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1、重庆科技学院课程设计报告 院（系）:_电子信息工程学院_班 级: 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_ _设计题目:_ 电压报警系统_ _ 完毕日期：2023 年 7月 16日 指导教师评语: _ _ _ 成绩(五级记分制):_ _ 教师署名:_课程设计任务书设计题目：电压报警系统设计学生姓名课程名称微机原理与接口技术课程设计专业班级地 点起止时间7月5日7月16日设计内容及规定设计内容： 采集实验箱提供的05V的电压； 当输入电压在额定值以内，用数码管显示实际电压值；当输入电压超过额定值3V，数码管显示“E.O”，并发出报警音，并将此电压限制到额定值后输出。设计规定：（1）控制系统硬件用
2、8086系统构成：CPU 8086，定期器/计数器芯片，并行接口芯片，4位7段数码管单元，模数转换单元，蜂鸣器。（2）设计控制系统应用软件。（3）系统功能：显示电压，报警，修正电压等功能。设计参数（1）以十进制形式显示电压值并保存小数位1位；（2）用硬件实现定期功能；（3）报告正文字数约4000字以上（不包含程序清单），内容重要有总体设计方案，工作和组成原理(框图)或设计说明，采用的技术路线，接口电路设计，程序设计(程序框图和程序清单及注释)，对设计中所存在的问题和局限性进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议 。进度规定7月5日-7月6日明确设计任务，学习相关知识；7月7日-7月9日查阅相
3、关资料，进行基础练习；7月8日-7月14日根据题目规定，进行设计和实现；7月15日-7月16日撰写课程设计报告，进行答辩。参考资料1 赵树升，赵雪梅.现代微机原理及接口技术M，北京：清华大学出版社，2023年8月2 戴梅萼.微型计算机技术及应用从16位到32位 (第2版) M，北京：清华大学出版社，2023年2月3 西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接口技术实验教程.2023年4 西安唐都科教仪器公司.32位微机原理与接口技术用户手册.2023年其它说明.本表应在每次实行前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的
4、，在设计内容、参数、规定等方面应有所区别。教研室主任： 指导教师： 年 月 日摘 要当代计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。微电子学的基本元件及其集成电路构成了它的硬件基础；计算数学的方法与数据结构则构成了计算机的软件基础。世界上第一台计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，自1981年IBM公司推出IBMPC后，计算机的发展进入了微机时代。微型计算机的迅速普及，使得计算机广泛运用于工业、农业、科学技术和社会生活的各个领域，极大的改变了生产和生活的方式，并成为推动社会发展的巨大生产力。数据采集系统是计算机在工业控制中最为普遍的应用系统。它的任务是采集生产过程中的工况参数并通过A/D转换
5、器送入内存，CPU将对这些参数，数据进行分析、运算和解决。如数字显示、越界报警等功能。若配上输出通道就可以组成计算机控制系统。此设计是一个电压报警系统的模拟实验，采集箱提供05V的电压，当输入电压在额定值以内，用数码管显示实际的电压值；当输入的电压超过额定值3V，数码管显示“E.O”，并发出警告音，并将电压限制到额定的值后输出。该系统具有显示电压，报警，修正电压的功能。关键词：接口 A/D转换 修正电压 发声警告目 录摘 要II1 系统需求分析11.1 设计内容11.2 设计规定11.3 芯片选择12 芯片及数码管介绍22.1 CPU 808622.2 8254可编程定期/计数器芯片22.3
6、8255并口芯片42.4 A/D转换接口芯片42.5 数码管显示单元53 硬件连线63.1 8254可编程定期/计数器芯片接线图63.28255并行接口芯片接线图63.3 A/D转换接口芯片接线图73.4 数码管连线图84 软件实现94.1 模块流程图94.1.1主程序流程图94.1.2 电压转换模块流程图104.1.3 电压显示模块流程图114.1.4 电压报警模块流程图124.2 代码设计134.2.1 主程序代码134.2.2 电压转换模块代码144.2.3 数码管显示模块代码144.2.4 电压报警模块代码15总 结17致 谢18参考文献19附 录201 系统需求分析1.1 设计内容电
7、压报警系统是一个对超过额定电压就会产生蜂鸣效果，进行报警的系统。它重要是通过采集实验箱提供的05V的电压； 当输入电压在额定值以内，用数码管显示实际电压值；当输入电压超过额定值3V，数码管显示“E.O”，并发出报警音，并将此电压限制到额定值后输出。1.2 设计规定（1）控制系统硬件用8086系统构成：CPU 8086，定期器/计数器芯片，并行接口芯片，4位7 段数码管单元，模数转换单元，蜂鸣器。（2）设计控制系统应用软件。（3）系统功能：显示电压，报警，修正电压等功能。1.3 芯片选择在本系统中，重要采用的芯片有CPU8086、8254可编程定期/计数器芯片、8255并行接口芯片、A/D转换接
