基于8086的数字电压表、与秒表的设计

微机原理与接口技术课程设计

题

学生姓名： 专 业：__________ 学 号： 系 别：_________ 指导老师： 日 期：

一、课程目的

1、 加深对微机原理与接口技术课程内容的理解，增强综合运用课程知识的能力和编程能力，加深软、硬件应用的综合能力，在微机应用系统软、硬件开发中有初步的能力。

2、 把课堂实验中分布学到的知识，在课程设计中综合加以应用,进而加深理解、不断巩固、努力创新。通过学习查找、运用设计资料,完成工程所必备的基本训练,提高分析问题、解决问题的能力,养成良好的学习习惯、严谨的工作作风。

二、课程设备

微机，微机接口实验箱，示波器，三用表等。

三、课程设计内容及要求

用中断法实现数字电压表和数字秒表的综合设计

8255 PC口外接四位数码管和K7、K6两位开关，当k7=1时系统运行，k7=0时系统停止运行；系统运行时分两种情况：

1. 当K6=1时，8254作为秒发生器，其OUT作为中断请求信号，秒表时间在数码管显示。

2. 当K6=0时，用中断法，将ADC 0809通道0外接0 ~ 5V电压，连续转换采集10次成数字量后，用均值滤波算法得到的平均值，在CRT的输出窗口，以小数点后两位（几十毫伏）的精度，显示其模拟电压的十进值。并且当： (1) 当0V ＜ ADJ ≤1V时，数码管显示“1”； LED单元的D7～D0单灯左跳； (2) 当1V ＜ ADJ ≤2V时，数码管显示“2” ，LED单元的D7～D0双灯右跳； (3) 当2V ＜ ADJ ≤3V时，数码管显示“3” ，LED单元的D7～D0向左渐亮； (4) 当3V ＜ ADJ ≤4V时，数码管显示“4” ，LED单元的D7～D0向右渐灭； (5) 当4V ＜ ADJ ≤5V时，数码管显示“5” ， LED单元的D7～D0 闪动显示A/D值。

ADC 0809 的CLK 脉冲为1MHZ，ADC 0809的EOC信号，用作8259中断请求信号。8254作为秒发生器，它的CLK 脉冲为1MHZ，工作方式自行确定，其OUT作为秒中断请求信号。 要有较好的人机对话界面；控制程序的运行。

四、硬件系统设计

因采用了PC机和微机实验箱, 硬件电路设计相对比较简单, 主要利用微机实验箱上的8255并行口、ADC 0809、七段LED数码管单元、8254定时/计数器、电位器等单元电路, 就构成了数字电压表和数字秒表, 硬件电原理框图1-1所示。

2

3

4

XD0-D7

D0-D7 RD WR A0 A1 CS D0-D7 RD WR ADDA ADDB ADDC

PB0-PB7

1 2 3 4 5 6 7 8

DPY a a b c f b g d e e c d f dp g dp

1 2 3 4 5 6 7 8

DPY a a b c f b g d e e c d f dp g dp

1 2 3 4 5 6 7 8

DPY a a b c f b g d e e c d f dp g dp

1 2 3 4 5 6 7 8

DPY a a b c f b g d e e c d f dp g dp

8255

PC0-PC3 PC7 PC6

PC

0

PC1 K7

PC2

PC3 1K K6 1K

+5V

+5V IN 0

10K PA0 1MHZ MIR7 1K 1K 1K PA1 D0 D1 PA7

0809

CLK EOC

D7

CS D0-D7 CLK 0 OUT 0 1MHZ

RDWR A0 A1 CS

8254

CLK 1 GATE 1 +5V

OUT 1

MIR6

图 1-1 电路原理框图(1) 根据课设内容的要求,设计完成该任务的所需硬件系统框图；

控 制 面 板2

LED 显示模块

计数器

A/D 转换模块3

中断请求与响应4

外部电压

设计的基本思想和顺序

利用0809采集电压数据，将模拟电压信号数字电压信号。8255通过I/O控制两位数码管显示 采集电压值。8254设置采样频率。8359设置中断。基本思路：当到定时时间时产生中断信号，进入中断采集电压数据。采集的数据转化后保存到内存空间里，返回主程序后在数码管上显示。

