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1、微型計算機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計 學院： 信息工程學院專業(yè)： 電子信息工程班級： 24030802學號： 姓名： 指導教師：李偉 1月 4日至 1 月 9日 共 1 周 指導教師（簽字） 1、 設(shè)計指標 設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 基本要求：微型計算機最小系統(tǒng) 具有8路模擬輸入 輸入信號為0500mV 采用數(shù)碼管8位，顯示十進制結(jié)果 輸入量與顯示誤差小于1% 中斷方式2、 設(shè)計方案與論證 考慮本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求，該系統(tǒng)的功能框圖如下放大電路 ADC 0809CPU系統(tǒng)8088 PC總線 模擬輸入 顯示器 8255A8259A(1） AD轉(zhuǎn)換器的選擇1、根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器基本原理及特點，可以分為以下類型：
2、積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、-調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。1）積分型（如TLC7135） 積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。2）逐次比較型（如ADC0809）逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較
3、高、功耗低，在低分辯率（12位）時價格很高。3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度又可稱為流水線（Pipe
4、lined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。4）-(Sigma?/FONTdelta)調(diào)制型（如AD7705） -型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。5）電容陣列逐次比較型 電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的
5、電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。6）壓頻變換型（如AD650）壓頻變換型（Voltage-Frequency Converter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。其優(yōu)點是分辯率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換?？紤]到設(shè)計指標要求8路模擬輸入，可采用的A/D轉(zhuǎn)換器有多種如：AD574、ADC0809、
6、ADC0804等，但是ADC0809本身具有8路模擬輸入端，不需要多路開關(guān)，考慮節(jié)省硬件開支故采用ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。2、 ADC0809的技術(shù)指標如下 ：（1）主要特性l 具有8路模擬輸入，8位AD轉(zhuǎn)換器；l 轉(zhuǎn)換時間為100us；模擬輸入電壓范圍0V+5V,不需要零點和滿刻度校準；l 低功耗，約15mW。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8路開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換、逐次逼近型寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微
