計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)---基于0809的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、<p>　　基于0809的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　關(guān)鍵字：8255 8253 0809 匯編語(yǔ)言</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　1 引言2</b></p>

2、<p>　　1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的簡(jiǎn)介2</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類(lèi)2</p><p>　　1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能2</p><p>　　1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式2</p><p>　　1.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　1.6 課程

3、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求3</p><p>　　1.7 設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求3</p><p><b>　　2 內(nèi)容提要3</b></p><p>　　3 系統(tǒng)總體方案4</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路4</p><p>　　3.2 系統(tǒng)總體框圖4</p>

4、<p>　　4 硬件電路設(shè)計(jì)及描述4</p><p>　　4.1 8253芯片及工作原理4</p><p>　　4.1.1 基本組成及工作原理4</p><p>　　4.1.2 8253與系統(tǒng)連接5</p><p>　　4.2 ADC0809內(nèi)部功能與引腳介紹6</p><p>　　4.2

5、.1 引腳排列及各引腳的功能7</p><p>　　4.2.2 ADC0809工作方式8</p><p>　　4.2.3 ADC0809與系統(tǒng)連接8</p><p>　　4.3 單片機(jī)89C51的引腳與功能介紹9</p><p>　　4.4 8255并行口芯片基本組成及工作原理11</p><p>

6、　　4.4.1 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)12</p><p>　　4.4.2 8255的工作方式12</p><p>　　4.2.3 8255與系統(tǒng)連接13</p><p>　　4.5 LED顯示部分接線(xiàn)及工作原理13</p><p>　　4.5.1 LED顯示工作原理13</p><p>　　4.5.2

7、 LED顯示部分接線(xiàn)14</p><p>　　4.6 總體電路圖15</p><p>　　5 軟件設(shè)計(jì)流程及描述15</p><p>　　5.1 主程序設(shè)計(jì)思路15</p><p>　　5.2 部分程序設(shè)計(jì)流程圖16</p><p>　　5.2.1 8253程序流程圖16</p>&

8、lt;p>　　5.2.2 8255程序流程圖16</p><p>　　5.2.3 數(shù)據(jù)處理流程圖16</p><p>　　5.2.4 LED顯示流程圖18</p><p>　　5.3 匯編語(yǔ)言程序清單18</p><p>　　5.4 仿真結(jié)果21</p><p>　　6 課程設(shè)計(jì)體會(huì)21&

9、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過(guò)程。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)已成為日益重要的檢測(cè)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場(chǎng)合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)

10、，通常采用一些功能相對(duì)獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，作為測(cè)控系統(tǒng)不可缺少的部分，數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)采用89C51系列單片機(jī)，89C51系列單片機(jī)基于簡(jiǎn)化的嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 具有體積小、重量輕，具有很強(qiáng)的靈活性。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，硬件部分主要完成數(shù)據(jù)采集，軟件部分完成數(shù)據(jù)處理和顯示。數(shù)據(jù)采集采用AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，具有很高的穩(wěn)定性，采樣的周期由

11、可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253控制。完成采樣的數(shù)據(jù)后輸入單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，并送到LED顯示。軟件部分用Keil軟件編程，操作簡(jiǎn)單，具有良好的人機(jī)交互界面。程序部分負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制和管理，采用了匯編語(yǔ)言進(jìn)行了判別通道、數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序設(shè)計(jì)，具有較好的可讀性。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的不斷推廣應(yīng)用，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，因此數(shù)據(jù)

12、采集系統(tǒng)有著重要的意義。</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的簡(jiǎn)介</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)的輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱(chēng)為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱(chēng)為數(shù)據(jù)的分配。</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)采

13、集系統(tǒng)的分類(lèi)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，用途和功能也各不相同，常見(jiàn)的分類(lèi)方法有以下幾種，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類(lèi)：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類(lèi)：隔離型和非隔離型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類(lèi)：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)：電壓信號(hào)和電流信號(hào)，高電平信號(hào)和低電平信號(hào)，單端輸入(SE)和差動(dòng)輸入(