(2) 根据硬件系统框图, 细化成电原理图；

1、并行接口8255A

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

口的高四位，B组控制模块管理B口和C口的第四位。

A口和C

1.0 方式0：基本输入输出方式 适用于无条件传送和查询方式的接口电路

1.1 方式1：选通输入输出方式 适用于查询和中断方式的接口电路

1.2 方式2：双向选通传送方式 适用于与双向传送数据的外设 适用于查询和中断方式的接口电路

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

2、A/D转换器0809

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。

2.0 主要特性

1) 8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。 2) 具有转换起停控制端。 3) 转换时间为100μs 4) 单个＋5V电源供电

5) 模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。 6) 工作温度范围为-40～＋85摄氏度 7) 低功耗，约15mW。

本设计中电压模拟量从ADC0809的IN0端输入。

图2-1 ADC0809引脚图

3、定时计时/计数器8254

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。是8253的改进型，比8253具有更优良的性能。与大多数微处理器兼容;技术频率从支流到10MHz;有6种可编程计数器方式;3个独立的16位计数器,二进制或十进制(BCD)计数;任一引脚对地电压-0.5~7V.

3.1 8254芯片主要由四部分组成： 1.数据总线缓冲器； 2.读写逻辑； 3.3.控制字寄存器； 4.4.计数器； 3.2 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。

图3-1 定时计时/计数器8254引脚图

4、七段LED数码管单元

LED数码管是由发光二级管显示字段组成的显示器，有8段和“米”字段之分，这种显示器有共阳级和共阴极两种。所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极互相隔离。所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是互相隔离的。 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。

图4-1 七段式LED显示部件引脚图

(3) 根据电原理图,编写简单的硬件检测程序

;------------------------------------------------------------- ; 课程设计三硬件检测: 数据采集控制与数字电压表 ;

HLXKSJC3.ASM

;------------------------------------------------------------- A8255

EQU 0602H ;PB0～PB7-->A～G.DP 段码口 EQU 0604H ;PC0～PC3-->X1～X4,PC4.PC5-->EOC EQU 0606H ;PC6-->K6电压表,PC7-->K7开机 EQU 0640H EQU 0642H EQU 0644H EQU 0646H

;ADC0809端口地址

;8254端口地址

B8255 C8255 CON8255 A8254 B8254 C8254 CON8254

ADC0809 EQU 0680H

;------------------------------------------------------------- ;------------------------------------------------------------- CODE

SEGMENT ASSUME CS:CODE

EQU 0600H ;8255端口地址:PA0～PA7-->LED.D0-D7

;------------------------------------------------------------- START: MOV DX,CON8255 ;8255控制字:PA7～PA0显示AD转换值

MOV AL,10001000B ;A口.B口,PC0～PC3输出,PC4～PC7输入 OUT DX,AL

;L0～L7灯显示01010101

;------------------------------------------------------------- BEGIN: MOV DX,A8255

MOV AL,55H OUT DX,AL MOV DX,B8255 MOV AL,5BH OUT DX,AL MOV DX,C8255

;LED数码管显示2

;-------------------------------------------------------------

MOV AL,11110101B OUT DX,AL MOV DX,CON8254 MOV AL,00100111B OUT DX,AL MOV DX,A8254 MOV AL,10H OUT DX,AL MOV DX,CON8254 MOV AL,01100111B OUT DX,AL MOV DX,B8254 MOV AL,10H OUT DX,AL

;启动秒计数

;-------------------------------------------------------------

;------------------------------------------------------------- ;------------------------------------------------------------- ALEST: MOV DX,ADC0809

OUT DX,AL

MOV DX,C8255

;检测EOC状态,判断转换是否结束

IN AL,DX

TEST AL,00110000B JZ EOC

MOV DX,ADADC0809 IN AL,DX MOV DX,A8255 OUT DX,AL JMP ALEST

ENDS

;继续

;显示AD转换结果

;转换结束,取AD转换结果

EOC:

;选择通道,启动转换

;-------------------------------------------------------------

;------------------------------------------------------------- CODE

END START

;-------------------------------------------------------------

五、软件系统设计

(1)根据课设内容的要求,画出软件系统框图；

(2)

根据软件系统框图,

分出各功能模块,

并设计各功能模块的控制流程;