8、口芯片ADC0809。CPU8086重要是电压报警系统的核心芯片，协调着8254芯片, 8255芯片，ADC0809芯片互相间的工作。 8254是可编程定期/计数器芯片，用来控制蜂鸣器。8255是并行接口芯片，用来连接数码管显示单元和8254 ADC0809是A/D转换单元，用来模拟电压，将模拟信号转换为数字信号。2 芯片及数码管介绍 在整个电压报警系统中，所用到的元器件有了CPU8086、8254可编程定期/计数器、8255并行接口芯片、A/D转换接口芯片、数码管以及蜂鸣器。2.1 CPU 8086微解决器CPU是微机的核心芯片，是整个系统运算和指挥控制中心。在电压报警系统中用到的CPU是字
9、长为16位的，一次能解决16位数据的CPU 8086。CPU 8086拥有运算器，控制器和寄存器组三大重要部件。其功能部件涉及指令执行部件EU和总线部件BIU，其寄存器结构由八个通用寄存器，四个段寄存器和二个控制寄存器组成。在电压报警系统中，用到了XD0-XD7地址总线，XIOR,XIOW读写信号引脚，IOY0,IOY1,IOY2三个端标语，用来控制8255并行接口芯片，8254可编程定期/计数器芯片，A/D转换接口芯片。2.2 8254可编程定期/计数器芯片8254是Intel公司生产的可编程间隔定期器。它具有以下基本功能：1、 有三个独立的16位计数器；2、 每个计数器可按二进制或十进制（
10、BCD）计数；3、 每个计数器可编程工作于六种不同的工作方式；4、 8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz；5、 8254有读回命令，可以读出状态寄存器的内容；6、 计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。8254的工作方式如下述：1、 方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。2、 方式1：硬件可重触发单稳方式。3、 方式2：频率发生器方式。4、 方式3：方波发生器。5、 方式4：软件触发选通方式。6、 方式5：硬件触发选通方式。 8254的控制字有两个：一个是用来设立计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设立读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标志
11、位来区分。控制字格式和读回控制字格式分别如图2-1和如图2-2。当读回控制字的D4位为0时，由该读回控制字D1-D2位指定的计数器的状态寄存器内容将被锁存到状态寄存器中。状态字格式如图2-2所示。图2-1 8254方式控制字图2-2 8254读出控制字图2-3 8254状态字格式 在电压报警系统中，8254采用的是定期器0，方式3来进行控制的，输入时钟频率为00502H，门控信号输入引脚GATE0与8255的PA0和PA1相连，OUT0与蜂鸣器相连，当门控信号接受到从8255的PA0和PA1传来的高电平，则蜂鸣器会发出报警声，否则蜂鸣器停止工作。2.3 8255并口芯片8255可编程外围接口芯
12、片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A，B，C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0，方式1，方式2。方式0是基本输入输出方式，方式1是选通输入输出方式，方式2是双向选通工作方式。其工作方式控制字如图2-1。在电压报警系统中，8255起到是一个桥梁作用，在本系统中，8255采用方式0基本输入输出方式，A口，B口，C口均为输出。8255的D0-D7连接系统总线的XD0-XD7，RD，WD，CS分别连接系统总线的XIOR，XIOW，IOY0。8255的A口低两位PA0，PA1控制8254可编程定期/计数器芯片。8255的B口的PB0-PB7和C口的低四位
13、PC0-PC3来控制数码的显示。 图2-4 8255工作方式控制字2.4 A/D转换接口芯片 ADC0809涉及一个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。在电压报警系统中，ADC08089的CS片选信号连接系统总线的IOY2端口，CLK连接系统总线CLK，WR,RD分别连接系统总线的XIOW和XIOR，它将模拟信号转换为数字信号存储在AL中，其输出范围为0-255。2.5 数码管显示单元本系统中所用到的数码管显示单元是由4个7段数码管组成，其每个数码管结构图如图2-5所示。dpbgfedca图2-5 数码管结构图 数码管的显示数字的原理其实是根据每个数码管发光来组成一个数字，在本系中给数码管给以低电平，则数码管发光，否则数码管熄灭。其具体数字显示编码表表2-1如下：dpgfedcba不带小数点带小数点00/101111113FHBFH10/10000