7、處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容。 圖 圖2ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖3 ADC0809的引腳圖3.外部引腳功能 1)與CPU相連的引腳 D0D7：8位數(shù)字量輸出端。通常與CPU的數(shù)據(jù)線相連接。 START：AD轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 ADDA、ADDB、ADDC：地址輸入線，用于選通8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。 OE：輸出允許信號，輸出、高電平有效。 EOC：AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出、高電平有效。 2)與外設(shè)相連的引腳IN0 IN7：8路模擬信號輸入端。 3)其它引腳 CLK：時鐘脈沖輸入端。 REF(+)、REF(-)：基準電
8、壓。般與微機接口時，REF(-)為0或-5V，REF(+)為+5V或0。（2） 中斷控制器的選擇 1）中斷系統(tǒng)功能組成l 實現(xiàn)中斷響應和中斷返回當CPU收到中斷請求后，能根據(jù)具體情況決定是否響應中斷，如果CPU沒有更急、更重要的工作，則在執(zhí)行完當前指令后響應這一中斷請求。 l 實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊通常，系統(tǒng)中有多個中斷源，當有多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，要求計算機能確定哪個中斷更緊迫，以便首先響應。為此，計算機給每個中斷源規(guī)定了優(yōu)先級別，稱為優(yōu)先權(quán)。這樣，當多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，優(yōu)先權(quán)高的中斷能先被響應，只有優(yōu)先權(quán)高的中斷處理結(jié)束后才能響應優(yōu)先權(quán)低的中斷。計算機按中斷源優(yōu)先權(quán)高低逐次響應的
9、過程稱優(yōu)先權(quán)排隊，這個過程可通過硬件電路來實現(xiàn)，亦可通過軟件查詢來實現(xiàn)。 l 實現(xiàn)中斷嵌套當CPU響應某一中斷時，若有優(yōu)先權(quán)高的中斷源發(fā)出中斷請求，則CPU能中斷正在進行的中斷服務程序，并保留這個程序的斷點（類似于子程序嵌套），響應高級中斷，高級中斷處理結(jié)束以后，再繼續(xù)進行被中斷的中斷服務程序，這個過程稱為中斷嵌套。2） 中斷系統(tǒng)的組成 微處理器應有處理中斷請求的機制與相關(guān)硬件電路：接收請求，響應請求，保護現(xiàn)場，轉(zhuǎn)向中斷服務程序，處理完返回。 外圍應有一個與處理器匹配的中斷控制器：管理多個中斷源，優(yōu)先級裁決，中斷源屏蔽等功能。 2、本次設(shè)計中斷控制器選用82591）可編程中斷控制器8259功能
10、、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳定義（1）可編程中斷控制器8259功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) l 中斷請求寄存器（IRR）：8位寄存器，可寄存儲 8 個請求輸入（IR0-IR7）的狀態(tài)。 l 優(yōu)先權(quán)裁決器：對請求源與正在被服務的中斷級進行比較，裁決出優(yōu)先級最高者。 l 中斷服務寄存器（ISR）：8位，與IRR對應，記錄正被處理的請求。IRn被響應，ISRn被置1；IRn處理結(jié)束， ISRn置0。 l 中斷屏蔽寄存器（IMR）：8位，某位置1對應IRR位的請求被屏蔽。 l 控制邏輯：寄存8259的命令字，多種工作方式的控制，向處理器發(fā)INT，接收。 l 級聯(lián)緩沖器/比較器：多片8259級聯(lián)時，對從片的標識碼進行寄存與比
11、較。 圖4 8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2） 8259的外部引腳信號 圖5 8259外部引腳圖8259的主要引腳信號說明 l D7-D0：雙向數(shù)據(jù)總線, 與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接。 l :片選信號,低電平有效，確定芯片在系統(tǒng)I/O空間位置。 l A0: 地址線,8259占相鄰的2個I/O地址,與CS信號配合,A0=0選偶端口,A0=1選奇端口。 l CAS2-CAS0: 雙向級聯(lián)線。在主從級聯(lián)結(jié)構(gòu)中，主片輸出，從片輸入。主片發(fā)從片標識碼，從片比較，符合時輸出中斷類型碼。 l ：雙向信號，低電平有效。輸入時為SP，硬接線確定主從（主片SP接高電平）；輸出時為EN，作為DB緩沖允許。 l INT：中斷請求，輸出
