微机原理与接口技术课程设计——温度报警器.docx

微机原理与接口技术课程设计报告设计名称：温度报警器专业：计算机科学与技术班级：姓名：学号：指导教师：功能分析本设计采且PC微机一台和TD-PIT+实验系统一套实现了温度报警的功能，输入由A/D转换单元可调电位器提供0~5V来模拟0~255℃的温度，具体所能实现的功能如下：①输出数字量显示在显示器屏幕上，显示形式为：The temperature is:XXX；②输出数字量显示在数码管上；③当温度大于等于50℃时，报警器发出声音报警，否则不发声。设计原理设计中采用的芯片有ADC0809，8254和8255。1.ADC0809：ADC0809包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。ADC0809的主要技术指标为：·分辨率：8位·单电源：＋5V·总的不可调误差：±1LSB·转换时间：取决于时钟频率·模拟输入范围：单极性 0～5V·时钟频率范围：10KHz～1280KHz ADC0809的外部管脚如图1所示，地址信号与选中通道的关系如表1所示。图1 ADC0809引脚图表1 地址输入线与模拟输入端的关系ADDCADDBADDA模拟信号通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7设计中使用通道0，故ADDC,ADDB,ADDA全部接0。2.8254：8254是Intel公司生产的可编程间隔定时器。是8253的改进型，比8253具有更优良的性能。8254具有以下基本功能：(1) 有3个独立的16位计数器；(2) 每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数；(3) 每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；(4) 8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）；(5) 8254有读回命令（8253没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。(6) 计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。图2是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：(1) 方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。(2) 方式1：硬件可重触发单稳方式。(3) 方式2：频率发生器方式。(4) 方式3：方波发生器。(5) 方式4：软件触发选通方式。(6) 方式5：硬件触发选通方式。图2 8254内部结构和引脚图8254的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如图3所示。图3 8254方式控制字格式利用8254的方式3—“方波发生器”，将对应发声频率的计数初值写入计数器，就可产生对应频率的方波。计数初值的计算如下：计数初值＝输入时钟 ÷ 输出频率输入时钟采用系统总线上CLK(1.041667MHz)，报警时写入初值为1047，发声频率即为1041667/1047Hz，然后调用一个软件延时程序，再将0001写入初值，发声频率变为1041667/1Hz。由于正常人耳能听到的频率范围为20~20KHz，所以1041667Hz是听不到的，也就达到了消声的目的。设计中正是不断执行“判断温度大于等于50℃→发声→消声→再判断”这个循环来实现温度报警的功能。3.8255：8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图4所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图5所示。图4 8255内部结构及引脚图图5 8255工作方式控制字格式及C口置位/复位控制字实验系统中的键盘及数码管显示单元提供了4行×4列共16个按键，4个7段数码管也接成扫描电路方式。共用段位控制信号A～Dp，各自独立的公共端及列选择信号X1～X4，行扫描信号为Y1～Y4。电路原理如图6所示。图6 键盘及数码管显示单元电路原理图8255的A，B口均为输出且为方式0，其中PA0~PA3接X1~X4用来选中需要显示的数码管；PB0~PB7接共用段位控制信号A~Dp，控制各个数码管具体显示的内容。4.接线图：综上所述，接线图如图7所示：图7 设计接线图对于此图有以下两点需要说明：(1)系统总线上的XA2，XA3分别接芯片的A0，A1，因此芯片的地址要在片选基础上左移两位，即