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1、微机接口技术课程设计指导书信息科学与工程学院电子信息工程教研室2013.7 修订目 录一、课程设计目的及意义 1二、课程设计任务及要求 1三、课程设计题目及设计要求 1四、课程设计说明书内容要求 5五、课程设计考核方法及成绩评定 6附录：A/D、D/A 接口实验卡电路原理图 71一、课程设计目的及意义通过课程设计，学生可掌握多种接口的软硬件设计基本思路和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。加深学生对微机接口技术 、 电子测量技术和单片机原理及应用等课程知识的掌握与综合运用能力。掌握工程设计手段和软件工具，锻炼以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力，培养学生在实际工程设计中严谨认真的工作态
2、度。提高学生的创新意识及动手能力，为后续课程的学习以及毕业后从事微机硬件及软件开发打下基础，积累初步的经验。二、课程设计任务及要求课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。课程设计主要任务是根据设计题目的具体要求，将单一的接口电路及相关的控制程序组合起来，完成题目所规定的任务及功能。设计任务包括：查阅专业资料、工具书或参考文献，了解设计课题的总体结构、组成单元及相关的专业术语，分析其工作原理；完成总体方案设计、单元电路设计、控制程序设计及安装调试工作；总结全部设计工作，写出完整、规范的设计说明书。课程设计 2 人一组，在教师的指导下协作完成规定的设计任务，每人独立完成一份课程设计说明书。课程设计
3、提供以下四个题目，学生从其中任选一个，按题目要求完成全部设计工作。三、课程设计题目及设计要求题目一：数字存储示波器设计（一）设计目的及意义数字存储示波器是常用的电子测量仪器之一，其中采用的 A/D 转换、D/A 转换及数据处理技术与微机接口技术课程内容联系紧密。通过本设计，学生可掌握 A/D、D/A 转换电路的设计和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。（二）设计任务与要求本设计通过简单的 A/D 转换接口电路，配合汇编语言程序设计，实现最基本的信号波形采集与存储，并通过简单的 D/A 转换接口电路，将存储的数据还原为信号波形，在普通示波器的屏幕上显示出来。被测信号产生电路参见“A/D 、
4、D/A 接口实验扩展卡电路原理图 ”。当按下 S1 时，电容 C5完全放电，A/D 转换器输入电压为零；抬起 S1 时，电容 C5 开始充电，A/D 转换器输入电压按RC 过渡过程开始上升，最终达到+5V。图中 RC 时间常数约为 10ms，整个充电过程需要 35倍的 RC 时间常数时间。设计要求使用 A/D 转换器捕捉电容 C5 充电的完整过程，并将采样数据存储起来。然后依次将采样数据通过 D/A 转换器循环输出，产生一定频率的重复波形，送到普通示波器显示。基本要求：使用一个 D/A 转换器通道，将信号波形施加到示波器的 Y 轴，X 轴扫描信号由示波器产生并调节，实现 RC 充电过程的波形稳
5、定显示。发挥部分：将示波器调整在 X-Y 方式，采样数据的 D/A 转换器输出接到 Y 轴输入端，增加一个 D/A 转换器通道，产生频率可变的 X 轴扫描信号，接到示波器 X 轴外部输入端，使 RC充电过程的波形稳定显示。2（三）设计内容与步骤1. 数字存储示波器原理分析阅读相关的参考文献，了解数字存储示波器的组成单元、电路结构及相关的专业术语。分析数字存储示波器的工作原理。掌握数字存储示波器中最基本的数据采集及处理方法。2. 数字存储示波器电路设计根据单片机实验系统提供的相关信号线，使用 ADC0809、DAC0832 和相关外围电路元件，组成最基本的 A/D 转换和 D/A 转换电路。要求