12、，與CPU的INTR腳相連，向CPU發(fā)出中斷請求。 l ：中斷響應，低電平有效，輸入，與8086/88相連。2) 8259A的工作方式 (1) 優(yōu)先級方式選擇 a)全嵌套方式：固定優(yōu)先級,IR0最高,IR7最低。 b)特殊全嵌套:與a)基本相同,響應同級中斷請求 c)優(yōu)先級自動循環(huán)：某級被響應后，降為最低。如IR4被響應后，優(yōu)先級順序變?yōu)椋?IR5,IR6,IR7,IR0,IR1,IR2,IR3,IR4。 d)優(yōu)先級特殊循環(huán)方式：編程指定最低優(yōu)先級，其它同c)。 (2)屏蔽中斷方式選擇 a)普通屏蔽方式選擇：對應IMR為1的位中斷請求將被屏蔽。 例如：IMR=00001100，則IR2、IR3
13、的中斷請求被禁止。 b）特殊屏蔽方式: 執(zhí)行中斷程序時,動態(tài)改變優(yōu)先級結(jié)構(gòu),屏蔽本級,允許較低級請求被服務。 (3)中斷結(jié)束方式：ISRn被清0，中斷結(jié)束。 a)自動結(jié)束方式：8259收到后自動把中斷在服務寄存器ISRn位清0（適用于單片8259和中斷無嵌套的情況）。 b)一般結(jié)束方式：8086發(fā)命令清除中斷在服務寄存器ISR中的最高的置1位清0，結(jié)束中斷（在全嵌套方式下使用）。 c)特殊結(jié)束方式：編程向8259發(fā)出一條特殊中斷結(jié)束命令，將中斷在服務寄存器ISR中指定位清0（在非全嵌套方式下使用）。 (4)中斷請求信號觸發(fā)方式選擇 a）邊沿觸發(fā)方式。8259的IR0-IR7輸入端出現(xiàn)低電平到高
14、電平的正跳變信號，表示有中斷請求。出現(xiàn)正跳變信號后，允許高電平保持。 b）電平觸發(fā)信號。 8259的IR0-IR7輸入端出現(xiàn)高電平信號時，表示有中斷請求。該請求信號必須在中斷服務程序中的中斷結(jié)束命令執(zhí)行前予以撤消，否則會引起不應有的第二次中斷。 3） 8259的命令字 8259工作方式設(shè)定及運行中的控制，均由8086發(fā)來的命令字(1字節(jié)代碼)決定。命令字分初始化命令字和操作命令字兩種，系統(tǒng)向8259兩個端口之一寫入。8259根據(jù)接收命令字的端口號，特征位及順序決定命令字的屬性。 (1)初始化命令字(Word,ICW) ICW1-ICW4四個初始化命令字,有接收順序要求。 8259初始化流程如下
15、 ：（a）ICW1的格式與定義：芯片控制 LTIM=1中斷請求電平觸發(fā), LTIM=0中斷請求邊沿觸發(fā)。 SNGL=1單片8259系統(tǒng)，SNGL=0多片8259系統(tǒng)。 AD1在8088/8086系統(tǒng)中不起作用。 IC4在8088/8086系統(tǒng)中恒為1。 （b）ICW2的格式和定義：中斷類型碼設(shè)定 ICW2用來指定8259的8個中斷請求IR7-IR0的中斷類型碼。其中T7-T3由程序?qū)懭?，最?位（D2-D0）根據(jù)當前正在響應的中斷請求IRn的n值自動填入。 例如：若ICW2為40H，則IR0-IR7所對應的中斷類型碼為40H。41H，42H，43H，44H，45H，46H，47H。 （c）IC
16、W3的格式和定義：在多片8259系統(tǒng)中，其格式和含義依主片、從片而定。 主片的格式： 若主片的IR0-IR7的某個引腳上連接從片8259，則ICW3的該位為1。 從片的格式： ID2-ID0的值取決于本從式的INT輸出端連接到主片IR哪個輸入端。例如，連接到IR7，則 ID2ID1ID0=111 從片的CAS2-CAS0接收從主片8259發(fā)來的編碼，并與本身的ICW3中的ID2-ID0比較，若相等，則在中斷響應過程中，將自己的中斷類型碼送CPU。 （d）ICW4的格式和定義：工作方式設(shè)定 SFNM=1特殊全嵌套、SFNM=0非特殊全嵌套。 AEOI=1中斷自動結(jié)束、AEOI=0一般中斷結(jié)束。
17、BUF=0，DB無緩沖，用作；BUF=1，DB有緩沖，主從片軟件定。 （當BUF=1時），M/S=1為主片、M/B=0為從片。 PM=1，8086系統(tǒng)； PM=0，8085系統(tǒng)。 （三）并行接口選擇本次設(shè)計采用8255作為并行接口，8255外部引腳如圖6圖6 8255外部引腳1、8255的主要性能參數(shù)為（1）共有4個端口：A口連 8位并行PA口線B口連 8位并行PB口線C口連 8位并行PC口線控制端口 （2） 三種工作方式。 （3）可提供中斷和查詢數(shù)據(jù)傳輸方式。 （4）可直接與系統(tǒng)總線相連。2、 內(nèi)部組成及引腳功能如圖7 圖 7 8255A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）與CPU接口部分 緩沖器：8位雙向三態(tài)
