信号检测与显示功能设计..pdf

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1、微机原理及接口技术 课程设计报告 班级：自动化0800 班 学号： 0000000000 姓名：无名氏 指导老师：李志民 中南大学 2 目录 一、 设计要求 2 二、 实验环境 2 三、 实验原理 2 四、 硬件接线图 8 五、 程序流程图 10 六、 源程序清单 17 七、 调试问题及心得体会 29 八、 参考文献 30 3 信号检测与显示功能设计 一、设计要求 ： （1） 、分别用 C语言和汇编语言编程完成硬件接口功能设计； （2） 、硬件电路基于 80x86 微机接口电路的采样接口电路； （3） 、程序功能要求：小键盘给定、数码管（屏幕）显示，完成对数 字开关量和模拟量的采样和显示； （

2、4） 、具备本地及远程（串行方式）功能。 二、实验环境 汇编语言编译器，唐都试验箱 三、实验原理 设计要求是小键盘给定、数码管（屏幕）显示，完成对数字开 关量和模拟量的采样和显示， 基本思路是：通过小键盘选择所需操作， 即本地还是远程，数字还是模拟。若选定本地数字，则进入数字采样 子程序，通过读取开关量来确定输出值并通过数码管显示，若选定本 地模拟，则进入模拟量采样子程序，通过A/D 转换器读取数值，调用 数码管显示程序，在本地显示。若选择远程显示，则将采样后的值进 行发送，在接受端接收后再显示。 本次设计采用子程序调用的方式进行，在主程序中，主要是一 个字幕显示程序， 通过 9 号功能调用显

3、示欢迎字幕， 提示小键盘各按 键的功能选择。 然后进入 scan 函数，并设置由 scan 函数返回后的循 环，判断是否退出主程序，否则再次显示字幕，选择需要的循环。 . 键盘扫描 实验系统中的键盘及数码管显示单元提供了44 的 16 个按键。 四个数码管也接成了扫描电路，公用电位控制信号ADp ，各自的公 4 共端及列选通信号X1X4 ，扫描信号为 Y1Y4 。电路如图一所示： 并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被控制对象之间传 递信息。 CPU和接口之间的数据传送总是并行 的，即可以同时传递8 位、16 位、32 位等。 8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的 通用并行

4、 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的引脚如图 二所示，8255 工作方式控制字和C口按位置位 / 复位控制字格式如图 三所示。 5 在程序中，初始化8255, 方式 0，A口、B口输出， C口低 4 位输 入。 键盘扫描模块中，首先进行扫描，即A口全部送零，读出 C口状 态，若全为高电平，则说明没有键按下，继续扫描。若有的位为低电 平，判断是否为抖动，即延时20ms后再重新扫描，若为抖动则重新 扫描，若却有键按下则判断

5、是哪一行有键按下，若为0EH(1110B)则 为第一行有键按下，转入本地数字量处理程序，若为0DH(1101B) 则 为第二行有键按下，转入本地模拟量处理程序，若为0BH(1011)则为 第三行有键按下，转入远程数字量处理程序，若为07H(0111)则为第 一行有键按下，转入远程模拟量处理程序。 数码管输出模块中， 首先将采集到的 8 位数字量存储起来， 先取 高八位，查表转化成为共阴极码。 然后选通第一个数码管即8255A口 输出 0FEH （A 口只用到了第四位）。然后将转换成的共阴极码通过B 口输出。延时。然后将低四位数据通过同样方式输出到第二个数码管 6 上（8255A口输出 0FDH

6、 ） 。需要注意的是第一个数码管对应的是最低 位，并以此类推。 II. 数字开关量采样 输入接口一般用三态缓冲器实现， 外部设备输入数据通过三态缓冲器，通 过数据总线传送给微机系统。74LS245 是一种 8 通道双向的三态缓冲器，其管脚结构如图四所示。DIR引脚 控制缓冲器数据方向， DIR为 1 表示数据由 A7:0 至 B7:0 ，DIR为 0 表示数据由 B7:0 至 A7:0 。G引脚为缓冲器的片选信号， 低电平 有效。 在本地和远程的数字量采样子程序中，采样的方法是一样的。 即 每隔一段时间从基本输入单元读一次数据，再转入输出子程序或远程 发送子程序，转换成相应的共阴极码或ASC

