STR1 DB AD0809:IN0$;定义显示的字符串 BUFFE DB 2 DUP(?)CS_BAK DW?;保

17、存 INTR 原中断处理程序入口段地址的变量 IP_BAK DW?;保存 INTR 原中断处理程序入口偏移地址的变量 IM_BAK DB?;保存 INTR 原中断屏蔽字的变量 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DA TA START:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET CUN CALL MY_8259 CALL MY_8254 CALL MY_0809 QUERY:CALL DISPLAY1 MOV AH,1 ;判断是否有按键按下 INT 16H JNZ QUIT ;有按键则退出 MOV DX,MY8259_O

18、CW3 ;向 8259 的 OCW3 发送查询命令 MOV AL,0CH OUT DX,AL IN AL,DX ;读出查询字 TEST AL,80H ;判断中断是否已响应 JZ QUERY ;没有响应则继续查询 CALL MY_8254 CALL MY_0809 CALL DISPLAY1 CALL MY_8259 JMP QUERY QUIT:MOV AX,4C00H ;结束程序退出 INT 21H;*8254*;*MY_8254 PROC NEAR MOV DX,MY8254_MODE ;初始化 8254 工作方式 MOV AL,0B6H ;计数器 2，方式 3 OUT DX,AL MOV

19、 DX,MY8254_COUNT2 ;装入计数初值 MOV AL,64H ;100 分频 15 OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,MY8254_MODE ;初始化 8254 工作方式 MOV AL,36H ;计数器 0，方式 3 OUT DX,AL MOV DX,MY8254_COUNT0 ;装入计数初值 MOV AL,00H ;18432 分频 OUT DX,AL MOV AL,48H OUT DX,AL MOV DX,MY8254_MODE ;初始化 8254 工作方式 MOV AL,74H ;计数器 1，方式 0 OUT DX,AL MOV AH

20、,09H MOV DX,OFFSET MES INT 21H MOV AH,01H INT 21H SUB AL,30H MOV BL,0AH MUL BL MOV SI,AL MOV AH,01H INT 21H SUB AL,30H MOV BL,SI ADD AL,BL MOV DX,MY8254_COUNT1 ;装入计数初值 ;MOV AL,02H ;计数 2 秒 OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL RET MY_8254 ENDP;*8259*;*MY_8259 PROC NEAR MOV DX,MY8259_ICW1 ;初始化实验系统中 8259 的 IC

21、W1 MOV AL,13H ;边沿触发、单片 8259、需要 ICW4 OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW2 ;初始化实验系统中 8259 的 ICW2 16 MOV AL,08H OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW4 ;初始化实验系统中 8259 的 ICW4 MOV AL,01H ;非自动结束 EOI OUT DX,AL MOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化实验系统中 8259 的 OCW1 MOV AL,0FCH ;打开 IR0 和 IR1 的屏蔽位 OUT DX,AL RET MY_8259 ENDP;*0809*;FUNCTION:;

22、NAME:;*MY_0809 PROC NEAR ;采样 PUSH DX PUSH CX PUSH AX MOV DX,AD0809 ;启动 A/D 转换 OUT DX,AL CALL DALLY MOV DX,OFFSET STR1 ;显示字符串 AD0809:IN0 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,AD0809 ;读 A/D 转换结果 IN AL,DX MOV CH,AL ;分析结果进行显示 AND AL,0F0H MOV CL,04H SHR AL,CL ;取出数据的十位 MOV BUFFE,AL CMP AL,09H JG A1 ADD AL,30H JMP A2 A1

23、:ADD AL,37H ;对 AF 的处理 A2:MOV DL,AL ;对 09 的处理 MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BUFFE MOV BX,OFFSET DATA XLAT MOV SI,AL MOV AL,CH 17 AND AL,0FH ;取出数据的各位 MOV BUFFE,AL CMP AL,09H JG A3 ADD AL,30H JMP A4 A3:ADD AL,37H ;对 AF 的处理 A4:MOV DL,AL ;对 09 的处理 MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BUFFE MOV BX,OFFSET DATA XLAT INC S

24、I MOV SI,AL POP AX POP CX POP DX RET MY_0809 ENDP ;*DISPLAY1*;*DISPLAY1 PROC NEAR PUSH AX PUSH DX MOV DX,MY8255_MODE ;初始化 8255 工作方式 MOV AL,81H ;方式 0，A 口、B 口输出，C 口低 4 位输入 OUT DX,AL MOV AL,SI MOV DX,MY8255_B OUT DX,AL MOV AL,01H MOV DX,MY8255_A OUT DX,AL CALL DALLY DEC SI MOV AL,SI MOV DX,MY8255_B OUT

25、 DX,AL MOV AL,02H MOV DX,MY8255_A OUT DX,AL 18 CALL DALLY INC SI POP DX POP AX DISPLAY1 ENDP;*DELLY*;FUNCTION:;NAME:;*DALLY PROC NEAR ;软件延时子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,4000H D1:MOV AX,0300H D2:DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RET DALLY ENDP CODE ENDS END START 3.课程设计心得 本次设计基本完成了课题要求，但仍具有一些不足之处。首先未将

26、电位器值转换为电压值显示，即将两位的电阻值转换成为三位的电压值（一位整数部分，两位小数部分）。其次，考虑到数码管和矩阵按键已经复用，并未使用试验箱上的矩阵按键，而改用的 DOS 系统功能调用，采用电脑键盘输入。最后，对课题的附加部分因为专业知识不足也未能很好完成，而是采用在电脑 CMD 窗口中跟踪显示实时电压值。通过本次课程设计，我获益良多，对微机接口这门课程和8086 系统有了更深入的了解，掌握了如何使用汇编语言编写程序实现软硬件的结合，达到课题要求。19 4.附录 附录 1：参考文献：【1】陈红卫主编.2009.微型计算机基本原理与接口技术（第二版）M.北京：科学出版社【2】西安唐都科教仪器公司编著 32 位微机原理与接口技术实验教程【3】樊昌信，曹丽娜编著.2010.通信原理（第六版）M.北京:国防工业出版社