微型计算机课程设计-数据采集系统

1、课 程 设 计 任 务 书学院信息工程学院班级10通信一班姓名 王源艺设 计 起 止 日 期设计题目：数据采集系统设计任务（主要技术参数）：1.用声传感器，把代表语音的电信号送给ADC0809通道2(IN2)；D/A转换器的输出端接喇叭。2.编程以每秒钟5000次的速率采集IN2输入的语音数据并存入内存，共采集60000个数据（录12秒），然后再以同样的速率将数据送DAC0832使喇叭发声（放音）。 指导教师评语： 成绩： 签字： 年 月 日课程设计说明书 NO.1数字录音机1.课程设计的目的为了巩固微型计算机技术课程学到的相关知识，通过对本课程所学知识的综合运用，使学生融会贯通课程中所学的理

2、论知识，加深对计算机系统各个部分的工作原理及相互联系的认识，加深对接口的理解，清晰地建立计算机系统的概念，培养学生进行微机应用系统硬件和软件开发的实践工作能力。2.设计方案论证2.1设计要求设计中使用了定时计数芯片Intel 8253、可编程并行接口Intel 8255,并实现了一下具体要求：(1) 用声传感器，把代表语音的电信号送给ADC0809通道2(IN2)；D/A转换器的输出端接喇叭。(2) 编程以每秒钟5000次的速率采集IN2输入的语音数据并存入内存，共采集60000个数据（录12秒），然后再以同样的速率将数据送DAC0832使喇叭发声（放音）。2.2 系统原理 2.2.1 825

3、3的工作原理 8253内部结构如图1所示,8253芯片有24条引脚如图2所示，封装在双列直插式陶瓷管壳内。 （1）数据总线缓冲器 数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。这是8253与CPU之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路。 （2）读/写控制 读/写控制分别连接系统的IOR#和IOW#， 由CPU控制着访问8253的内部通道。接收CPU送入的读/写控制信号， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功能， 因此， 它实际上是8253芯片内部的控制器。A1A0：端口选择信号，由CPU输入。8253内部有3个独立的通道和一个控

4、制字寄存器， 它们构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读/写操作3对控制字寄存器进行写操作。 这4个端口地址由最 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO2低2位地址码A1A0来选择。（3）控制寄存器存放CPU送来的控制字，控制字8253的工作方式有3个，只占用一个地址，不能读。（4）计数器i（i=0,1,2）8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计

5、数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计数。采用二进制计数时， 写入的初值范围为0000HFFFFH,最大计数值是0000H，代表65536。 采用BCD码计数时， 写入的初值范围为00009999，最大计数值是0000，代表10000。与此计数器相对应， 每个通道内设有一个16位计数值锁存器。必要时可用来锁存计数值。 当某通道用作计数器时，应将要求计数的次数预置到该通道的计数器中、被计数的事件应以脉冲方式从CLK端输入， 每输入一个计数脉冲，计数器内容

6、减“1”，待计数值计到“0”。 OUT端将有输出。表示计数次数到。当某个通道用作定时器时。 由CLK输入一定频率的时钟脉冲。根据要求定时的时间长短确定所需的计数值。并预置到计数器中，每输入一个时钟脉冲，计数器内容减“1”， 待计数值计到“0”。OUT将有输出，表示定时时间到。允许从CLK输入的时钟频在12MHz范围内。因此，任一通道作计数器用或作定时器用，其内部操作完全相同，区别仅在于前者是由计数脉冲进行减“1”计数。 而后者是内时钟脉冲进行减“1”计数。作计数器时， 要求计数的次数可直接作为计数器的初值预置到减“1”计数器中。作定时器时， 计数器的初值即定时系数应根据要求定时的时间进行如下运

7、算才能得到： 定时系数=需要定时的时间/时钟脉冲周期 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.3 设置通道：向方式控制字寄存器端口写入方式选择控制字，用于确定要设置的通道及工作方式； 计数/定时：向通道写入计数值，启动计数操作； 读取当前的计数值：向指定通道读取当前计数器值时，8253将计数器值存入锁存器，从锁存器向外提供当前的计数器值，计数器则继续作计数操作。 计数到：当计数器减1为0时，通过引脚OUTi向外输出“到”的脉冲信号。 计数初值输入存放在初值寄存器中，计数开始或重装入时被复制到计数器中。 锁存器在非锁存状态，其值随计数器的变化而变化；一旦锁存了计数器的当前值，直到锁存器值被读取后才

8、能解除锁存状态图1 8253内部结构图 图2 8253引脚图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.42.2.2 8255的工作原理（1) 8255的内部结构如图3所示：数据总线缓冲器:这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A与微机系统数据总线的接口。输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。三个端口A，B和C:A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。B端口包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。C端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。A组和B组控制电路:这是两组根据

9、CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。方式控制字的高5位决定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。A组控制电路控制A口和C口上半部，B组控制电路控制B口和C口下半部。 读写控制逻辑:用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。 图3 8255内部结构图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.5（2）8255的引脚信号分为数据线、地址线、读/写控制线、输入/输出