14、DE)，單極性和雙極性；根據(jù)信號(hào)通道的結(jié)構(gòu)方式分類(lèi)：?jiǎn)瓮ǖ婪绞?，多通道方式?lt;/p><p>　　1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說(shuō)，就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)根進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視 。

15、</p><p>　　1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　從硬件力向來(lái)看，白前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；另一種是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p>　　微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開(kāi)關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物，它由若

16、干個(gè)“數(shù)據(jù)采集站”和一臺(tái)上位機(jī)及通信線(xiàn)路組成。數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置組成。位于生產(chǎn)設(shè)備附近，可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理任務(wù)，還可將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給上位機(jī)。</p><p>　　1.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　微電子技術(shù)的一系列成就以及微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，不僅為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的前景，也對(duì)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。數(shù)據(jù)采集

17、系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。</p><p>　　(1)新型快速、高分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件不斷涌現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能。</p><p>　　(2)高性能單片機(jī)的問(wèn)世和各種數(shù)字信號(hào)處理器的涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。</p><p>　　(3)智能化傳感器(Smarts nor)的發(fā)展，必將對(duì)今后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。&l

18、t;/p><p>　　(4)與微型機(jī)配套的數(shù)據(jù)采集部件的大量問(wèn)世，大大方便了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域里應(yīng)用并有利于促進(jìn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。</p><p>　　(5)分布式數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。</p><p>　　1.6 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</p><p>　　通過(guò)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器采樣一個(gè)模擬電壓，每隔一定時(shí)間去采

19、樣一次，每次相隔的時(shí)間由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片8253控制，采樣的結(jié)果送入A/D轉(zhuǎn)換器芯片0809，轉(zhuǎn)換完成后，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)送入并行接口芯片8255，然后由中斷控制器向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，在CPU控制下把8225中的數(shù)字送入外設(shè)即CRT/LED顯示。</p><p>　　1.7 設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求</p><p>　　(1)據(jù)題目要求的指標(biāo)，通過(guò)查閱有關(guān)資料，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，

20、并設(shè)計(jì)其硬件電路圖。</p><p>　　(2)畫(huà)出電路原理圖，分析主要模塊功能及他們之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制關(guān)系。</p><p>　　(3)用protel或proteus軟件繪制電路原理圖。</p><p>　　(4)軟件設(shè)計(jì)，給出流程圖及源代碼并加注釋。</p><p><b>　　2 內(nèi)容提要</b></p&

21、gt;<p>　　通過(guò)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器采樣一個(gè)模擬電壓，每隔一定時(shí)間去采樣一次，每次相隔的時(shí)間由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片8253控制，采樣的結(jié)果送入A/D轉(zhuǎn)換器芯片0809，轉(zhuǎn)換完成后，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)送入并行接口芯片8255，然后由中斷控制器向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，在CPU控制下把8225中的數(shù)字送入外設(shè)即CRT/LED顯示。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)總體方案</b>

22、</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路</p><p>　　本設(shè)計(jì)的基本思路是：根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，首先從整體上規(guī)劃好整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能，然后再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，將比較復(fù)雜的系統(tǒng)分解為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，特別注意對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)與系統(tǒng)、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的接口關(guān)系進(jìn)行精心設(shè)計(jì)以及技術(shù)指標(biāo)的合理分解。然后再由子系統(tǒng)到部件、部件到具體元器件的選擇和調(diào)試。各部件或子系統(tǒng)各自完成后再進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，直

23、到完成總體目標(biāo)。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　4 硬件電路設(shè)計(jì)及描述</p><p>　　4.1 8253芯片及工作原理</p><p>　　4.1.1 基本組成及工作原理</p><p>　　8253內(nèi)部有三

24、個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門(mén)控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實(shí)際上是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的

