课程设计报告

微机原理课程设计报告1大连海事大学课程设计报告课程名称：微机原理课程设计成员：设计时间：2015年3月9日至3月20日学号姓名成绩2220123835王宁2220122141瞿瑶2220122616李顺2220122348于晓超微机原理课程设计报告2目录1.课程设计题目....................................................31.1设计题目...................................................31.2设计目的...................................................32.设计任务与要求..................................................32.1设计任务...................................................32.2设计要求...................................................43.设计方案........................................................43.1参数采集和传输设计.........................................43.2参数显示设计...............................................53.3模拟信号采样设计...........................................53.4计算机显示设计.............................................53.5硬件研制过程...............................................54.详细设计........................................................64.1硬件系统框图与说明.........................................64.2软件主要模块流程图与说明...................................75.设计结果图.....................................................116.成员分工及工作情况............................................126.1成员分工..................................................126.2工作情况..................................................126.3工作总结..................................................137.附录...........................................................14附录1:电路原理图............................................14附录2:源程序及程序注释......................................15附录4:参考文献..............................................30微机原理课程设计报告31.课程设计题目1.1设计题目双机参数采集系统设计1.2设计目的《微机原理与汇编语言》是一门实践性和实用性都很强的课程，本次课程设计是在课程学习结束后，为使学生进一步巩固课堂和书本上所学知识，加强综合能力，充分理解和运用所学到的知识，通过简单的应用系统的设计，提高系统设计水平，启发创新思想。通过本课程设计希望达到以下目的：1.培养资料搜集和汇总的能力；2.培养总体设计和方案论证的意识；3.提高硬件，软件设计与开发的综合能力；4.提高软件和硬件联合调试的能力；5.熟练掌握相关测量仪器的使用方法；6.掌握相关开发软件，仿真软件的使用方法。2.设计任务与要求2.1设计任务设计一套结构如上2-1图所示的双机数据采集系统。图中上位机负责向下位机下达命令，并对下位机采集的数据进行处理；下位机则根据上位机的命令对工作现场的各种开关量和模拟量数据进行采集，以某种通信方式传递给上位机，接收上位机根据处理结果下达的命令对现场各种设备实施控制。扩展和发挥功能中还要用到远程PC机实现远程监控功能。。通过完成此实验来培养资料搜集和汇总的能力以及提高硬件，软件设计图2-1双机数据采集系统框图下位机（前端数据采集）上位机（后端处理）远程PC机（远程监控）微机原理课程设计报告4与开发的综合能力和提高软件和硬件联合调试的能力。提高总体设计和方案论证的意识，熟练掌握相关测量仪器的使用方法。2.2设计要求（1）基本功能：实现数据采集，双机通信和基本形式的数据显示，其中下位机用数码管显示，上位机用数码管或液晶屏显示。要求实现上位机发送一个启动命令（命令的格式和内容自己定义）给下位机；下位机接收到启动命令后开始采集模拟量数据（用电位器模拟实现1路模拟量），下位机将采集到的模拟量转换成数字量在数码管上实时显示并同时发送给上位机；上位机接收到后在数码管或液晶屏上显示，如果上位机收到的数据大于某个阈值（该值自己设定），则点亮某个LED灯以示警。（2）扩展功能：在实现基本功能的基础上，下位机扩展为2路模拟量输入，上位机增加开关量信号输入。上位机通过开关量信号来选择把收到的其中一路模拟量实时回送给下位机，下位机把收到的回送来的数据进行数模转换后用示波器显示。进一步要求：上位机将采集到的数据发送给远程PC机，能在远程PC上显示。