数据采集系统设计(共19页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电 子 信 息 与 电 气 工 程 系课程设计报告设计类型课程设计/综合设计设计题目数据采集系统设计系 别电子信息与电气工程系年级专业10级自动化（2）班学 号、学生姓名司绪、向明明、董志玉指导教师丁健、张盈盈 2013年 3 月 1 日专心-专注-专业任务分配姓名分工司绪根据要求搜集相关的程序，然后在星研软件上进行编译和调试，修改错误的地方得到正确的程序。向明明搜集有关数据采集系统的资料，根据设计要求对搜集的资料进行筛选和拷贝，然后进行整理初步做成设计报告，最后在进行修改做成一份完整的报告。董志玉负责在仿真软件上画硬件连接图。课程设计任务书设计题目数据采集系统设计

2、设计类型应用型导师姓名丁健张盈盈主要内容及目标本次实验的主要内容就是熟悉8255，8253，8086几个芯片的使用，利用这几个芯片的组合设计出一个能满足要求的数据采集系统的设计。目标：能够比较准确的采集信号。具有的设计条件需要购买电子元件一批。计划学生数及任务计划需要3人计划设计进程1、从接题开始收集资料、准备设计2、第1周 画出设计框图，制定设计方案3、第2周 画出电路原理图，进行实验4、第3周 电路调试和完善，同时编写设计报告参考文献1 贾金玲.微型计算机原理与接口技术课程设计指导.重庆： 重庆大学出版， 2002.22 贾金玲.微型计算机原理与接口技术.重庆：重庆大学出版社，2001.1

3、2 3 周明德.微型计算机系统原理及应用（第四版）.北京：清华大学出版社， 20024 周 林 殷狭.数据采集与分析技术.西安：西安电子科技大学出版社， 2005.7目录数据采集系统设计摘要面对大量的数据，人工处理已远远无法满足时代的要求，依靠微电子技术来实现数据的采集、存储和显示，成为适应时代步伐的唯一有效捷径。本系统采用模数转换、微处理器、存储器等芯片来实现 8 路数据的采集，将采集的信号进行存储，按时间上传到上位机PC，通过不同模式的选择进行数据采集、查询、打印和显示等。在文中较系统的介绍了从模拟信号到数字信号的转换过程和讨论了转换过程中的技术参数等问题，并进行了系统存在的一些误差分析。

4、数据采集系统分为数据采集部分和显示控制部分。数据采集部分主要负责数据的采集，将从调理电路送过来的信号进行量化，把模拟量变成数字量。显示部分主要是把采集来的数据进行显示，并控制各通道数据采集的次序，它采用 8279 作为键盘显示接口 器件用硬件完成对显示器和键盘的扫描，用开关矩阵控制各通道数据采集的次序，用 LED 进行数据的显示。关键词：8253，8255，AD0809，数据采集，查询，上位机通信一、设计方案1、采用8253，8255，AD0809设计一个8通道的数据采集系统。2、能够顺序的采样各个通道。3、采样信号的动态范围为0-5V。4、采样速率为25us。5、采样数据存入8086芯片。主

5、要部分1、I/O接口芯片2、计数器3、控制器4、显示器5、信号采集对象6、A/D转换器7、8086二、设计原理传感器LED显示 8086芯片并行接口8255ADC0809图1-原理框图1、总体设计方案通过一个A/D转换器采样一个模拟电压，每隔一定时间去采样一次，每次相隔的时间由定时器、计数器芯片8253控制，采样的结果送入A/D转换器芯片0809，转换完成后，把转换好的数字信号送入并行接口芯片8255，然后由中断控制器向CPU发出中断请求，在CPU控制下把8255中的数字送入外设即CRT/LED显示。本设计的基本思路是：根据设计指标，首先从整体上规划好整个系统的功能和性能，然后再对系统进行划分