6、具有单通道 05V 的电压输入范围，双通道05V 的电压输出功能。画出电路原理图，确定元器件参数，并给出关键元件参数的计算方法。3. 数字存储示波器程序设计根据数字存储示波器的基本工作原理编写实验程序，实现触发点的捕捉、被测信号的采集和数据的存储以及信号波形的再现功能。参考程序流程如下：开始采集并存储有触发吗？设定存储字节数完成吗？采集并存储设定初始地址设定存储字节数输出存储的数据地址 +1NYNYS1 按下吗？N数据采集3程序“开始”部分是初始化内容，包括指定堆栈指针 SP（例如：50H）；设定采集数据的存储首地址，本设计为单片机外部 RAM 的 C000H。“数据采集”部分包括启动 A/D
7、 转换、执行延时程序（延时时间可设定在 200s）等待转换结束、取回转换结果，为 S1 是否按下提供参考数据。“S1 按下吗？”部分为按键 S1 是否按下判断程序。本设计采用上升沿触发方式，S1 按下时产生下降沿。当 A/D 采样数据大于判断点（例如：20H）时，表明按键尚未按下，当 A/D 采样数据小于触发点时，表明按键已经按下，转入触发检测环节，循环存储采样数据。当 A/D 采样值重新上升到大于或等于触发点数据时，便认为触发信号到来，转入下面的采样程序。“采集并存储”部分包括启动 A/D 转换、执行延时程序等待转换结束、取回转换结果并存储到 C000H 开始的 RAM 中和存储器地址加 1
8、，为下次存储做准备等程序。其中延时程序决定了数据采样周期，采样周期（延时时间）可初步设定在 200s，全部程序调试完成后，再尝试改变采样周期，观察采样周期变化对重现被测信号波形的影响，并说明原因。本设计数据存储深度为 256 字节，存满 256 字节后自动从头开始刷新。可用 DPTR 做数据指针，利用 INC DPL 指令实现 DPTR 在 C000HC0FFH 之间自动循环。“有触发吗？”部分为触发点（触发点数据要大于等于 S1 按下判断点数据）判断程序。本设计采用上升沿触发方式，当 A/D 采样数据小于触发点时，表明按键按下尚未抬起，继续循环存储采样数据。当 A/D 采样值上升到大于或等于
9、触发点数据时，表明按键按已抬起，便认为触发信号到来，转入下面的采样程序。“设定存储字节数”程序将触发后的采样点数设定在 128 个字节。接下来的“采集并存储”部分与前面叙述的完全相同。“完成吗？”判断 128 个字节的采样是否完成，如果完成就进入下面的 D/A 转换程序。这样在 256 个字节的存储器中，就包含了触发前、后各 128 字节的采样数据，可完全记录电容 C5 充电前后的电压变化波形。“设定初始地址”部分将数据指针（例如：DPTR）重新设定在 C000H。“输出存储的数据”程序将数据存储器中的 A/D 采样值送到 D/A 转换器输出。 “地址1”程序修改数据指针的低8 位地址，使数据
10、存储器地址在 C000HC0FFH 之间自动循环。这样便可以通过 D/A 转换器反复重现电容 C5 充电过程的完整波形，实现存储波形的稳定显示。4. 数字存储示波器调试存储示波器的硬件电路调试分为 A/D 和 D/A 两个部分，参见附录电路原理图。A/D 转换器部分只要调节 RP4 使基准电压 VREF2 为最大值（VCC）即可。D/A 转换器部分，首先调节 RP2和 SW1-3，使基准电压 VREF1 为-5.00V。然后向 D/A 转换器写入 00H，调节 RP3，使 VO1 输出电压为 0V；再向 D/A 转换器写入 FFH，调节 RP1，使 VO1 输出电压为 5.00V。存储示波器的
11、控制程序可分为三个步骤进行调试：（1）A/D 转换部分调试。无条件循环执行数据采集和存储程序，分别在 S1 按下和抬起状态终止程序的执行（按 MON 键），观察存储器中采集到的数据是否全部为 00H 或 FFH。如果是，则说明 A/D 转换和数据存储程序工作正常，否则说明 A/D 转换和数据存储程序没有正常工作。（2）D/A 转换部分调试。将存储器中输入一些有规律的数据，例如多个 FFH 和 OOH，循环执行 D/A 转换程序，看示波器中是否有对应的高、低电压波形出现。如果有，则说明 D/A 转换程序工作正常，否则说明 D/A 转换程序没有正常工作。（3）触发点捕捉部分调试。连续执行全部程序，
