接口技术课程设计报告书.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.64M 资料格式：doc 举报版权申诉

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1 设计目的

2 设计内容

3 设计要求

4 设计原理与硬件电路

4.1 设计原理

4.1.1 压力传感器原理[1]

4.1.2 A/D转换[2][3]

4.1.3 交通灯(双色灯)[4]

4.1.4 8253定时器[5][6]

4.1.5 8259中断[6]

4.1.6 8279键盘接口显示器[7]

4.2 硬件电路

4.2.1 分模块设计

4.2.2 硬件电路图

4.2.3 硬件电路实物图

5 程序流程图

5.1 主程序流程图

5.2 键盘输入中断程序服务流程图

6 程序代码

6.1 代码原理分析

6.2 附录代码

7 程序及硬件系统调试情况

7.1 系统设计预期目标

7.2 系统设计实际结果

7.3 调试过程中遇到的主要问题和解决办法

8 设计总结与体会

9 参考文献

10 附录

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X XX 大学计算机科学与技术学院接口技术课程设计报告书课题名压力测控系统班级__计 XXX____________________ 姓名__姓名名____________ _______ 学号__0000000000________ _______ 指导教师姓名名日期完成时间：xxxx-xx-xx

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 目录 1 设计目的........................................................................................................................................ 1 2 设计内容........................................................................................................................................ 1 3 设计要求........................................................................................................................................ 1 4 设计原理与硬件电路....................................................................................................................1 4.1 设计原理............................................................................................................................ 1 4.1.1 压力传感器原理[1].................................................................................................2 4.1.2 A/D 转换[2][3]...........................................................................................................2 4.1.3 交通灯(双色灯)[4].................................................................................................3 4.1.4 8253 定时器[5][6].....................................................................................................4 4.1.5 8259 中断[6]............................................................................................................4 4.1.6 8279 键盘接口显示器[7]........................................................................................4 4.2 硬件电路............................................................................................................................ 6 4.2.1 分模块设计 ............................................................................................................6 4.2.2 硬件电路图 ............................................................................................................6 4.2.3 硬件电路实物图 ....................................................................................................7 5 程序流程图 .................................................................................................................................... 7 5.1 主程序流程图 ....................................................................................................................7 5.2 键盘输入中断程序服务流程图 ........................................................................................9 6 程序代码...................................................................................................................................... 10 6.1 代码原理分析 ..................................................................................................................10 6.2 附录代码.......................................................................................................................... 10 7 程序及硬件系统调试情况 ..........................................................................................................10 7.1 系统设计预期目标 ..........................................................................................................10 7.2 系统设计实际结果 ..........................................................................................................10 7.3 调试过程中遇到的主要问题和解决办法 ..................................................................... 10 8 设计总结与体会.......................................................................................................................... 11 9 参考文献...................................................................................................................................... 11 10 附录............................................................................................................................................ 12