6、，将比较复杂的系统分解为多个相对独立的子系统，特别注意对各个子系统与系统、子系统与子系统之间的接口关系进行精心设计以及技术指标的合理分解，然后再由子系统到部件、部件到具体元器件的选项和调试。各部件或子系统各自完成后再进行系统联调，直接完成总体目标。2、各部件端口地址设计及分析8255端口地址：208-20FH,端口A输入，端口B输出。A口地址：208H，B口地址：209H。C口地址：20AH。8259端口地址：210-217H，ICW1应写入8259A偶地址端口，它的D7D5位，当8259A应用于8088/8086系统时无效，故以0填充。D4位是ICW1的标志位，为1。需要多片8259A级联时

7、才需要输入ICW3。D0位表示初始化编程时是否需要写入ICW4。这样，ICW1的命令字就是：，即十六进制的1BH。8253端口地址：200-207H。本实验中计数器按方式0工作。即十六位二进制计数器。当计数设置好后，计数器就开始计数。如果要读入计数器的值，要先锁存计数值，才能读到计数值。同时OUT脚输出一个高电平。实验时，可以将OUT0接到LED上，观察计数器是否工作。ADC0809端口地址：218-21FH，CS79接译码处21821FH这个插孔。A/D的CS插译码处208-20F这个插孔,0809的IN0接至电位器W1的中心抽头插孔。3、各部件的组成及工作原理8255A有三个并行输入/输出

8、接口，分别为A、B、C三个端口。分别为：方式0 ：基本的输入输出方式，即无须联络就可以直接进行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。 方式1 ：选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调，只有A口和B口可以工作在方式1，此时C口的某些线被规定为A口或B口与外围设备的联络信号，余下的线只有基本的I/O功能，即只工作在方式0。 方式2： 双向I/O方式，只有A口可以工作在这种方式，该I/O线即可输入又可输出，此时C口有5条线被规定为A口和外围设备的双向联络线，C口剩下的三条线可作为B口方式1的联络线，也可以和B口一起方式0的I/O线。然后根据在程序中是设置的

9、那种工作方式去与74LS245进行连接。在程序中我所使用的是B口输入，A口输出的输出方式。在这个模块中最主要的就是去怎样设置好输入与输出端口。这就要要求我们在对8255A进行初始化的时候就要考虑清楚这个问题。图2-8255硬件连接图中断管理模块主要74LS138来完成，74LS138为3-8译码器，可以产生8片选，但是在这个程序中只要用四个片选，即200-207、208-20F、210-217、218-21F。74LS138其工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平。可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。同时，

10、中断管理模块需要做的工作有设置中断向量。在对中断进行设置的时候可以对中断类型号进行修改。其实中断类型号的设置在对8259进行初始化的时候就完成了。数据采集模块是用ADC0809来完成的，通过ADC0809来进行模数转换，ADC0809所采集的模拟信号转换为数字信号。这个模块是用来对数据进行采集、处理、转换的部分。在这个模块里我们要注意的是如何去处理在设计过程中该怎样去处理送入软件里面的信号的频率，我们在实验中ADC0809所接入的频率为1MHZ，但是也可以去使用2MHZ的这样一个频率，因为是8253的ADC0809是模/数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只

11、选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。IN3连接一个滑动电阻器，通过该电阻器改变电阻得到不同的电压值，经过数据采集并转换后通过LED显示得到结果。图3-ADC0809硬件连接图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。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。 8253可编程计数器/定时

12、器，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。工作原理：8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。图4-8253连接图三、硬件连接图图5-硬件连接图四、软件设计流程1、主程序设计思路开始 程序初始化8253编程 中断设置 8255编程数据处理LED显示结束 图6-主程序2、部分程序设计流程图（1）8253程序流程图开始片选8253 8253初始化初值写入计数器形成频率发

13、生器结束图7 -8253程序流程图（2）8255程序流程图开始片选82558255初始化读入08209数据量选送外LED灯显示结束图8-8255程序流程图3、数据处理流程图开始5送B 8255口数送AA与B相乘数值送AA与100相乘形成16位二进制数据高8位存于R6，低8位存于R5FFH送R4左移位次数送R7清进位位CY(R5)(R6)左移一位移出的一位送标志位除数得余数N标志位=1？YN进位=0？恢复余数商上1保存余数YR7-4=0?返回图9-数据处理流程图4、LED显示流程图开始先点亮最右边的LED灯送进位控制信号取显示数据查表取字型码送一位显示延时1ms指向下一个缓冲单元（R0）-1最左

