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1、数字温度计的设计摘要:随着时代的进步和发展,技术已经普及到我们生活,工作,科研等各个领域,已经成为一种比较成熟的技术, 本设计在参阅了大量前人设计的数字温度计的基础上,通过8088CPU用查询方式对键值扫描的编程方法和所掌握LED数码管显示的原理和编程方法。将对应的温度值在LED液晶显示器上显示出来.满足能够测量环境温度1040,并且可以LED数码直读显示。 关键词:8088CPU;ADC0809;数字控制;数字温度计; 微机接口工作方式;8255A;8297A。一设计要求 能够测量环境温度1040,并且可以LED数码直读显示。二、设计目的1、学习ADC0809、8279A与微机8088系统的
2、接口方法,以及8088CPU用查询方式对键值扫描的编程方法,了解并掌握LED数码管显示的原理和编程方法。2、掌握ADC0809和微机接口方法工作方式和编程原理。并且学会用8255A并行口传输数据的方法。3、通过自己编写汇编程序和在实验箱上的调试,学会8086/8088的编程原理和方法,和各芯片与其的连接原理和方法,并学会通过编程协调各芯片的正常工作。3 设计方案 通过编程,本实验要求通过温度传感器向ADC0809芯片中输入模拟信号,通过ADC0809输出数字信号后,由8086CPU处理,在数码管上显示十进制的温度数值。由于实验室没有温度传感器的放大电路,于是温度传感器和放大电路由一个0-5V滑
3、动变阻器代替。 3.1 8088CPU的功能结构的介绍(1) 数据寄存器AX、BX、CX、DX 主要用以存放16位数据信息。AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL 主要用以存放8位数据信息。注8位数据寄存器是从16位数据寄存器中分解开的,如AXAH、AL,反之AH、ALAX。注意它们的对应关系。(2)指针和变址寄存器SP 堆栈指针寄存器,其内容为16位偏移地址,用以指向堆栈当前栈顶的位置。BP 基址指针寄存器,其内容为16位地址,作为访问堆栈存储单元的偏移地址。SI 源变址寄存器,其内容为16位地址,作为访问数据单元的偏移地址。DI 目的变址寄存器,其内容为16位地址,作为访问数据单元
4、的偏移地址。注上述4个16位寄存器一般情况下,其内容均为地址信息,用以表示一个存储单元的偏移地址。但也具有通用性,可以作为数据寄存器来使用;SI和DI二者在使用中通常是没有什么区别的,仅在串操作指令中有区别。(3)段寄存器CS 代码段寄存器 均用以存放16位段地址DS 数据段寄存器ES 附加段寄存器SS 堆栈段寄存器(4)指令指针寄存器(IP)IP 用以存放一个16位的代码段(程序段)的偏移地址,它与CS的内容合并可以形成一个20位的物理地址,专门用来指向当前要执行的指令单元的位置。(5)标志寄存器F标志寄存器F又称程序状态字寄存器PSW,是用以记录或存放状态标志和控制标志信息的。.状态标志位
5、(ZF、SF、PF、OF、CF、AF):用以记录当前运算结果的状态信息。ZF(零标志位) 若当前运算结果为0,则ZF1;若当前运算结果为1,则ZF0。SF(符号标志位) 若当前运算结果为负数,则SF1;若当前运算结果为正数,则SF0。PF(奇偶标志位) 若当前运算结果为奇数个1,PF=0;若当前运算结果为偶数个1,则PF1。OF(溢出标志位) 若当前运算结果产生溢出,则OF1;反之,OF0。CF(进位标志位) 若当前运算出现进位或借位,则CF1;反之,CF0。AF(辅助标志位) 若当前运算出现第3位向第4位进位或借位,则AF1;反之,AF0。注(1)状态标志位的设置一般是由CPU根据当前程序运
6、行结果的状态自动完成的。(2) 状态标志位信息一般用作后续条件转移指令的转移控制条件。控制标志位(TF、IF、DF):用以存放控制CPU工作方式的标志信息。TF(跟踪标志位) 当TF1时,CPU每执行完一条指令就产生一个内部中断,处于暂停状态;当TF0时,CPU处于正常工作状态。IF(中断允许标志位) 当IF1时,允许CPU响应外部中断INTR的请求;当IF0时,不允许CPU响应外部中断请求。DF(方向标志位) 当DF0时,CPU执行串操作指令时,对SI、DI进行加操作;反之,对SI、DI进行减操作。注控制标志位的设置是由系统程序或用户程序中的指令来完成的。3.2ADC0809的介绍ADC08
7、09是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。 3.2.1主要特性1)8路8位AD转换器,即分辨率8位。 2)具有转换起停控制端。 3)转换时间为100s4)单个5V电源供电 5)模拟输入电压范围05V,不需零点和满刻度校准。 6)工作温度范围为-4085摄氏度 7)低功耗,约15mW。 3.2.2内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器,内部结构如图1322所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA转换器、逐次逼近 3.2.3