25、值，而初始值寄存器的值是通過(guò)程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過(guò)程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來(lái)鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對(duì)此進(jìn)行讀操作。CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來(lái)用。8253具有3個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)通道，采用減1計(jì)數(shù)方式。在門(mén)控信號(hào)有效時(shí)，每輸入1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，通道作1次計(jì)數(shù)操作。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖是已知周期的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)就成為定時(shí)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要使用82

26、53的循環(huán)計(jì)時(shí)功能，采用8253的方式2，進(jìn)入這種工作方式 OUT輸出高電平，裝入計(jì)數(shù)值n后如果GATE為高電平，則立即開(kāi)始計(jì)數(shù)，OUT保持為高電平不變； 待計(jì)數(shù)值減到“1”和“0”之間， OUT將輸出寬度為一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖，計(jì)數(shù)值為“0”時(shí)，自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)初值n，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)，OUT將輸出一定頻率的負(fù)脈沖序列， 其脈沖寬度固定為一個(gè)CLK周期， 重復(fù)周期為CLK周期的n倍。如果在減“1”計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE變?yōu)闊o(wú)效（輸入0電平

27、），則暫停減“1”計(jì)數(shù)，待GATE恢復(fù)有效后，從初值n開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。這樣會(huì)改變輸出脈沖的速率。如果在操作過(guò)程中要求改變輸出脈沖的速率，CPU可在任何時(shí)候，重新寫(xiě)人新的計(jì)數(shù)值， 它不會(huì)影響正在進(jìn)行的減“1”計(jì)數(shù)過(guò)程，而是從下一個(gè)計(jì)數(shù)操作用期開(kāi)始按新的計(jì)數(shù)值改變輸出脈沖的速率。</p><p>　　圖4-1 8253芯片管腳圖</p><p>　　圖4-2 8253方式2工作波形</p

28、><p>　　4.1.2 8253與系統(tǒng)連接</p><p>　　8253的數(shù)據(jù)線(xiàn)與單片機(jī)89C51的P0口連接，片選端CS經(jīng)過(guò)反相器后和單片機(jī)的P2.1管腳連接，輸出端口ADC0809的START及ALE管腳連接，控制著ADC0809的采樣速度，與系統(tǒng)連接圖圖4-3</p><p>　　圖4-3 8253與單片機(jī)連接圖</p><p>　　4

29、.2 ADC0809內(nèi)部功能與引腳介紹</p><p>　　ADC0809八位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器是一種單片CMOS器件，包括8位模擬轉(zhuǎn)換器、8通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。8路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能直接連通8個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-4所示</p><p>　　圖4-4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2.1 引腳排列及各引

30、腳的功能</p><p>　　圖4-5 ADC0809芯片管腳圖</p><p><b>　　各引腳的功能如下：</b></p><p>　　IN0～I(xiàn)N7：8個(gè)通道的模擬量輸入端?？奢斎?～5V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。</p><p>　　⑵ D0～D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。</p

31、><p>　?、?A、B、C：通道選擇端。當(dāng)CBA=000時(shí)，IN0輸入；當(dāng)CBA=111時(shí)，IN7輸入。</p><p>　?、?ALE：地址鎖存信號(hào)輸入端。該信號(hào)在上升沿處把A、B、C的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開(kāi)關(guān)的地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號(hào)中的某一路。</p><p>　?、?START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。從START端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng)ADC08

32、09開(kāi)始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于100～200ns。</p><p>　?、?EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　⑺ OE：輸出允許端。高電平允許輸出</p><p>　　⑻ CLK：時(shí)鐘輸入端。ADC0809的典型時(shí)鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100μs。</p><p>　?、?REF(

33、-)、REF(+)：參考電壓輸入端。ADC0809的參考電壓為＋5V。</p><p>　?、?VCC：供電電源端。ADC0809使用＋5V單一電源供電。</p><p>　　當(dāng)ALE為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。在START上升沿時(shí)，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，此期間START應(yīng)保持低電平。在START下降沿后10us左右，轉(zhuǎn)