14、边一位显示吗？YN控制信号左移一位返回图10- LED显示流程图总结在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师 请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整 个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力 的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的 能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计 做的也不太好， 但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富， 使我终身受益。 总之， 不管是学会的还是学不会的开始的确觉得困难比较多， 真是万事开头难

15、， 不知道该如何入手。最后通过老师的细心指导及自己的不断努力，终于把课程设计 做完了，这时发现真的有一种如释重负的感觉。此外，我还得出一个结论：知识必 须通过应用才能实现其本身的价值！有些东西自以为学会了，但真正到用的时候才 发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。参考文献1 贾金玲.微型计算机原理与接口技术课程设计指导.重庆： 重庆大学出版， 2002.22 贾金玲.微型计算机原理与接口技术.重庆：重庆大学出版社，2001.12 3 周明德.微型计算机系统原理及应用（第四版）.北京：清华大学出版社， 20024 周 林 殷狭.数据采集与分析技术.西安：西安电子科技大学出版

16、社， 2005.75 李相伟.微机系统原理与接口技术.北京：国防工业出版社，20056 杨天怡 黄勤.微型计算机控制技术.重庆：重庆大学出版社，19967 刘迎春 叶湘槟.传感器原理设计与应用 （第四版） .长沙： 国防科技大学出版社， 2002附录程序STACK SEGMENT PARA STACK STACK DB 128 dup(?)STACK ENDSCODE SEGMENT PARA PUBLIC CODE ASSUME CS:CODE,SS:STACK,DS:CODE;对8259初始化START : MOV AL,B ;设置ICW1初始化命令字 MOV DX,210H ;设置输出端

17、口的偶地址 OUT DX,AL ;将ICW1输出到偶地址端口 MOV AL,8 ;设置中断类型号为8 MOV DX,211H ;设置输出端口的奇地址 OUT DX,AL ;将ICW2输出到奇地址端口 MOV AL,1 ;ICW4初始化，1表示用于8位以上的微机 OUT DX,AL ;将ICW4输出到奇地址端口;设置中断向量表 CLI ;关中断 MOV AX,0000H ;初始化DS MOV DS,AX LEA AX,INT0 ;中断服务首地址 MOV DS:4*8,AX ;取偏移地址，将IP存入 MOV AX,SEG INT0 ;SEG为伪指令，表示取出INT0的偏移地址 MOV DS:4*8

18、+2,AX ;取偏移地址，将cs存入;对8255初始化(208H-20FH)，从A端口输入，从B端口输出 MOV DX,20BH ;8255A控制端口地址 MOV AL,B OUT DX,AL ;送到控制端口 ;8253初始化(200H207H) ;f=1MHZ,时间间隔t=10ms MOV DX,203H ;控制端口地址给DX MOV AL,8AH ;计数器0 OUT DX,AL MOV AX,10000 MOV DX,200H OUT DX,AL ;先送低8位 MOV AL,AH OUT DX,AL ;后送高8位 STI ;开中断 ABC: HLT ;等待中断 JMP ABC ;中断服务程

19、序 INT0 Proc NEAR ;定义过程NEAR MOV DX,208H ;ADC0809的地址-DX MOV AL,0 ;初始化一个低电平 OUT DX,AL CALL DELAY ;调用延时子程序 IN AL,DX ;读转换结果-AL中 ;输出 MOV DX,208H OUT DX,AL ;自动结束中断 MOV DX,210H MOV AL,20H OUT DX,AL STI ;开中断 IRET ;中断返回 INT0 endp DELAY Proc near PUSH CX MOV CX,0F00H LOOP $ ;CX-CX-1 ;这条指令 POP CX ;出栈 RET ;从子程序返回 DELAY endp;子程序结束 CODE ENDS ;代码段结束 END START ;结束汇编课程设计评语指导教师评语设计成绩注