模拟电压采集,电机速度检测

1、微机原理与接口技术课程设计 1 微机原理微机原理 课程设计报告课程设计报告 院院 系：系： 信息科学与工程学院信息科学与工程学院 题题 目：目： 模拟电压采集，电机速度检测模拟电压采集，电机速度检测 专业班级：专业班级： 通信工程通信工程 12011201 班班 学生姓名：学生姓名： 刘哲刘哲 学学 号：号： 09091206210909120621 指导老师：指导老师： 梁建武梁建武 微机原理与接口技术课程设计 2 目录目录 一、实验目的一、实验目的22 二、实验内容二、实验内容22 三、原理框图三、原理框图22 四、程序流程图四、程序流程图33 五、具体模块设计五、具体模块设计44 （一）

2、A/D 转换部分 （二）D/A 转换部分 （三）8279 显示控制模块 （四）8255 显示控制模块 （五）示波器显示部分 六、实验调试结果六、实验调试结果88 七、心得体会七、心得体会99 八、参考书目八、参考书目99 九、源程序清单九、源程序清单1010 微机原理与接口技术课程设计 3 一、实验目的一、实验目的 通过本次实验了解 A/D，D/A 转换的基本工作原理，熟悉 8255A 并行接口 的工作方式和应用，熟悉 8279 键盘/显示接口的工作原理与应用，掌握多位 LED 显示问题的解决，灵活运用课本知识，加深所学的知识，对所学的相关芯片的 原理、内部结构、使用方法等有更加深刻的了解，学

3、会利用课本知识联系实际 应用及编程。同时并了解综合问题的程序设计掌握实时处理程序的编制和调试 方法，掌握一般的设计步骤和流程，使我们以后搞设计时逻辑更加清晰。 二、实验内容二、实验内容 本课程设计的内容为“模拟电压采集、电机速度检测” 。 从模拟量发生器采集模拟信号，进行 A/D，D/A 转换去启动点电机转动并 能控制转速，整体分为五个部分： 1对模拟信号源 05V 电压进行采集，通过 A/D 转换器 0809 转换为数字 信号； 2同步在数码管上显示进行转换后的数字电压大小； 3根据电压的大小显示发光二极管的亮灭情况，模拟电压档次的安全与危 险提示； 4. 将数字电压值通过 D/A 转换器

4、0832，再将输出的模拟量接到直流电机的 输入端，控制直流电机的转速； 5. 从直流电机的 DAOUT 端输出脉冲，在示波器中观察脉冲频率，计算电 机转速。 三、原理框图三、原理框图 05 电位器ADC0809DAC0832 CPU 直流电机 8279数码显示8255APort8 个 LED 示波器显示 微机原理与接口技术课程设计 4 四、程序流程图四、程序流程图 五、具体模块设计五、具体模块设计 初始化 启动 A/D 转换 延时 0F00 等待结果 读取 A/D 转换结果 根据结果进行 D/A 转换 8255 控制 发光二极管 进行显示转换 驱动直流电机 示波器显示脉冲 数码管显示 模拟电压

5、值 返回启动 A/D 转换 微机原理与接口技术课程设计 5 （一）A/D 转换部分 A/D 转换原理：逐次逼近法 A/D 也称逐次比较法 A/D。它由结果寄存器、 D/A、比较器和置位控制逻辑等部件组成，如下图所示。 本实验采用 ADC0809 做 A/D 转换实验。ADC0809 是一种 8 路模拟输入、 8 位数字输出的逐次逼近法 A/D 器件，转换时间约 100us，转换精度为 1/512，适用于多路数据采集系统。ADC0809 片内有三态输出的数据锁存器。 ADC0809 芯片片选信号接入 8088 译码输出 Y6，CLK 信号接入 500KHz 时钟，IN0 接入 05V 可调模拟电

6、位器作为模拟信号输入。 TEST1: IN AL,DX ;初始化转换开始的监测 AND AL,80H JNZ TEST1 MOV AX,0H MOV DS,AX ADCON: MOV AX,00 MOV DX,ADPORT ;ADPORT 为 ADC0809 端口地址 0060H OUT DX,AL MOV DX,ADPORT ;将转换好的数据读入 8088 IN AL,DX 控制逻辑 N 位 D/A N 位A B 置位 启动 模拟量输入 DONE 微机原理与接口技术课程设计 6 （二）D/A 转换部分 DAC0832 原理：其釆用先进的 CMOS/SiCr 工艺制成的双列直插式单片 8 位

7、D/A 转换器。它可以直接和 8088CPU 相接口。它采用二次缓冲方式(有两 个写信号/WR1、/WR2)，这样可以在输出的同时，采集下一个数字量，以提高 转换速度。 而更重要的是能够在多个转换器同时工作时，有可能同时输出模拟 量。它的主要技术参数如下：分辨率为 8 位，电流建立时间 1us，单一电源 5V15V 直流供电，可双缓冲、单缓冲或直接数据输入。 D/A 转换模块主要由数模转换芯片 DAC0832 组成，0832 片选端接入 8088 译 码输出 Y7，同时将输出端输入直流电机输入端，这样将之前转换所得到的数字 量进行二次转换，在转换为模拟量。由于之前的 A/D 模块将 05V 的