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 1 设计目的通过本次课程设计，希望能在学完《接口技术》这门课程以后，能综合应用所学到的现论知识，用于实际生活当中，并在设计和完成的过程中能进一步达到加深对接口技术这门课程中相关知识的掌握，且提高理论付诸实践的动手能力，为以后的课程打下基础。具体的设计目的包括熟练应用 8086 汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法等应用，例如常用的串口输入输出、定时设计、中断、A/D、D/A 转换，而在具体设计过程中，可以酌情自己学习一些新的知识、提高自我学习的技能，比如实际应用中各芯片，有 8255、8253、8259、8279，还有 74 系列常用的芯片等等。另外还结合其他设备如温度传感器、压力传感器、键盘、数码管、LED 灯、蜂鸣器、广告屏、液晶屏、直流电机、步进电机、交通灯(双色灯)等设备，并且，在课程设计的过程中，还可能用到示波器等常用的电子仪器。最后，通过课程设计实践，不仅要培养事实求是和严肃认真的工作态度，培养实际动手能力，更要提高在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。 2 设计内容利用实验箱的硬件资源，结合课程设计题目，设计硬件原理图，搭建硬件电路，具实验内容本文选做硬件设计第十九题如下：题目十九压力测控系统对压力传感器的信号进行检测。当压力低于 30pa 时，黄灯闪烁；当压力高于 150pa 时，红灯闪烁，闪烁周期为 1 秒。（功能实现☆）（基本功能实现并在数码管显示压力值，格式为 P=XXX，★）（前面 2 功能实现，并可手动设定压力临界值★★）。 3 设计要求在课程设计时，2～4 人一组，在教师指导下，各组可以集体讨论。教师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立设计的思路，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题。同组同学要发扬团队协作精神，积极主动的提出问题、解决问题、讨论问题，互相帮助和启发。学生在设计中可以引用所需的参考资料，避免重复工作，加快设计进程，但必须和题目的要求相符合，保证设计的正确。指导教师要引导学生学会掌握和使用各种已有的技术资料，不能盲目地、机械地抄袭资料，必须具体分析，使设计质量和设计能力都获得提高。学生要在老师的指导下制定好自己各环节的详细设计进程计划，按给定的时间计划保质保量的完成个阶段的设计任务。设计中可边设计，边修改，问题答疑与调试和方案修改相结合，提高设计的效率，保证按时完成设计工作并交出合格的设计报告。 4 设计原理与硬件电路 4.1 设计原理本文就所做的课程设计具体涉及到的理论原理进行说明，分别有压力传感器原理、A/D 转换、交通灯(双色灯)、8253 定时器、8259 中断、8279 键盘接口显示器等主要涉及到的原理进行简要说明如下。 1

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 4.1.1 压力传感器原理[1] 在工程应变测量技术中,应变测量仪的设计与开发一直是一个热门话题。电阻应变片测量方法是获取应变试验数据的一种基本传统手法，电阻应变式传感器是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴在各种弹性敏感元件上，可构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感器。以下简要说明电阻-应变效应和桥式测量电路原理。考察一段圆截面的导线(金属丝)，设其长为 L，截面积为 A（直径为 D），原始电阻为 R： L A 该式中，ρ为金属丝的电阻率。如下图所示： R  而桥式测量电路原理如下图所述：在电桥的 BC 臂接入一个同样的电阻片，其起始阻值也为 R，将此电阻片贴在与构件同样的材料上，但它不感受应变。这时电桥的输出电压变化量如下： U 0 A  R    R t  R  t R  R   A R   R 式中 A 为比例常数，只与供桥电压和桥臂比有关。这样，电桥的输出电压仅与应变引起的电阻变化率成正比关系。 4.1.2 A/D 转换[2][3] A/D 转换亦称“模拟数字转换器”，简称“模数转换器”。将模拟量或连续变化的量进行量化（离散化），转换为相应的数字量的电路。A/D 转换器 ADC 也有很多种，从电路结构看可分为逐次逼近型、并联比较型、双积分型等。并联比较型具有转换速度高的优点，但随着位数的增加，所使用的元件数量以几何级数上升，使得造价巨增，故应用并不广泛；双积分型具有精度高的优点，但转换速度太低，一般应用于非实时控制的高精度数字仪器仪表中；逐次比较型转换速度虽然不及并联比较型，属于中速 ADC，但具有结构简单的价格优势，在精度上可以达到一般工业控制要求，故目前应用比较广泛。下面就本次课程设计用到的 ADC0809 进行简要原理说明。 2