34、換結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，EOC為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE為低電平時(shí)，D0～D7為高阻狀態(tài)，OE為高電平時(shí)，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。</p><p>　　4.2.2 ADC0809工作方式 　　</p><p>　?。?）定時(shí)傳送方式：對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS-5

35、1單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 　　</p><p>　?。?）查詢(xún)方式：A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢(xún)方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 　　</p><p>　　（3）中斷方式：把表明轉(zhuǎn)換完成

36、的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 　　</p><p>　　不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線(xiàn)，供單片機(jī)接受。</p><p>　　4.2.3 ADC0809與系統(tǒng)連接</p><p>　　模擬量輸入通道選擇通道0，即ADD-A、A

37、DD-B、ADD-C引腳直接接地。參考電平和供電電源選擇5V。ALE和START引腳連接在一起，接到8253的OUT0引腳，在8253工作方式2下，控制這0809的采樣間隔時(shí)間。EOC和OE及單片機(jī)的外部中斷0P3.2引腳相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，EOC引腳變成高電平，OE端允許輸出，把轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)D0-D7數(shù)據(jù)輸出端和8255的PA口相連，與系統(tǒng)連接如圖4-6</p><p>　　圖4-6 0809與系統(tǒng)連接圖&l

38、t;/p><p>　　4.3 單片機(jī)89C51的引腳圖與功能介紹</p><p>　　圖4-7 單片機(jī)89C51引腳圖</p><p><b>　　引腳說(shuō)明：</b></p><p>　?、?VCC：電源電壓</p><p><b>　?、?GND:地</b></p>

39、;<p>　?、?P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)0端口寫(xiě)入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。</p><p>　　當(dāng)P0口訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字

40、節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。</p><p>　?、?P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)P1口寫(xiě)1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。</p><p>　?、?P2口：P2是一帶有內(nèi)

41、部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)向P2口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。</p><p>　　P2口在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX ＠ DPTR）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸

42、出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX ＠R1），P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　當(dāng)Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。</p><p>　?、?P3口：P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)向P3口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸

43、入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表3-1所示。</p><p>　　表4-1 P3口的第二功能</p><p>　?、?RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　?、?/p>

44、 ALE/:當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（）。</p><p>　　一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。</p><p>　?、?：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指

45、令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)兩個(gè)信號(hào)。</p><p>　?、?/VPP:外部訪(fǎng)問(wèn)允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令，必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。</p><p>　　當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)，應(yīng)該接到VCC端。</p><p>　　⑾ X

46、TAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。</p><p>　?、?XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　4.4 8255并行口芯片基本組成及工作原理</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇

47、，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線(xiàn)接口，即數(shù)據(jù)線(xiàn)、地址線(xiàn)、控制線(xiàn)接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分?！?lt;/p><p>　　圖4-8 8255芯片管腳圖</p><p>　　4.4.1 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p>&

48、lt;p>　?、?數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器：這是一個(gè)雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255A與微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的接口。輸入輸?shù)臄?shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過(guò)這個(gè)緩沖器傳送的。</p><p>　　⑵ 三個(gè)端口A，B和C：A端口包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B端口包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C端口包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器及緩

49、沖器，一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入沒(méi)有鎖存器）。</p><p>　?、?A組和B組控制電路：這是兩組根據(jù)CPU輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對(duì)于CPU而言，共用一個(gè)端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU輸出的一字節(jié)方式控制字或?qū)口按位復(fù)位字命令。方式控制字的高5位決定A組工作方式，低3位決定B組的工作方式。對(duì)C口按位復(fù)位命令字可對(duì)C口的每一位實(shí)現(xiàn)置位或復(fù)位。A組控制電路控制A口和C口上半部，B組

50、控制電路控制B口和C口下半部。</p><p>　?、?讀寫(xiě)控制邏輯：用來(lái)控制把CPU輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由它來(lái)控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的端口送到CPU。</p><p>　　4.4.2 8255的工作方式</p><p>　　8255有三種工作方式：方式0—基本輸入輸出方式；方式1—選通輸入輸出方式；方式2—雙向選通輸入輸出方式。</