8、电压转换成 了 00H 到 FFH 的数字量，而 0832 会将这些数字量当成有符号数进行转换，这也 就是直流电机控制过程中会出现反转的原因。代码如下： PUSH AX ；AL 为之前转换得到的数字量 MOV DX,DAPOT ；端口赋值 OUT DX,AL ；端口输出 POP AX （三）8279 显示控制模块 对 8 个数码显示管赋初值：具体为“ 0 8 0 9 - - F F ” 。其中最后两位 显示的是及时的 AD 转换后的数字电压值。 MOV AL,3FH MOV BX,DATA1 MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,7FH MOV DS:BX,AL 微机原

9、理与接口技术课程设计 7 ADD BX,01H MOV AL,3FH MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,6FH MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,40H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,40H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,00H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,00H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H （四）8255 显示控制模块 8255A 结构：它是可编程并行接口芯片，双列直插式封装，用+5V 单电源供 电，如图 41 是 82

10、55A 的逻辑框图，内部有 3 个 8 位 I/O 端口：A 口、B 口、 C 口；也可以分为各有 12 位的两组：A 和 B 组，A 组包含 A 口 8 位和 C 口的高 微机原理与接口技术课程设计 8 四位，B 组包含 B 口 8 位和 C 口的低 4 位；A 组控制和 B 组控制用于实现方式 选择操作；读写控制逻辑用于控制芯片内寄存器的数据和控制字经数据总线缓 冲器送入各组接口寄存器中。由于 8255A 数据总线缓冲器是双向三态 8 位驱动 器，因此可以直接和 8088 系统数据总线相连。 在此次课程设计中，我们用 ADC 转换后的数字电压量与自行设定的数值进 行比较，根据不同的比较结果

11、然后控制 8255 的 A 端口的输出，从而控制与 8255 相连的 8 个 LED 灯的亮灭。设计时若采集电压小于 30H 则前面 4 个二极管 亮，若采集电压大于 30H 且小于 0D0H 则中间 4 个二极管亮，若采集电压大于 0D0H 则最后 4 个二极管亮。即当电压高，电机转速高时两侧 4 个二极管亮，转 速不高时中间 4 个二极管亮，从而直观的反应电机转速情况，有一定的安全警 示作用。 DELAY0: MOV AL,89H ;8255 进行初始化 MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL NOP NOP NOP POP AX COUNT: CMP AL,0D0H ;与设定的

12、 0D0H 值比较 JA TT1 CMP AL,30H ;与设定的 30H 值比较 JB TT2 PUSH AX MOV DX,IOAPT MOV AL，3CH ;默认为 8255Aport：3CH 显示 OUT DX,AL POP AX 微机原理与接口技术课程设计 9 JMP CONTINUE TT1:PUSH AX ;跳转语句一 MOV DX,IOAPT MOV AL,0FH OUT DX,AL POP AX JMP CONTINUE TT2:PUSH AX ;跳转语句二 MOV DX,IOAPT MOV AL,0F0H OUT DX,AL POP AX （五）示波器显示部分 实验箱上内含

13、光电管测速装置，由带孔或缺口的回盘、光源和光电管组成。 圆盘随被测轴旋转时，光线只能通过因孔或缺口照射到光电管上。光电管被照 射时，其反向电阻很低，于是输山一个电脉冲信号。光源被圆盘遮住时，光电 管反向电阻很大，输出端就没有信号输出。这样，根据圆盘上的孔数或缺口数， 即可测出被测轴的转速。圆盘孔或缺口数通常取为仍，因此被测轴每转一周时， 光电变换器便可输出 60 个脉冲信号。若取电子计数器的时基信号为 1s，则可 直接读出被测轴转速。通过直流电机的 FOUT 端链接到示波器，观察脉冲输出， 通过测量脉冲频率就可以打到测速要求。 六、实验调试结果六、实验调试结果 1 此时采集模拟电压为 50H，

14、8255 控制中间 4 个二极管亮。 微机原理与接口技术课程设计 10 2 此时采集模拟电压为 E0H，8255 控制后面 4 个二极管亮。 七、心得体会 1.软件延时与定时器计时 软件延时即利用微处理器执行一个延时程序段实 现，如本程序中的 DELAY 延时子程序。因为微处理器执行每条指令都需要一定 时间，所以程序员通过正确地挑选指令和安排循环次数，很容易编写软件延时 程序段；微处理器执行这个程序段就会产生一个延时是时间。这种定时方法在 微机原理与接口技术课程设计 11 实际中经常使用，尤其是在专用系统上作软件开发以及延时时间较短而重复次 数有有限的时候，例如初始化 8259 时用以等待 8