8、外部特性(引脚功能) ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图1323所示。下面说明各引脚功能。 IN0IN7:8路模拟量输入端。2-12-8:8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。 START: AD转换启动信号,输入,高电平有效。 EOC: AD转换结束信号,输出,当AD转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。 OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当AD转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高
9、于640KHZ。 REF(+)、REF(-):基准电压。 Vcc:电源,单一5V。 GND:地。 ADC0809的工作过程是:首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将转换正在进行。直到AD转换完成,EOC变为高电平,指示AD转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。3.3 8255A芯片介绍 8255A一种通用的可编程的并行I/O接口芯片,是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式芯片。对方式选择控制字的赋值问题,也就是解决8255
10、A的A口、B口分别工作在方式几,A口、B口、C口高位、C口低位分别是作为输出口还是输入口的问题。 8255通讯接口卡设计 3.3.1 8255A在本设计中的作用 芯片8255A在本设计中起输出、输入作用,C口的高四位输入方式。PC7作为读取EOC信号,低四位作输出方式,PC1、PC0作七段LED显示器的位选码,PA口用作输出方式,作七段LED的段选码,PB口为输入方式,读取ADC0809转换后的数字量即8255A通过PB口读入ADC0809转换后的数字量由PC1、PC0产生位选,PA口产生段选后七段LED显示出数字量。 3.3.2 8255A功能分析 8255A是一种通用的可编程的并行I/O接
11、口芯片,可用与连接PCI卡与外设,实现数据的的输入输出功能,可以对输入/输出的数据进行数据锁存和数据缓冲,有中断请求信号,可以向CPU发出中断请求,能进行单向和双向通信。8255A的数据总线缓冲器是一个三态8位双向缓冲器,用作8255A同系统数据总线相连时的缓冲部件,CPU通过执行输入/输出指令来实现对缓冲器发送或接收数据。8255A的控制字或状态字也是通过该缓冲器传送的。PA、PB、PC三口均工作在方式状态。8255A原理图 3.3.3 8255A的操作功能表 CS RD WR A1 A0操作 8255A三个端口地址表 写控制口数 据 传 送 方 式 A口数据 数据总线 B口数据 数据总线
12、C口数据 数据总线 数据总线数据 A口 数据总线数据 B口 数据总线数据 C口 数据总线数据 控制口0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 13.3.4 8255的三种工作方式 方式0(基本输入/输出方式):这种工作方式不需要任何选通信号。A口,B口及C口的两个4位口中任何一个端口都可以由程序设定为输入或者输出。作为输出口时,输出数据被锁存:作为输入口,输入数据不锁存。 方式1(选通输入/输出方式):在这种工作方式下,A,B,C三个口分为两组。A组包括A口和C口的高四位,A口可由编程设定为输入口或者
13、输出口,C口的高四位则是用来作为A口输入/输出操作的控制和同步信号:B组包括B口和C口的低四位,B口可由编程设定为输入口或者输出口,C口的低四位则是用来作为B口输入/输出操作的控制和同步信号。A口和B口的输入或者输出的数据都被锁存。 方式2(双向传送方式)在这种方式下,A口可以用于双向传送,C口的PC3PC74用来作为输入/输出的控制同步信号。应该注意的是,只有A口允许用作双向传送,这时B口和PC0PC2则可编程为方式0或者方式1工作。3.4LED的应用3.4.1LED的优点 与LCD相比,LED在亮度,功耗可视角度和刷新速率等方面更具有优势,其最显著的特点是使用寿命长,光电转换效能高。 LC
14、D占用空间小,功耗低,低辐射,能降低视觉疲劳,但会出现闪烁现象。3.4.2LED的工作原理 笔画型LED显示器是由8个二极管电路按字型8的方式排列,当不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的自型。本设计中采用共阴极连接方式,当某段接入正电压时,对应的发光二极管会发光,当需要显示字型码“0”时,对应下图中的a,b,c,d,e,f发光二极管应发光,输入位选码应为00111111,即为:3FH;类似可以显示其他。adp分别与74LS273的1Q8Q相连,接收段选码信号(高电平);4位LED显示器的4根共阴极引线与8255A的PC0PC3相连,接收位选码信号(低电平)。段选码和位选码共同作用以显示不同的字型。 4. 实验电路图 5、 实验程序的编写5.1程序的编写思路 通过ADC0809芯片将输入的模拟量转化为2位16进制数,数值为0-FFH,共256个数,要求输出温度为0-100C。所以根据要求, 将ADC0809所得数据乘以100再