51、p><p>　　8255只有一個(gè)控制寄存器可以寫(xiě)入兩個(gè)控制字：一個(gè)為方式選擇控制字，決定8255的端口工作方式；另一個(gè)為C口按位置位/復(fù)位控制字，控制C口某一位的狀態(tài)。這兩個(gè)控制字共用一個(gè)地址，具體控制如下表</p><p>　　表4-2 8255A方式控制字</p><p>　　表4-3 C口按位置位/復(fù)位控制字表</p><p>　　4.2.

52、3 8255與系統(tǒng)連接</p><p>　　8255PA口和ADC0809連接，作為ADC0809數(shù)字量的輸入通道，數(shù)據(jù)輸出口D0-D7和單片機(jī)的P0口連接，PB口和顯示電路LED連接，顯示模擬量的大小。</p><p>　　圖4-9 8255和系統(tǒng)連接及顯示電路</p><p>　　4.5 LED顯示部分接線(xiàn)及工作原理</p><p>

53、　　4.5.1 LED顯示工作原理</p><p>　　現(xiàn)在一般把顯示圖形或文字的LED顯示屏成為圖文屏，其實(shí)LED圖文顯示屏并沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，這里所謂的圖形，是由單色固定亮度的點(diǎn)陣線(xiàn)條組成的任意圖形，其中LED點(diǎn)陣發(fā)光器件或發(fā)光或熄滅，即只有這兩種狀態(tài)。單個(gè)LED數(shù)碼管又叫七段數(shù)碼管，分為共陰極和共陽(yáng)級(jí)兩種，多位七段LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)利用人的視覺(jué)延遲的特點(diǎn)，采用掃描的方式驅(qū)動(dòng)多位七段LED數(shù)碼管，

54、節(jié)省驅(qū)動(dòng)電路，降低功耗。保證一定的掃描循環(huán)頻率，得到較好的顯示質(zhì)量。各位七段LED數(shù)碼管公用一個(gè)段驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)段碼鎖存器，為段驅(qū)動(dòng)器提供邏輯輸入。每位七段LED數(shù)碼管的公共端連接一個(gè)位驅(qū)動(dòng)器，控制各位數(shù)碼管的點(diǎn)亮。位驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)位碼鎖存器提供。</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)、顯示器、液晶LCD(Liquid Crystal Displ

55、ay)顯示器、CRT顯示器等。LED、LCD顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7段、米字型等）和點(diǎn)陣顯示（5×8、8×8點(diǎn)陣等）。 </p><p>　　圖4-10 數(shù)碼管原理圖</p><p>　　使用LED顯示器時(shí)，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì)8段。因此為L(zhǎng)ED顯示器提供的編碼正好是一個(gè)字節(jié)。

56、</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用的是共陽(yáng)接法，共陽(yáng)數(shù)碼管碼編碼如下：</p><p>　　0-9：0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90</p><p>　　F：0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e</p><p>　　4.5.2 LED顯示部分接線(xiàn)</

57、p><p>　　LED數(shù)碼管采用共陽(yáng)極接法，段選端由8255的PA口控制，位選由P1.0、P1.1決定。采用NPN的三極管作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)放大電路，詳圖如4-9。</p><p><b>　　4.6 總體電路圖</b></p><p>　　圖4-11 總體電路圖</p><p>　　5 軟件設(shè)計(jì)流程及描述</p>

58、;<p>　　5.1 主程序設(shè)計(jì)思路</p><p>　　圖5-1主程序設(shè)計(jì)思路</p><p>　　5.2 部分程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　5.2.1 8253程序流程圖</p><p>　　圖5-2 8253程序流程圖</p><p>　　5.2.2 8255程序流程圖</p&g