15、259 操作结束时使用的延时 “MOV CX,0FFFH L01: LOOP L01 JMP SHORT $+2” 软件延时具有不用硬件的 特点，但却占用了大量的 CPU 时间；另外精度不高，在不同的系统时钟频率下， 同一个软件延时程序的定时时间也会相差甚远。 定时器由数字电路中的计 数电路构成，通过记录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间隔。因 此它定时精确并且可以通过修改程序来确定不同的延时。本程序就通过外接 0.25MHZ 的脉冲源,计数 61A8H 次实现定时 0.1S。 2.读计数值 利用计数器 I/O 地址,可以读取计数器的当前计数值。但对 8 位数据线的 8253 来说，读

16、取 16 位计数值需要分两次，所以应将当前计数值先行锁存,然后读取。例如程序 中的 “MOV AL,01000000B MOV DX,223H OUT DX,AL MOV DX,221H IN AL,DX 微机原理与接口技术课程设计 11 MOV ROD ,AL IN AL,DX” 3使用中断的好处 使用中断比较麻烦，在试验中需要两次加载 初始化程序和中断服务程序，并且需要手工指定中断服务地址和中断向量号； 但是使用中断可以进行多样化设计，强化程序功能与执行效率。8259 初始化时 每写完一个命令字就进行软件延时，目的是等待 8259 操作结束。进入中断程序 后要开中断，以允许较高级的中断，但

17、是在初始化各种芯片时要关中断。中断 服务程序开始后就要保护常用寄存器，否则会使程序混乱。 4 查询方式与 中断的比较 查询方式：CPU 需要先了解（查询）外设的工作状态，然后在外 设可以交换信息的情况下（就绪）实现数据输入或输出。如本例要查寻定时时 间是否到来，到则读取计数值，否则继续查询。 从而可以看出查询传送的特 点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低。这一点可以通过实验结果得到充 分证明：查询方式中显示转速的数码管反映迟钝，并且有一个数量级的误差， 也就是说程序越长越不宜用查询方式。 中断方式：CPU 在执行程序中，被内 部或外部的事件所打断，转去执行一段预先安排好的中断服务程序；服务结

18、束 后，又返回原来的断点，继续执行原来的程序。如本例中当定时时间到将产生 一个中断，去读取计数值，即转数。由此可见中断方式效率更高，实验结果也 证明了这一点，采用中断方式测出的转速很准确！ 5 关于定时/计数器的工 微机原理与接口技术课程设计 12 作方式选择 由于计数器 0 用作定时器，所以采用可以自动重装计数初值的 方式 2，当计数值减为 1，OUT0 将输出一个低脉冲用以触发中断 8259，之后自 动重装计数值从新开始计数。而计数器 1 用来计数，每读完计数值就要从新装 入初值，而什么时候读计数值取决于定时器，所以最佳选择为方式 0，每读完 计数值就通过程序实现装入计数初值。 6 操作项

19、 实验中经常会 禁止 调试，这时按一下复位键“RST”从新加载调试即可。搭接线路时要关掉实验箱 的电源。 八、参考书目八、参考书目 1、16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术（第二版） 机械工业出版社 钱晓捷、陈 涛 2、单片机原理及接口技术 国防科技大学出版社 曹琳琳 曹巧媛 3、微型计算机接口技术及应用 华中科技大学出版社 刘乐善 九、源程序清单九、源程序清单 CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE IOCONPT EQU 0003H IOAPT EQU 0000H ADPORT EQU 0060H DAPORT EQU 0070H CONTPORT EQU 00DFH

20、 DATAPORT EQU 00DEH DATA1 EQU 0500H ORG 1000H START: JMP ADCONTORL DATA2 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39h,5EH,79h,71h ADCONTORL: CLI 微机原理与接口技术课程设计 13 MOV AX,0H MOV DS,AX MOV AL,3FH MOV BX,DATA1 MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,7FH MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,3FH MOV DS:BX,A

21、L ADD BX,01H MOV AL,6FH MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,40H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,40H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,00H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV AL,00H MOV DS:BX,AL ADD BX,01H MOV DX,CONTPORT MOV AL,00H OUT DX,AL ;KEYBORD DISPLY MODE MOV AL,2AH OUT DX,AL ;8279 CLOCK MOV AL,0d0h OUT DX,AL

22、 ;8279 CLEAR MOV AL,90h 微机原理与接口技术课程设计 14 OUT DX,AL ;READ FIFO RAM COMMAND TEST1: IN AL,DX AND AL,80H JNZ TEST1 MOV AX,0H MOV DS,AX ADCON: MOV AX,00 MOV DX,ADPORT OUT DX,AL MOV CX,0500H DELAY: LOOP DELAY MOV DX,ADPORT IN AL,DX PUSH DX MOV DX,DAPORT OUT DX,AL POP DX PUSH AX DELAY0: MOV AL,89H MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL NOP NOP NOP POP AX COUNT: CMP AL,0D