18、緩沖器。 讀寫邏輯：對A口、B口、C口讀/寫控制，對控制口寫控制字。（2）與外設(shè)接口部分 A口：8位輸出鎖存、8位輸入緩沖。B口：8位輸出鎖存、8位輸入緩沖。C口：8位輸出鎖存、8位輸入緩沖。（3）引腳功能 CPU與8255交換數(shù)據(jù)引腳l RESET:復位輸入線，當該輸入端外于高電平時，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。l D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)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。l CS:片選信號線，當這個輸入引腳為低電平時，表示芯片被選中，允許8255與C
19、PU進行通訊。l RD:讀信號線，當這個輸入引腳為低電平時，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，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。l WR:寫入信號，當這個輸入引腳為低電平時，允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。A0、A1：內(nèi)部寄存器尋址。A1 A0 0 0 讀寫A口 0 1 讀寫B(tài)口 1 0 讀寫C口 1 1 寫控制寄存器 與I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)引腳l PA0PA7：A口的8位輸入/輸出線。l PB0PB7：B口的8位輸入/輸出線。l PC0PC7：有如下用途：作為8位輸入/輸出線；作為兩個4位輸入/輸出線：PC0PC3、PC4PC7;可對每一位實現(xiàn)按位“置位”或“復位”控制
20、;作為8255的狀態(tài)口;專用聯(lián)絡(luò)信號線。3、 工作方式控制字 8255有三種工作方式：方式0、方式1、方式2。兩組端口可分別指定不同的工作方式。每組端口在某種工作方式下，并不要求各信號同為輸入或同為輸出，而是可以分別指定。方式選擇控制字的格式如圖8所示圖8 8255方式選擇控制字4、 PC口控制字 PC口的各信號線常作為控制線來使用，因此，經(jīng)常需要單獨對每根信號線置1或置0。這種操作用向PC口控制字寄存器送出PC口控制字來實現(xiàn)。 PC口控制字格式如圖9所示。 圖9 PC口控制字(4) LED驅(qū)動器的選擇 在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)和單片機開發(fā)系統(tǒng)中,利用L ED 對數(shù)字量的顯示是非常普遍的。因為數(shù)字
21、量顯示和模擬量顯示相比較, 具有直觀、明了等優(yōu)點,特別是在集成電路和計算機技術(shù)高速發(fā)展的今天, 模擬量數(shù)字化已成為一種趨勢。而合理的選用L ED 的驅(qū)動電路則是一個非常重要的環(huán)節(jié)。下面介紹一種具有記憶功能、能夠同時驅(qū)動八位L ED 的集成芯片。本設(shè)計選用ICM7218，其管腳圖下： 1 28255 201014 15cebDPID6ID5ID7WRITEMODE ID4 ID1 ID0 ID2ID3VSSagdfDigit3Digit4Digit7Digit8VDDDigit6Digit5Digit2Digit1ICM 7218 圖10 ICM7218芯片管腳圖1、 ICM7218的主要性能(
22、1) 可同時驅(qū)動8 位L ED 數(shù)碼管;(2) 單+ 5V 供電,電壓降到2V 時數(shù)據(jù)不丟失;(3) 無需外加限流電阻和時鐘;(4) 編程容易,占用微處理器時間少;(5) 有低功耗工作狀態(tài),功耗僅10A 左右;(6) 體積小,不發(fā)熱。2、ICM7218的工作原理名稱引腳號功能說明SEG A-SEG G1618，2023七段驅(qū)動輸出DIGITI-DIGIT814，2427八位位選擇輸出ID0-ID757，1014八位位數(shù)據(jù)接口輸入WR8數(shù)據(jù)寫入控制管腳MODE9區(qū)分顯示數(shù)據(jù)、控制字管腳D.P15小數(shù)點顯示管腳VCC19+5V電源GND28地 ICM7218 用于16 進制/ 10 進制顯示模式,