（3）发挥功能：在实现扩展功能的基础上，在远程PC上以图形化的方式（含动态曲线）显示两路模拟信号、回送的那一路模拟信号和对应的开关量信号。可自己灵活添加的功能：上位机通过开关量信号来决定下位机将采集哪一路模拟量（可选择其中任一路，也可选择两路同时采集）；双机通信中的数据校验（如采用奇偶校验）；其他自己想发挥的功能等（4）采样周期为5ms，每秒钟采样200次。3.设计方案3.1参数采集和传输设计上位机用4个开关量来控制下位机的数据采集及上位机的数据回送情况，K1控制启动信号，K2控制第一路转换，K3控制第二路转换，K4控制两路同时转换。开关信号通过上位机的8255传给下位机的8255，读取下位机8255端口的数据判断进行哪路通道转换。从两个试验箱的ADIN0输入两路模拟信号，分别连接0809的通道0和通道1.启动A/D转换，用8253定时采样，每5ms触发一次中断，用简单输入口（74LS244）查询EOC信号，当转换一路模拟量时，转换结束后，将转换结果输送到8255的PB口；PB口将数据送到数码管显示。当转换两路模拟量时，通过判断数据是否超过最大值决定回送哪路数据机，上位机将数据送到PA口，通过8255传送到下位机，回送的数据送到D/A转换器显示。上位机通过串口和PC机相连接，通过开关选择将哪一路信号传送到PC机。微机原理课程设计报告53.2参数显示设计两路模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号在上位机和下位机的数码管上显示，回送的数据通过D/A转换器在示波器显示，传送到PC机的数据通过屏幕以曲线形式显示。3.3模拟信号采样设计通过8253定时触发8259中断，以达到定时采样的目的。3.4计算机显示设计屏幕采用640X480的分辨率，在第10列画纵轴，第280行画横轴。用280减串口送来的数据即为信号所在的行值，在屏幕打点输出，每打一个点，列值加1。列值和610比较，若等于则刷屏，重新开始下一次打点。3.5硬件研制过程（1）整个硬件系统划分为7个功能单元电路，包括：定时采样（8253），查询功能（244），模数转换（0809），数模转换（0832），数据传输（8255，8250），数字显示(数码管)，模拟量显示（示波器）（2）系统所选用各芯片的工作方式如下：▪8255的工作方式：上位机的B口C口输入，A口输出；下位机的B口C口输出，A口输入▪8253的工作方式：计数器0，方式3（方波发生器），上升沿触发▪8250的工作方式：无奇偶校验，8个数据位，一个停止位（3）系统逻辑电路图如下：图3-1系统逻辑电路图PC机825082558255A/D数码管显示D/A示波器曲线显示数码管显示微机原理课程设计报告64.详细设计4.1硬件系统框图与说明图4-1硬件系统框上位机：8255：PB口、PC口输入，PA口输出，都选用方式0。下位机的采集转换的数据通过PB口传到上位机，上位机接收到数据经过处理后通过PA口回送到下位机。8250：将上位机B的数据传送给PC机。开关：控制是否开始采样以及控制转换某一路或同时转换模拟量。微机原理课程设计报告7273：根据阈值来输出数据来决定小灯的亮灭。下位机：8255：PB口，PC口输出，PA口输入，都选用方式0。下位机的采集转换的数据通过PB口传到上位机，上位机接收到数据经过处理后通过PA口回送到下位机。8253：完成定时采样的功能，采样周期为5ms。8259A：用于5ms触发中断。0809：完成模数转换的功能。0832：将A口数据转换为模拟信号在示波器输出。244：查询EOC状态，判断是否转换完毕。PC机：读取两路信号，读取信号并在屏幕输出，画出曲线。4.2软件主要模块流程图与说明上位机工作流程图:图4-2上位机工作流程图开始各部件初始化数据回送給下位机向PC机发送数据判断是否点亮小灯接收下位机数据并用数码管显示小灯初始化结束微机原理课程设计报告8下位机工作流程图：各器件初始化8253计时YNNY是否触发中断NYNYNY读取EOC判断是否转换结束读取转换结果放入bl启动通道1读取转换结果开始读取开关量（K1），判断是否采样读取开关量（K2，K3，K4），判断采集哪一路启动通道0启动通道1启动通道0数码管显示转换结果读取EOC判断是否转换结束读取转换结果放入cl数码管显示转换结果读取EOC判断是否转换结束读取转换结果放入bl数码管显示转换结果读取EOC判断是否转换结束2341微机原理课程设计报告9图4-3下位机工作流程图微机原理课程设计报告10PC机工作流程图：图4-4PC机工作流程图8250初始化读通信状态寄存器画坐标轴开始丢掉数据，显示错误读取字符并显示发送数据YN是否有错YNNNYYNY是否接收到数据保持寄存器为空否键盘有无字符输入输入字符是否为ESC结束微机原理课程设计报告115.设计结果图图5-1上位机实际电路接线图图5-2下位机实际电路接线图微机原理课程设计报告126.成员分工及工作情况6.1成员分工本组中2个同学负责资料的搜集，各个芯片的内部结构以及初始化编程。其他2个同学负责上下位机的连线和程序的调试以及实验报告的撰写。6.2工作情况（1）模拟信号输入：2路模拟信号（2）每路模拟信号的采样时间为5ms，每秒采样200次。（3）通信接口：上位机与PC机间用串行通信接口，与下位机间用并行通信接口（4）编程语言：汇编语言遇到的问题和解决的方法；；遇到的问题：对实验台各部件之间的关系以及各部件的功能和编程不熟悉解决方法：查看以前做过的实验和教科书，熟悉各部件的功能及编程遇到的问题：显示数字量（0809A/D得到）时，数码管不能稳定显示，第二个数字跳动频率太快，以至于无法看清显示的第二位数字解决方法：加入延时程序解决问题作品存在的问题和改进设想两个实验台之间通过8255并行通信，三个口均采样方式0基本输入输出的方式，连线较多。设想2个PA口利用方式简化接线，简化系统；上位机和下位机之间的数据传送没有通信协议，可以通过8255的C口来设置一个变量，如果有数据传送则改变变量的值即可，这样可确保传输的数据是新转换晚