7、码后发送。 III.模拟量采样 ADC0809完成模拟信号到数字信号的转 换。 输入模拟信号由 A/D 转换单元可调电位 器提供的 05V。 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： 7 分辨率： 8 位 单电源： 5V 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 的外部管脚如图五所示 模拟量通过 A

8、DC0809 读入，通过 OUT 指令启动 A/D 转换，然后经 数据线读入。每隔一段时间采样一次， 采样后的数据经 OUT 程序输出， 或经 SEND 程序发送。循环操作和数字量相同。 IV串行通信 16550 是一种连接任何类型虚拟串行接口的可编程通信接口，与 Intel微处理器完全兼容的使用非常广泛的 异步接收器 / 发送器（ UART ） 。它内置了16 字节 的 FIFO 缓冲 ， 最 大通 讯 速率 可 达 115Kb/s，是现代基于微处理器设备包括PC 机和许多调制解调器的最普遍的通信接口。 16550的引脚如图六所示。 串行通讯分发送端和接收端两部分。发送端将数字量装换成2 个

9、 ASC 码表示的十六进制数，然后将转化成的十六进制数发送，即写 到 16550的 0 号端口。在输出端调用中断服务子程序，从 0 号端口读 出数据。需要注意的是，在屏幕输出时要设置光标回零，使其在屏幕 的同一位置显示数据，不然将出现满屏的现象。 8 四、硬件接线图 、键盘扫描及显示电路 、数字量采样电路 9 、模拟量采样电路 、串行通讯实验电路 10 五、程序流程图 、主程序 MAIN 11 、键盘扫描子程序SCAN 12 、数字量本地显示子程序、模拟量本地显示子程序 13 、数字量采样远程发送子程序、模拟量采样远程发送子程序 14 、本地输出子程序OUT1 15 、远程发送子程序SEND

10、16 、中断接收显示子程序 17 六、程序清单 I 、本地采样显示，远程发送端 ;#根据 CHECK 配置 # IOY0 EQU 0C400H IOY1 EQU 0C440H IOY2 EQU 0C480H IOY3 EQU 0C4C0H ;# M8255_A EQU IOY0 M8255_B EQU IOY0+01H*4 M8255_C EQU IOY0+02H*4 M8255_CTL EQU IOY0+03H*4 IO_B EQU IOY1 AD0809 EQU IOY2 M16550_0 EQU IOY3 M16550_1 EQU IOY3+01H*4 M16550_3 EQU IOY3

11、+03H*4 M16550_4 EQU IOY3+04H*4 M16550_5 EQU IOY3+05H*4 DATA SEGMENT TTABLE DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H W1 DB =,0DH,0A H,$ W2 DB Please have a choice: 1.Local 初始化 8255,方式 0，A 口、B 口输出， C 口低 4 位输入 MOV AL,81H OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_3 ;设置 16550 线路控制寄存器

12、 MOV AL,80H OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_0 ;设置除数寄存器低字节0CH MOV AL,0CH OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_1 ;设置除数寄存器高字节00H MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_3 ;设置线路控制寄存器，初始化数据格式 MOV AL,1BH OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_4 ;设置 MODEM 控制寄存器 MOV AL,03H OUT DX,AL CALL DALL Y M

13、OV DX,MY16550_1 ;设置中断允许寄存器 MOV AL,00H ;中断不打开 OUT DX,AL CALL DALL Y M1: MOV DX,OFFSET W1 MOV AH,9 INT 21H 19 MOV DX,OFFSET W2 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET W1 MOV AH,9 INT 21H CALL SCAN CALL DALL Y CALL DALL Y MOV AH,1 INT 16H JZ M1 QUIT: MOV AH,4CH INT 21H RET MAIN ENDP SCAN PROC NEAR ;键盘扫描子程序 PUSH

14、 AX PUSH DX PUSH CX S1: MOV AL,00H MOV DX,M8255_A OUT DX,AL MOV DX,M8255_C IN AL,DX AND AL,0FH CMP AL,0FH JE S1 MOV CX,16EAH S2: LOOP S2 IN AL,DX AND AL,0FH CMP AL,0FH JZ S1 MOV AL,0 ;MOV CL,0 S3: MOV DX,M8255_A OUT DX,AL MOV DX,M8255_C IN AL,DX 20 AND AL,0FH ; CALL OUT1 CMP AL,0EH JE S4 CMP AL,0DH