23、 其內(nèi)部有一個8 8 靜態(tài)RAM ,存放8 位L ED 顯示數(shù)據(jù)。在計數(shù)器的控制下, 顯示數(shù)據(jù)和相應的位信號依次出現(xiàn)在輸出口上, 驅(qū)動L ED 數(shù)碼管顯示。顯示數(shù)據(jù)命令和顯示控制字命令是靠MODE 端口區(qū)別的。綜上所述,該器件在顯示方式上仍然是循環(huán)掃描式的, 但該器件由于內(nèi)部具有RAM , 只需要寫入顯示命令和顯示數(shù)據(jù), 就不需要外界的介入, 因此, 它特別適用于對數(shù)據(jù)等要做較多處理, 而希望顯示對系統(tǒng)的總體開銷占用較小的情況。下面是ICM7218的引腳說明 表1 ICM7218芯片的引腳說明 ICM7218芯片具有典型的8位并行數(shù)據(jù)接口，顯示數(shù)據(jù)和控制字都是通過8位數(shù)據(jù)接口輸入的。 當MOD
24、E=1時，送入控制字；當MODE=0時，送入顯示數(shù)據(jù)，當要更改顯示數(shù)據(jù)時，首先寫入控制字節(jié)，接著寫入8個要顯示的數(shù)據(jù)即可。 ICM7218芯片有兩種譯碼方式：16進制譯碼和BCD譯碼，有控制字決定，下表是兩種不同譯碼方式：ID3ID2ID1ID0十六進制BCD0000000001110010220011330100440101550110660111771000881001991010A-1011BE1100CH1101DL1110EP1111F全黑 表2 ICM7218芯片譯碼方法（5） LED（light Emitting Diode）顯示器 （七段數(shù)碼管）數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基
25、本單元是發(fā)光二極管。 【數(shù)碼管的分類】 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）； 按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管; 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GN
26、D上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 圖11 （a）共陽極 （b）共陰極 七段LED引腳如下： 圖12 LED引腳圖 因為數(shù)碼管有共陽極和共陰極之分，所以它們的顯示字符段碼也不一樣。7段LED顯示器字符段碼表如下： 字符共陽極段碼共陰極段碼 字符 共陽極段碼共陰極段碼 0 C0H 3FH 9 98H 67H 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F
27、 8EH 71H 7 F8H 07H . 7FH 80H 8 80H 7FH 8 00H FFH 表4 7段LED顯示器字符段碼表 從上表可以看出，對同一個顯示字符，共陽極與共陰極的段碼互為反碼。原因是在共陰極電路中，當各端輸入端為邏輯1時，對應的LED點亮；而在共陽極電路中則正好相反，各端輸入端為邏輯0時，對應LED才發(fā)亮。3、 硬件電路連接 圖13 硬件連接圖四、軟件編程 圖14 （a）中斷服務流程 （b）主程序服務流程代碼及說明主程序：*寄存器定義*STATUS EQU 03H ;定義狀態(tài)寄存器地址PORTB EQU 06H ;定義端口B的數(shù)據(jù)寄存器地址PORTC EQU 07H ;定義
28、端口C的數(shù)據(jù)寄存器地址TRISB EQU 86H ;定義端口B的方向寄存器TRISC EQU 87H ;定義端口C的方向寄存器PCL EQU 02H ;定義程序指針寄存器*變量聲明*COUNT EQU 20H ;定義LED的計數(shù)值*常量聲明*RP1 EQU 06H ;定義狀態(tài)寄存器中的頁選位RP1RP0 EQU 05H ;定義狀態(tài)寄存器中的頁選位RP0Z EQU 02H ;定義狀態(tài)寄存器中0標志位ZWR_ EQU 00H ;定義PORTB的第0位MODE EQU 00H ;定義PORTB的第1位* ORG 000H *主程序開始*MAIN*初始化* BCF STATUS,RP1 ;轉(zhuǎn)到體1 B
29、SF STATUS,RP0 MOV LW 00H MOV WF TRISC ;設(shè)置端口C為輸出 MOV WF TRISB ;設(shè)置端口B為輸出 BCF STATUS,RP1 ;轉(zhuǎn)到體0 BCF STATUS,RP0 BSF PORTB,WR_*初始化結(jié)束*BEGIN BSF PORTB,MODE ;工作在寫控制字模式 MOV LW 0FFH ;將FFH傳到W MOV WF PORTB BCF PORTB,WR_ ;寫入到ICM7218A中 BSF PORTB,WR_ BCF PORTB,MODE ;工作在寫顯示數(shù)據(jù)模式 MOV LW 00H MOV WF COUNT ;將LED計數(shù)值設(shè)為0BEG