10、端口线和电源线。7D0（data bus）：三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。（chip select）：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。A1, A0（port address）：地址线，用来选择内部端口。（read）：读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。（write）：写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。RESET（reset)：复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。PA7PA0（port A）：A口输入/输出信号线。PB7PB0（port B）：B口输入/输出信号线。PC7PC0（port C）：C口输入/输出信号线。VCC：5

11、V电源。 GND：电源地线。 （3）8255A的 工作方式:方式0-基本输入输出方式；方式1-选通输入输出方式；方式2-双向选通输入输出方式。3.设计的过程与分析 3.1设计电路将声传感器接J2，把代表语音的电信号送给ADC0809通道2(IN2)；D/A转换器的输出端J1接喇叭。电路如图4所示： 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.6 图4 电路图 编程以每秒钟5000次的速率采集IN2输入的语音数据并存入内存，共采集60000个数据（录12秒），然后再以同样的速率将数据送DAC0832使喇叭发声（放音）3.2总体设计方案流程图（1）主程序流程图如图5所示（2）录音部分流程图如图6所示（3）

12、放音部分流程图如图7所示（4）延时子程序流程图如图8所示 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.7 图5 主程序流程图 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.8 图6 录音部分流程图 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.9 图7 放音部分流程图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.10 图8 延时子程序流程图 沈 阳 大 学 课设计说明书 NO.113.3 程序清单及注释Data segmentimport equ 0dd80h-280hio0809a equ import+ 29ah; AD0809的地址io0832a equ import+ 290h ;DAC0832的入口地址io8253a

13、 equ import+280h;8253的入口地址io8253c equ import+283h;8253的控制字地址io8255a equ import+288h;8255的入口地址io8255c equ import+28bh;8255的控制字的地址word0 db 0dh,0ah,按r键开始录音,0dh,0ah,24hword2 db 0DH,0AH,按p键开始放音, 0dh,0ah,24hword3 db 0DH,0AH,按t键开始重播，否则按任意键退出, 0dh,0ah,24hbuf db 60000 dup(?);开辟内存空间存放数据Data endsCode segmentAs

14、sume cs:code,ds:dataStart: Mov ax,data;Mov ds,ax;Mov ds,offset word0;显示录音提示 Mov ah,09h;Int 21hTest1: Mov ah,1;等待键盘输入Int 21hCmp al,rJnz test1;与r比较，若是则执行下面的录音，不是则等待 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.12 Mov di,offset buf;定义缓冲区指针 Mov cx,60000Begin: Mov dx, io0809a;ADC0809的地址 Out dx,al;启动一次A/D转换器 Call delay;调用延时子程序 In

15、al,dx;从端口读入数据Mov di,al;将数据放入缓冲区中Inc di Loop begin ;循环装入60000个数据 Mov dx,offset word2;显示放音提示 Mov ah,9 Int 21hTest2: Mov ah,1Int 21hCmp al,pJnz test2;与p比较，若是则执行放音，不是则等待Play: Mov di,offset buf;取缓冲区的入口地址Mov cx,60000Begin1：Mov dx,io0832a;DAC0832的入口地址Mov al,di;将要转换的数据从内存中取出Out dx,al;将数据打入寄存器Call delay;调用延时

16、子程序 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.13Inc diLoop begin1 Mov dx,offset word3;显示循环放音提示 Mov ah,9 Int 21h Mov ah,1 Int 21h Cmp al,t Jz play;与t比较，若是则重新播放，不是则退出 Mov ah,4ch Int 21h Delay proc near Push dx;保存dx的内容Mov dx,io8253c;8253的控制字地址Mov al,00010000b ;计数器0只读低字节以方式0工作，二进制计数Out dx,alMov dx,io8253a;8253的入口地址Mov al,200;

17、写入循环计数初值Out dx,alMov dx,io8255c;8255的控制字的地址Mov al,10010000b;D7=1控制字标志位 ，D6D5=00 方式0 ，D4=1表示A口输入Out dx,alMov dx,io8255a;8255的入口地址Check：In al，dx;将数据输入alTest al，01;检查PA0的状态是否为高电平Jz check 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.14Pop dx;恢复dxMov dx,io8255a;8255的入口地址Check：In al，dx;将数据输入alTest al，01;检查PA0的状态是否为高电平 Jz checkPop

18、dx;恢复dx4设计体会在本次课程设计中，充分利用学过的汇编语言程序设计能力，在了解了数字录音技术的基本原理后，通过对A/D转换器与D/A转换器的使用，以及利用8253和8255芯片实现延时功能，成功完成了数字录音机的设计。测试实验结果时，成功实现了12s的录音及放音，达到设计要求。此次课设可以说是获益匪浅。通过查阅了很多资料，了解了许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不再仅仅局限于书本中几条简短的程序，而且更重要的是明白写程序的态度：仔细谨慎，精益求精。通过该课程设计，熟悉了编译程序总流程框图。而且在设计中，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的计算机知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对与计算机操作系统的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做设计，从实践上认识了操作系统是如何处理命令的，如何协调计算机内部各个部件运行，对计算机知识的认识更加深刻。课程设计中程序比较复杂，在调试时应该仔细，在程序调试时，将不必要的命令去除。5参考文献1 彭虎，周佩玲，傅忠谦.微机原理里与接口技术M .北京：电子工业出版社,出版时间： 2008.4: 56-75.2蔡启先，王智文，黄晓璐.