基于8086的数字电压表设计.doc

《微机原理与接口技术》
课程设计

姓名： 叶阳
学号： 0945531210
班级： 09电信2班
专业： 电子信息工程
学院： 电气与信息工程学院

江苏科技大学张家港校区
2012年6月

目 录
1.理论部分 3
1.1课题要求与内容 3
1.2系统方案设计 3
1.2.1 实验器材 3
1.2.2实验总体框图： 4
1.3系统硬件设计 4
1.3.1 所用芯片及原理简介： 4
1.3.2分部原理图片： 8
1.4系统软件设计 10
1.4.1 A/D转换部分 10
1.4.2 8254和8259模块 11
1.4.3 中断程序 12
2.实践部分 13
2.1系统硬件原理简介 13
2.2系统硬件调试中出现的问题及解决措施 13
2.2.1 8254计数器模块 13
2.2.2 0809AD转换及8255显示模块 14
2.3系统软件 14
2.3.1软件设计 14
3 .课程设计心得 19
4.附录 20

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

8255
一片

8254
一片

8259
一片

1.2.2实验总体框图：

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

软件延时子程序
换码用8255显示在实验箱数码管上
显示结果在屏幕上

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的引脚图如下图所示：

图2 0809引脚图
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~1280KHz
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；
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：

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
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。
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：

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

1.4系统软件设计
1.4.1 A/D转换部分

将结果显示在电脑屏幕上
将BUFFE空间中的结果转换至AL中
在屏幕上显示字符串AD0809
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

图10 A/D模数转换部分

1.4.2 8254和8259模块

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

图11 8254和8259部分

1.4.3 中断程序
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

否

计数是否完成

是

图12 中断部分
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。
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00——FF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 EQU 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
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:DATA
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_OCW3 ;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 DX,MY8254_COUNT2 ;装入计数初值
MOV AL,64H ;100分频
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,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ICW1
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
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:
;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: ADD AL,37H ;对A～F的处理
A2: MOV DL,AL ;对0～9的处理
MOV AH,02H
INT 21H
MOV AL,BUFFE
MOV BX,OFFSET DATA
XLAT
MOV [SI],AL
MOV AL,CH
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A～F的处理
A4: MOV DL,AL ;对0～9的处理
MOV AH,02H
INT 21H
MOV AL,BUFFE
MOV BX,OFFSET DATA
XLAT
INC SI
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 DX,AL
MOV AL,02H
MOV DX,MY8255_A
OUT DX,AL
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。
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

最新范本,供参考！