30、IN1 MOV F COUNT,0 ;開始送顯示數(shù)據(jù)MOV WF PORTC ;將數(shù)據(jù)輸出到PORTCBCF PORTB,WR_ ;寫入到ICM7218A中BSF PORTB,WR_ INCF COUNT,1 ;計數(shù)值加1MOV LW 08HXOR WF COUNT,0 ;COUNT和08H異或BTFSS STATUS,Z ;如果Z為1，則COUNT和0AH相同 GOTO BEGIN1LOOP GOTO LOOP ;8個顯示數(shù)據(jù)發(fā)送完畢;*主程序結(jié)束* END 各通道采集數(shù)據(jù)平均值存儲單元分配IN0IN7 分別對應6008060087HIN1: 60010H6001FHIN2: 60020H6
31、002FHIN3: 60030H6003FHIN4: 60040H6004FHIN5: 60050H6005FHIN6: 60060H6006FHIN7: 60070H6007FH 各通道界限值存儲單元分配IN0: 下限值X0min占用60088HIN0: 上限值X0max占用60089HIN1IN7的上限值分別保存在6008A60090H單元 五、誤差分析由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中的元器件很多，從數(shù)據(jù)采集，信號處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，直至信號輸出，經(jīng)過許多環(huán)節(jié)，其中既有模擬電路，又有數(shù)字電路，各種誤差源很復雜，歸納起來數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差主要包括模擬電路誤差、采樣誤差和轉(zhuǎn)換誤差。（一）模擬電路誤差 1、 模
32、擬開關(guān)導通電阻 Ron 的誤差 2、 多路模擬開關(guān)泄漏電流 Is 引起的誤差 3、 采樣保持器衰減率引起的誤差 4、 放大器的誤差 （二）采樣誤差 1、 采樣頻率引起的誤差 2、 系統(tǒng)的通過速率與采樣誤差 （三） A/D 轉(zhuǎn)換器的誤差 A/D 轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要部件，它的性能指標對整個系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，也是系統(tǒng)中的重要誤差源。選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器時，必須從精度和速度兩方面考慮，選用 A/D 轉(zhuǎn)換器要考慮它的位數(shù)、速度及輸出接口。 1、A/D 轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)誤差 1） 量化誤差 2） 失調(diào)誤差 3） 增益誤差 4) 非線性誤差 2、 A/D 轉(zhuǎn)換器的速度對誤差的影響 A/D 轉(zhuǎn)換器
33、速度用轉(zhuǎn)換時間來表示。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通過速率（吞吐時間）中， A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間占有相當大的比重。選用 A/D 轉(zhuǎn)換器時必須考慮到轉(zhuǎn)換時間滿足系統(tǒng)通過率的要求，否則會產(chǎn)生較大的采樣誤差。 A/D 轉(zhuǎn)換器接轉(zhuǎn)換速度可分為高速、快速和低速三類。高速 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間小于 1us ，快速的轉(zhuǎn)換時間為 1100us ，低速的在 100us 以上（四）D/A轉(zhuǎn)換器的誤差同A/D轉(zhuǎn)換器一樣D/A轉(zhuǎn)換器誤差控制要從精度和轉(zhuǎn)換速率兩方面考慮。1、 轉(zhuǎn)換精度：DAC的轉(zhuǎn)換精度與DA轉(zhuǎn)換芯片的結(jié)構(gòu)、外部電路器件配置和電源誤差有關(guān)。當這些因素造成較大的DA轉(zhuǎn)換誤差，并超過一定程度時，DA轉(zhuǎn)換就會產(chǎn)生