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 以如上原理图进行说明，转换开始时，顺序脉冲发生器输出的顺序脉冲首先将寄存器的最高位置 1，经 DAC 转换为相应的模拟电压 VA 送人比较器与待转换的模拟电压 VI 进行比较。若 VA＞VI，说明数字量过大，除去最高位的 1，而将次高位置 1，再一次比较。若 VA ＜VI，说明数字量还不够大，保留该位的 1，且还须将下一位置 1。这样逐次比较下去，一直到最低位为止。逐次逼近寄存器的逻辑状态就是待转换的模拟输入电压 VI 的数字量，经读出电路输出。以下为 VA 逼近 VI 的过程图以及 ADC0809 芯片的引线图： 4.1.3 交通灯(双色灯)[4] 双色 LED 是由一个红色 LED 管芯和一个绿色 LED 管芯封装在一起，公用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮；红色正端加低电平，绿色正端加高电平时，绿灯亮；两端都加高电平时，黄灯亮。具体原理图如下： 3

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 4.1.4 8253 定时器[5][6] 在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号（周期可以不相等），则此时即为计数。以下为 8253 的内部结构图： 4.1.5 8259 中断[6] 所谓“中断”是指 CPU 暂时停止正在执行的程序，转去执行请求 CPU 为之服务的内、外部事件的中断服务程序，待该中断服务程序执行完后，又返回执行原来的程序的过程。以下是 8259A 的内部结构和管脚分配图： D7～D0 内部总线缓冲器内部总线 INTA INT 控制逻辑读/写逻辑级联缓冲器/ 比较器 RD WR A0 CS CAS0 CAS1 CAS2 SP/EN 中断服务寄存器 (ISR) 优先权裁决器 (PR) 中断请求寄存器 (IRR) IR0 … … IR7 中断屏蔽寄存器（IMR） a) 内部结构图 VCC A0 INTA IR7 … … IR0 INT SP/EN CAS2 CS WR RD D7 … … D0 CAS0 CAS1 GND 1 28 14 15 b) 引脚图 4.1.6 8279 键盘接口显示器[7] 8279 是可编程的键盘、显示接口芯片。它既具有按键处理功能，又具有自动显示功能，在单片机系统中应用很广泛。8279 内部有键盘 FIFO（先进先出堆栈）/传感器，双重功能的 4

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 8*8=64B RAM，键盘控制部分可控制 8*8=64 个按键或 8*8 阵列方式的传感器。该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能。显示 RAM 容量为 16*8，即显示器最大配置可达 16 位 LED 数码显示。其原理图如下：对于 8279 的命令字及其格式，8279 的各种工作方式都要通过对命令寄存器的设置来实现。8279 共有 8 种命令，通过这些命令设置工作寄存器，来选择各种工作方式。命令寄存器共 8 位，格式为：以下简要列举了 8279 命令特征表： D7 D6 D5 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 8279 命令特征表代表的命令类型键盘/显示命令时钟编程命令读 FIFO/传感器 RAM 命令读显示器 RAM 命令写显示命令显示禁止/熄灭命令清除命令 5

XX 大学计算机科学与技术学院(计 X 班) 接口技术课程设计 200X-X-X 4.2 硬件电路 4.2.1 分模块设计本次课程设计由于是一个综合各部分的知识进行设计的，所以为了有效地加快设计速度及保证调试的方便性，设计采用自上而下，逐步求精的思想，分模块来实现，最后通过各个可运行的模块程序组合成一个完整的系统文件，并加以调试和实现。分模块主要包括了双色灯模块、A/D 转换模块、键盘中断输入值模块这三个模块。首先，在各个子模块程序里解决了各个基本芯片或设备的使用，例如用双色灯模块单独解决了 8255 控制下双色灯颜色的变化操作及通过 8253 定时产生 1S 周期的脉冲，并将这个脉冲注册成 8259 中断 IR2 来控制，这样就完整解决了双色灯模块的功能，只要修改存放双色灯颜色信息的 SP 寄存器就可以控制双色灯的颜色了，在后面整合系统时就方便多了。还有 A/D 转换模块单独实现读压力值并进行一系列计算等操作、键盘中断输入值模块解决了通过键盘手动设定值的功能，不仅方便系统的调试，而且通用性强，方便代码的复用。 4.2.2 硬件电路图 6

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