1、8254和8259模块

2、中断程序

3、A/D转换部分

(3)根据程序框图设置存贮变量,编写汇编语言的控制程序; （见附录）

六、在调试过程的问题及解决办法

（1）问题：在连接好线路进行调试时，发现只有电压表的数值能够正常在8位数码管上显示，而当K6=1时，数码管上上显示的是三位乱码。

办法：在确认电路没有连错的情况下，对程序进行了修改，再进行测试的时候，秒表能够正常跳动。

（2）问题：当对秒表进行分显示的时候，通过修改线路不能完成这个任务。

办法：在程序AA3的位置增加一段显示分的程序，通过测试后，能成功运行。

七、收获与建议

刚开始接触这个课程设计，觉得自己什么都不懂，之前上的理论课里面讲的一些理论知识也没有好好掌握，觉得自己肯定做不好这个课设。但是，课设来了，还是要硬着头皮去做，开始自己按照电路图搭线，翻书看程序的功能，看各个器件的工作原理。并试着去写一小段汇编程序。

通过本次课程设计，我能更加深刻地掌握8086的编程、0809A/D转换器、8255的功能、中断控制器、模数转换及LED/LCD显示原理，用实践验证了所学理论的正确性，清楚学习过程中的不足，对于平时学的理论知识要及时复习。在课程设计的过程中遇到了不少问题，在自己的努力下和同学的帮助下，都能够得到解决，这个让我体会到了团队的重要性。

附录：

MY8254_A EQU 06C0H MY8254_B EQU 06C2H MY8254_C EQU 06C4H MY8254_MODE EQU 06C6H ;8254控制字寄存器 MY8255_A EQU 0600H MY8255_B EQU 0602H MY8255_C EQU 0604H MY8255_MODE EQU 0606H ;8255控制字寄存器

A8255 EQU 0600H ;8255端口A地址，I|O接口为IOY0 B8255 EQU 0602H ;8255端口B地址，I|O接口为IOY0 C8255 EQU 0604H ;8255端口C地址，I|O接口为IOY0 CON8255 EQU 0606H ;8255控制字寄存器地址，I|O接口为IOY0 ADC0809 EQU 0640H ;0809控制字寄存器，I|O接口为IOY1

SSTACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(?) SSTACK ENDS

DATA SEGMENT

DTABLE DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H;字形码表 DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H NUM DB ? NUM1 DB ? NUM2 DB ? DATA ENDS

CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,SS:SSTACK,DS:DATA

START: MOV AX,DATA MOV DS,AX

;------------------------------------------------------------------------------- ;数字时钟的初始化 ;初始化8255 MOV DX,MY8255_MODE MOV AL,88H ;控制字10001000B：方式0，C口高四位输入 OUT DX,AL MOV DX,0646H ;新加的 OUT DX,AL ;新加的 MOV SI,3000H ;源变址寄存器：用来存放源数据区的偏移地址 MOV AL,00H MOV [SI],AL MOV [SI+1],AL MOV [SI+2],AL MOV [SI+3],AL MOV DI,3000H PUSH DS ;将DS中字数据入栈 MOV AX,0000H MOV DS,AX MOV AX,OFFSET IRQ7 ;取中断入口地址 MOV SI,003CH ;中断矢量地址 MOV [SI],AX ;填IRQ7的偏移矢量 MOV AX,CS ;段地址 MOV SI,003EH MOV [SI],AX ;填IRQ7的段地址矢量 ;CLI ;清中断允许标志位，CPU将禁止中断 POP DS ;将堆栈中字数据弹出到DS中 ;----------------------------------------------------------------------------- ;初始化主片8259 MOV AL,11H OUT 20H,AL ;ICW1 MOV AL,08H OUT 21H,AL ;ICW2 MOV AL,04H OUT 21H,AL ;ICW3 MOV AL,01H