34、錯誤。如果不考慮DA轉(zhuǎn)換的誤差，DAC轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小，因此，要獲得高精度的DA轉(zhuǎn)換結(jié)果，首先要選擇有足夠高分辨率的DAC。 DA轉(zhuǎn)換精度分為絕對和相對轉(zhuǎn)換精度，一般是用誤差大小表示。DAC的轉(zhuǎn)換誤差包括零點誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分線性誤差等綜合誤差。絕對轉(zhuǎn)換精度是指滿劍度數(shù)字量輸入BJ，模擬量輸出接近理論值的程度。它和標準電源的精度、權(quán)電阻的精度有關(guān)。相對轉(zhuǎn)換精度指在滿刻度已經(jīng)校準的前提下，整個刻度范圍內(nèi)，對應任一模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了DAC的線性度。通常，相對轉(zhuǎn)換精度比絕對轉(zhuǎn)換精度更有實用性。相對轉(zhuǎn)換精度一般用絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分
35、數(shù)來表示，有時也用最低位(LSB)的幾分之幾來表示。2、非線性誤差：DA轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分數(shù)度量。轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計一殷要求非線性誤差不大于12LSD。3、轉(zhuǎn)換速率/建立時間：轉(zhuǎn)換速率實際是由建立時問來反映的。建立時間是指數(shù)字量為滿刻度值(各位全為1)時，DAC的模擬輸出電壓達到某個規(guī)定值(比如，90滿量程或12LsB滿量程)時所需要的時間。建立時間是DA轉(zhuǎn)換速率快慢的一個重要參數(shù)。很顯然，建立時間越大，轉(zhuǎn)換速率越低。不同型號DAC的建立時間一般從幾個毫微秒到幾個微秒不等。若輸出形式是電流，DAC的建立時間是很短的；若
36、輸出形式是電壓，DAC的建立時間主要是輸出運算放大器所需要的響應時間。（五）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誤差的計算在分析了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得誤差來源后，要計算誤差，誤差的計算公式有以下兩個：按均方根形式綜合誤差的表達式為 按絕對值和方式綜合誤差的表達式為：式中：多路模擬開關(guān)的誤差； 放大器的誤差； 采樣保持器的誤差； A D 轉(zhuǎn)換器的誤差六、設(shè)計體會總結(jié) 這次的微型計算機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計是從1月4號開始的，在這短短的一周時間里，我覺得學到了許多的知識，特別是在實踐方面提高了許多，平時我們只是從事于對理論知識的學習了解，雖然有些東西在課堂是很容易理解明白,但在實際應用中有時卻顯得不那么簡單，這次課設(shè)深化了我對
37、實踐與理論關(guān)系的理解，啟發(fā)我以后在學習中，不僅要對所學知識要懂，而且要會應用。 在本次課設(shè)中，用到的東西很多，這使我對protel軟件，word軟件，multisim軟件以及visio軟件有了進一步的了解，而且熟練了對它們的應用，提高了自己的動手能力，為以后服務社會打下了基礎(chǔ)。當然起初對它們中的有些軟件真的是一竅不通，但是經(jīng)過去圖書館查閱有關(guān)資料，以及通過網(wǎng)頁查詢以及在同學之間的相互探討，遇到的難關(guān)都被一一攻破。叢中的體會是圖書館資源以及網(wǎng)絡(luò)資源是在學習中不可或缺的。 這次的課設(shè)讓我們重新復習了相關(guān)的知識，綜合了以前學習的幾門課本的知識，我們才得以完成這次課設(shè)，雖然不是那么容易，但當完成報告時，心里卻很有成就。總之，在這次的課設(shè)中我受益匪淺，不僅鞏固知識，提高了實踐能力，而且還加強了與同學們之間的合作意識，這會使我終身受益。7、 主要參考資料1、 微型計算機原理及接口技術(shù) 郭蘭英 清華大學出版社2、 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 林濤 清華大學出版社3、 IBM-PC 匯編語言程序設(shè)計 沈美明、溫冬嬋 清華大學出版社4、基于Altium Designer的原理圖與PCB設(shè)計 史久貴 機械工業(yè)出版社5Multisim 10 電路仿真及應用 張新喜 機械工業(yè)出版社27
微機原理課數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程設(shè)計.doc