59、t;<p>　　圖5-3 8255程序流程圖</p><p>　　5.2.3 數(shù)據(jù)處理流程圖</p><p>　　圖5-4數(shù)據(jù)處理流程圖</p><p>　　5.2.4 LED顯示流程圖</p><p>　　圖5-5 LED顯示流程圖</p><p>　　5.3 匯編語(yǔ)言程序清單</p>

60、<p>　　ORG 000H ；8253三個(gè)CLK頻率均為0.5MH ，計(jì)數(shù)器0工作方式</p><p>　　AJMP START ；為頻率發(fā)生器，每510us產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　JMP E8255</p><p>　　ORG 0030H</p

61、><p>　　START: MOV DPTR，F(xiàn)FFFH ；(8253控制器地址） </p><p>　　MOV A，14H ；計(jì)數(shù)器0，低8位單字節(jié)計(jì)數(shù)，方式2，二進(jìn)制數(shù)</p><p>　　OUT @DPTR， A ；控制字寫(xiě)入控制寄存器</p><p>　　MOV DPTR，E6FFH ；計(jì)數(shù)器0地址<

62、/p><p>　　MOV A，F(xiàn)FH ；計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)初值</p><p>　　OUT @DPTR， A ；計(jì)數(shù)值寫(xiě)入計(jì)數(shù)器0</p><p>　　INTTUR:STEB ITO ；選擇邊沿觸發(fā)方式</p><p>　　SETB EA ；CPU開(kāi)中斷</p><p&g

63、t;　　SETB EX0 ；允許外部中斷0中斷</p><p>　　HERE:SJMP HERE ；等待中斷</p><p>　??；數(shù)據(jù)處理程序乘法數(shù)據(jù)處理程序，得到數(shù)字量的標(biāo)度變換 </p><p>　　；除法處理程序，分離標(biāo)度變換值的高位和地位</p><p>　　ORG 0100H</p><p&

64、gt;　　DATA PROCE: MOV B，5H ； </p><p><b>　　MOV A，R0</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV B，100</p><p><b>　　MUL AB</b></p&g

65、t;<p><b>　　MOV R6，B</b></p><p><b>　　MOV R5，A</b></p><p>　　MOV R4，F(xiàn)FH</p><p>　　DV: MOV R7，#08H ；移位次數(shù)裝入R7</p><p>　　SO: CL

66、R C ；清C</p><p>　　MOV A， R5 ；被除數(shù)低位存入A</p><p>　　RLC A ；連同進(jìn)位位循環(huán)左移1位</p><p>　　MOV R5，A ；左移后回存A</p><p>　　MOV A， R6

67、 ；被除數(shù)高位存A</p><p>　　RLC A ；連同進(jìn)位位循環(huán)左移，被除數(shù)R6R5整數(shù)左移1位</p><p>　　MOV 07H，C ；保留最高位</p><p>　　CLR C ；清進(jìn)位標(biāo)志</p><p>　　SUBB A，R4

68、 ；余數(shù)高位減去除數(shù)</p><p>　　JB 07H，SI ；最高位為1轉(zhuǎn)S1</p><p>　　JNC SI ；沒(méi)有借位轉(zhuǎn)S1</p><p>　　ADD A，R4 ；產(chǎn)生借位，恢復(fù)余數(shù)</p><p>　　SJMP S2

69、 ；轉(zhuǎn)S2</p><p>　　S1： INC R5 ；產(chǎn)生商</p><p>　　S2： MOV R6，A ；保留余數(shù)高位</p><p>　　DJNZ R7，S0 ；循環(huán)</p><p>　　AJMP LEDSHOW</

70、p><p>　　ORG 0200H ；用兩位七段數(shù)碼管顯示采集量</p><p>　　LEDSHOW: SETB P0.7 </p><p>　　MOV R2，F(xiàn)EH</p><p><b>　　MOV A，R2</b></p><p>　　MOV DPTR，#TAB