OUT 21H,AL ;ICW4 MOV AL,6FH OUT 21H,AL ;OCW1 MOV DX,MY8254_MODE ;8254的初始化 MOV AL,27H ;计数器0，方式3(信号为方波) OUT DX,AL MOV DX,MY8254_A MOV AL,10H ;初始化A组方式控制字,D6-D5方式选择，D4A口输出，D3（Pc7~Pc6 I|0控制 0=输出，1=输入） OUT DX,AL MOV DX,MY8254_MODE MOV AL,67H ;计数器1,方式3 OUT DX,AL MOV DX,MY8254_B MOV AL,10H ;初始化B组方式控制字，D6-D5方式选择，D2B组方式（0=方式0，1=方式1），D2B口 I|0控制（ 0=输出，1=输入），D0（Pc0~Pc2 I|0控制 0=输出，1=输入） OUT DX,AL ;STI ;置中断允许标志位，CPU将允许中断 P1: MOV DX,C8255 IN AL,DX TEST AL,10000000B ;K7=1 系统运行 JZ P1 TEST AL,01000000B ;K6=1 数字秒表 JZ AD ;K6=0 跳到电压表 MOV AL,00H MOV NUM,AL MOV DX,MY8254_MODE ;8254的初始化 MOV AL,27H ;计数器0，方式3 OUT DX,AL MOV DX,MY8254_A MOV AL,10H OUT DX,AL

MOV DX,MY8254_MODE MOV AL,67H ;计数器1,方式3 OUT DX,AL MOV DX,MY8254_B MOV AL,10H OUT DX,AL JMP AA1 ;跳到秒表

;------------------------------------------------------------------------------ ;电压表显示程序

;------------------------------------------------------------------------------ AD: MOV DX,MY8254_MODE ;8254的初始化 MOV AL,00100000B ;计数器0，方式0 OUT DX,AL MOV DX,ADC0809 OUT DX,AL

EOC: MOV DX,C8255 IN AL,DX TEST AL,00110000B ;PC6=0，PC6清零 JZ EOC ;跳到EOC：ADC0809的EOC信号，用作8259的中断请求信号 MOV DX,ADC0809 IN AL,DX MOV NUM1,AL ;显示程序段 MOV CL,AL AND AL,0F0H SHR AL,4 CMP AL,0AH JB B2 ;小于0AH转到AA2 ADD AL,07H B2: ADD AL,30H ;将低四位转换成ASCII码

B5: MOV AH,01H ;INT 10H

MOV AL,CL AND AL,0FH CMP AL,0AH JB B5 ADD AL,07H ADD AL,30H ;将低四位转换成ASCII码 MOV AH,01H ;INT 10H

MOV AX,0120H ;显示一个空格 INT 10H

MOV AH,00H MOV AL,NUM1 MOV BL,51 DIV BL

PUSH AX

ADD AL,01H

MOV NUM2,AL ;数码管显示程序 MOV AL,0FEH

MOV DX,MY8255_C OUT DX,AL

MOV AL,NUM2 ;显示 MOV BX,OFFSET DTABLE XLAT

MOV DX,MY8255_B OUT DX,AL CALL DELAY POP AX

PUSH AX ADD AL,30H MOV AH,01H INT 10H

MOV AL,2EH;显示一个点 INT 10H

MOV AH,00H

MOV AL,NUM1 MOV BL,51 DIV BL

MOV AL,AH MOV AH,00H

MOV BL,10;显示十分位 MUL BL MOV CL,51 DIV CL

PUSH AX

ADD AL,30H MOV AH,01H INT 10H POP AX MOV AL,AH MOV AH,00H

MOV BL,10;显示百分位 MUL BL MOV CL,51 DIV CL

ADD AL,30H MOV AH,01H INT 10H

MOV AH,01H

MOV AL,56H;显示一个V INT 10H

MOV AX,0120H ;显示一个空格

INT 10H

POP AX

MOV AH,00H CMP AX,0000H JZ BB1

CMP AX,0001H JZ BB2

CMP AX,0002H JZ BB3 CMP AX,0003H JZ BB4 CMP AX,0004H JZ BB5 JMP P1

BB1: MOV MOV BB11: MOV MOV OUT ROL CALL CALL LOOP JMP P1

BB2: MOV MOV BB22: MOV MOV OUT ROR CALL CALL LOOP JMP P1

BX,0101H CX,08H DX,0600H AL,BH DX,AL BH,1 DELAY1 DELAY1 BB11 BX,0C001H CX,08H DX,0600H AL,BH DX,AL BH,1 DELAY1 DELAY1 BB22

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