12、在不断的按下和抬起 S1 时，按下 MON 键，根据当前的 PC 值，确定程序终止在哪个部分的循环程序中，判断相关指令的使用是否正确。4题目二：信号发生器设计（一）设计目的及意义信号发生器是常用的电子测量仪器之一，其中采用的 D/A 转换及数据处理技术与微机接口技术课程内容联系紧密。通过本设计，学生可掌握 D/A 转换电路及相关控制程序的设计和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。（二）设计任务与要求本设计通过简单的 D/A 转换接口电路，配合汇编语言程序设计，实现锯齿波、三角波、梯形波、方波和正弦波等波形的产生，信号频率 10Hz10kHz。在普通示波器上观测信号波形及失真情况。（三）设
13、计内容与步骤1. 信号发生器原理分析阅读相关的参考文献，了解信号发生器的组成单元、电路结构及相关的专业术语。分析信号发生器的工作原理。掌握信号发生器中最基本的数据处理方法。2. 信号发生器电路设计根据单片机实验系统提供的相关信号线，使用 DAC0832 和相关外围电路元件，组成最基本的 D/A 转换电路。要求具有单通道 05V 的电压输出功能。画出电路原理图，确定元器件参数，并给出关键元件参数的计算方法。3. 信号发生器程序设计根据锯齿波、三角波、梯形波、方波和正弦波等波形的产生原理编写控制程序，实现信号波形的输出功能。4. 信号发生器调试首先调节 RP2 和 SW1-3，使基准电压 VREF
14、1 为-5.00V。然后向 D/A 转换器写入 00H，调节RP3，使 VO1 输出电压为 0V；再向 D/A 转换器写入 FFH，调节 RP1，使 VO1 输出电压为 5.00V。题目三：数字电压表设计（一）设计目的及意义数字电压表是常用的电子测量仪器之一，其中采用的 A/D 转换及数据处理技术与微机接口技术课程内容联系紧密。通过本设计，学生可掌握 A/D 转换电路及相关控制程序的设计和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。（二）设计任务与要求本设计通过简单的 A/D 转换接口电路，配合汇编语言程序设计，实现 05V 的电压采集，在实验系统的数码管上显示出被测电压值。（三）设计内容与步骤
15、1. 数字电压表原理分析阅读相关的参考文献，了解数字电压表的组成单元、电路结构及相关的专业术语。分析数字电压表的工作原理。掌握数字电压表中最基本的数据处理方法。2. 数字电压表电路设计5根据单片机实验系统提供的相关信号线，使用 ADC0809 和相关外围电路元件，组成最基本的 A/D 转换电路。要求具有单通道 05V 的电压输入功能。画出电路原理图，确定元器件参数，并给出关键元件参数的计算方法。3. 数字电压表程序设计根据数字电压表的工作原理，编写控制程序，实现数据采集功能；根据单片机实验系统提供的显示电路，编写运算及控制程序，实现电压值的显示功能。4. 数字电压表调试电路部分调节 RP4，使
16、基准电压 VREF2 为 5.12V。程序部分可将采集到的数据2，然后转换成 BCD 码，送显示器显示。题目四：数字频率计设计（一）设计目的及意义数字频率计是常用的电子测量仪器之一，其中采用的定时技术与微机接口技术课程内容联系紧密。通过本设计，学生可掌握定时器电路及相关控制程序的设计和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。（二）设计任务与要求本设计通过简单的定时器接口电路及其他辅助接口电路，配合汇编语言程序设计，实现010kHz 的频率测量，在实验系统的数码管上显示出被测频率值。（三）设计内容与步骤1. 数字频率计原理分析阅读相关的参考文献，了解数字频率计的组成单元、电路结构及相关的专业术语。分析数字频率计的工作原理。掌握数