71、</p><p>　　LOPO: MOV P1，A</p><p>　　MOV A，R6 ；取出數(shù)據(jù)</p><p>　　MOVC A， @A+DPTR ；取出字型碼</p><p>　　MOV DPTR，F(xiàn)AFFH ；取8255B口地址</p><p>　

72、　MOV @DPTR，A；將字型碼從B口輸出顯示 </p><p>　　ACALL D1MS；調(diào)用延時(shí)程序</p><p><b>　　MOV A，R2</b></p><p>　　JB P1.1，LP1</p><p><b>　　RL A</b>&l

73、t;/p><p>　　MOV R2，A</p><p>　　AJMP LP0</p><p><b>　　LP1: RET</b></p><p>　　TAB： DB C0H，F(xiàn)9H, A4H，B0H，99H，92H</p><p>　　DB 82H，F(xiàn)8H，80H

74、，90H，88H，83H</p><p>　　DB C6H，A1H，86H，8EH</p><p>　　D1MS: MOV 7，#02H</p><p>　　DL: MOV R6，#0FFH</p><p>　　DL1: DJNZ R6，DL1</p><p>　　DJNZ R7

75、，DL</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　ORG 0260H ；中斷處理程序，將PA口數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)</p><p>　　E8255: MOV DPTR，#FEFF ；寫(xiě)方式控制字（PA口方式0輸入，PB口方式</p><p><b>　　；0輸出）<

76、/b></p><p>　　MOV A，#98H</p><p>　　MOVX @DPTR， A</p><p>　　MOV DPTR，#F8FF ；PA口地址</p><p>　　MOVX A，@DPTR ；PA口內(nèi)容讀入累加器A</p><p>　　MOV R0 A ；累加器A

77、內(nèi)容暫存寄存器R0</p><p>　　RETI ；中斷返回</p><p><b>　　5.4 仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　圖5-6 仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　6 課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p&g

78、t;　　從這次課設(shè)中，我充分利用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的原理，也逐步了解了機(jī)控知識(shí)，在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會(huì)了簡(jiǎn)單應(yīng)用。這個(gè)階段也許就是學(xué)習(xí)的初級(jí)階段，最重要的是在枯燥中發(fā)現(xiàn)新奇，逐漸獲得興趣。學(xué)習(xí)的動(dòng)力大部分來(lái)自信心，剛開(kāi)始的時(shí)候不知道該怎么做，查了大量的芯片資料和相關(guān)課本知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也加深了知識(shí)的理解，并且在摸索之中設(shè)計(jì)出原理圖。在程序編寫(xiě)上，剛開(kāi)始也不知道怎么下手，也查了8086的編程方法并且靈活運(yùn)動(dòng)到單片機(jī)89C51中，一邊編程一邊思

79、考，終于把程序編完整了。從中，我體會(huì)到抱以極大的信心，耐得住寂寞，并且持之以恒，對(duì)學(xué)習(xí)、工作有著巨大的意義的。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也充分感受到了團(tuán)隊(duì)合作力量的強(qiáng)大，一個(gè)人想出了方案但可能不完美，相互補(bǔ)充就保證了電路原理圖的嚴(yán)謹(jǐn)和完美。我們各人之間好好的配合，分工合作，設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有一團(tuán)亂麻。更為可貴的是，我們彼此鼓勵(lì)，同舟共濟(jì)地處理每個(gè)問(wèn)題。因此加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，對(duì)工作有著重要意義。通過(guò)討論與實(shí)踐

80、，我們加強(qiáng)對(duì)電子器件的了解。也增加了對(duì)電子設(shè)計(jì)的興趣，對(duì)電子應(yīng)用感到好奇?？傊覀冏龅嚼碚撀?lián)系實(shí)際，學(xué)過(guò)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)這門(mén)課程，而此次課程設(shè)計(jì)恰恰提供了一個(gè)好機(jī)會(huì)，讓我們從實(shí)踐中加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。因此這次課程設(shè)計(jì)收益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 顧德英. 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第二版）.北京郵電大學(xué)出版社,20