15、JE S5 CMP AL,0BH JE S6 CMP AL,07H JE S7 S4: MOV AL,01H MOV DX,OFFSET W3 CALL out1 CALL DALL Y CALL LD JMP Q1 S5: MOV AL,02H MOV DX,OFFSET W4 CALL out1 CALL DALL Y CALL LA JMP Q1 S6: MOV AL,03H MOV DX,OFFSET W5 CALL out1 CALL DALL Y CALL RD JMP Q1 S7: MOV AL,04H MOV DX,OFFSET W6 CALL out1 CALL DALL Y

16、 CALL RA Q1: POP CX POP DX POP AX RET SCAN ENDP OUT0 PROC NEAR MOV AH,9 INT 21H RET 21 OUT0 ENDP LD PROC NEAR ;本地数字采样子程序 PUSH DX PUSH CX PUSH BX PUSH AX L1: CALL DALLY MOV DX,IO_B IN AL,DX CALL OUT1 MOV AH,1 INT 16H JZ L1 POP AX POP BX POP CX POP DX RET LD ENDP LA PROC NEAR ;本地模拟采样子程序 PUSH AX PUSH B

17、X PUSH CX PUSH DX L2: MOV DX,AD0809 ;启动 A/D 转换 OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,AD0809 IN AL,DX CALL OUT1 MOV AH,1 INT 16H JZ L2 POP DX POP CX POP BX POP AX RET LA ENDP 22 RD PROC NEAR ;远程数字采样子程序 PUSH DX PUSH CX PUSH BX PUSH AX L1: CALL DALLY MOV DX,IO_B IN AL,DX CALL SEND MOV AH,1 INT 16H JZ L1 POP AX

18、POP BX POP CX POP DX RET RD ENDP RA PROC NEAR ;远程模拟采样子程序 PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX L2: MOV DX,AD0809 ;启动 A/D 转换 OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,AD0809 IN AL,DX CALL SEND MOV AH,1 INT 16H JZ L2 POP DX POP CX POP BX POP AX RET RA ENDP OUT1 PROC NEAR ;本地数码管显示子程序 MOV CH,AL ;AND AL,0F0H 23 MOV CL,4 SH

19、R AL,CL MOV BX,OFFSET TTABLE AND AX,000FH ADD BX,AX MOV AL,BX PUSH AX MOV DX,M8255_A MOV AL,0FEH ;LED 低电平选通 OUT DX,AL POP AX MOV DX,M8255_B OUT DX,AL CALL DALL Y MOV AL,CH MOV BX,OFFSET TTABLE AND AX,000FH ADD BX,AX MOV AL,BX PUSH AX ;PUSH DX MOV DX,M8255_A MOV AL,0FDH OUT DX,AL ;POP DX POP AX MOV D

20、X,M8255_B OUT DX,AL CALL DALL Y RET OUT1 ENDP SEND PROC NEAR MOV CH,AL AND AL,0F0H MOV CL,04H SHR AL,CL CMP AL,09H JG A1 ADD AL,30H JMP A2 24 A1: ADD AL,37H A2: MOV DX,MY16550_0 MOV AL,AA OUT DX,AL CALL DALL Y MOV AL,CH AND AL,0FH CMP AL,09H JG A3 ADD AL,30H JMP A4 A3: ADD AL,37H A4: MOV DX,MY16550_

21、0 MOV AL,AA OUT DX,AL CALL DALL Y RET SEND ENDP DALL Y PROC NEAR ;延时子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,0300H D1: MOV AX,3000H D2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RET DALL Y ENDP CODE ENDS END START II 、远程接收端 ;#根据 CHECK 配置 # INTR_IV ADD EQU 01CCH INTR_OCW1 EQU 0A1H 25 INTR_OCW2 EQU 0A0H INTR_IM EQU 0F7H

22、PCI_INTCSR EQU 9438H IOY0 EQU 9C00H ;# MY16550_0 EQU IOY0+00H*4 MY16550_1 EQU IOY0+01H*4 MY16550_3 EQU IOY0+03H*4 MY16550_4 EQU IOY0+04H*4 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT CS_BAK DW ? IP_BAK DW ? IM_BAK DB ? DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA

23、MOV DS,AX CLI MOV DX,PCI_INTCSR SUB DX,19H IN AL,DX MOV DX,PCI_INTCSR ;初始化 PCI 卡中断控制寄存器 MOV AX,1F00H OUT DX,AX ADD DX,2 MOV AX,003FH OUT DX,AX MOV AX,0000H ;替换 INTR 的中断矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,ES:DI MOV IP_BAK,AX MOV AX,OFFSET MYISR MOV ES:DI,AX 26 ADD DI,2 MOV AX,ES:DI MOV CS_BAK,AX MO

24、V AX,SEG MYISR MOV ES:DI,AX MOV DX,INTR_OCW1 ;设置中断屏蔽寄存器，打开INTR 的屏蔽位 IN AL,DX MOV IM_BAK,AL AND AL,INTR_IM OUT DX,AL MOV DX,MY16550_3 ;设置 16550 线路控制寄存器 MOV AL,80H OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_0 MOV AL,0CH OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_1 MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_3

25、 ;设置线路控制寄存器，初始化数据格式 MOV AL,1BH OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_4 ;设置 MODEM 控制寄存器 MOV AL,03H OUT DX,AL CALL DALL Y MOV DX,MY16550_1 ;设置中断允许寄存器 MOV AL,01H OUT DX,AL CALL DALL Y STI 27 WAIT1: MOV AH,1 INT 16H JZ WAIT1 QUIT: CLI MOV DX,PCI_INTCSR MOV AX,0000H OUT DX,AX MOV AX,0000H MOV ES,AX MOV DI

26、,INTR_IVADD MOV AX,IP_BAK MOV ES:DI,AX ADD DI,2 MOV AX,CS_BAK MOV ES:DI,AX MOV DX,INTR_OCW1 MOV AL,IM_BAK OUT DX,AL STI MOV AX,4C00H INT 21H MYISR PROC NEAR ;中断子程序 MOV DX,MY16550_0 IN AL,DX MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H MOV DX,MY16550_0 IN AL,DX MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H MOV DL,0DH ;回车，置光标到行首 MOV

27、AH,02H INT 21H OVER: MOV DX,PCI_INTCSR SUB DX,19H IN AL,DX 28 MOV DX,PCI_INTCSR ADD DX,2 MOV AX,003FH OUT DX,AX MOV DX,INTR_OCW2 MOV AL,20H OUT DX,AL MOV AL,20H OUT 20H,AL IRET MYISR ENDP DALL Y PROC NEAR ;延时子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,0100H D1: MOV AX,2000H D2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RE

28、T DALL Y ENDP CODE ENDS END START 29 七、调试问题及心得体会 在程序编完之后的调试过程中同样遇到了很多问题。例如刚 开始调试时，将所有硬件的线路接好，然后运行，结果出现死机 的现象， 且重新启动找不出导致死机的原因。故调试工作得不到 进展。后来逐渐探索出了一条逐渐发现问题，解决问题的道路： 分块调试。即将源程序能单独完成功能的一部分保存在另一个文 件中，仅连接其所需硬件线路，调试其功能。待各模块均调试好 之后，再将它们逐个添加到主程序中。这样更便于发现问题。 例如在 SCAN子程序中，开始时由于将读入量误认为是高电 位有效，导致出现死循环。后编写OUT0子程

29、序，将 AL中的值输 出，观测程序在每一位置的寄存器值。最终发现问题所在。 本次课程设计还使我了解到了理论联系实践的重要性。如在 数码管显示模块， 先送高位数据再送低位数据，两个数码管分别 选通，但在实际操作中却发现数码管显示出现相互干扰的现象。 只选通一个时则正常， 后经分析： 相互干扰说明数据的传送具有 延时性， 故分别在每位传送数据之后加一延时子程序，并通过观 察显示量确定延时大小，问题解决。 同时还注意采取不同方式解决问题的灵活性。如在检验AD 转换模块时，可以通过万用表实时测量模拟量输出值。 本次课程设计临近考试，时间较短， 但在设计的过程中使我 学到了很多知识， 加强了实践能力， 特别是在调试程序的过程中 逐一解决问题的思路和方法。 30 八、参考文献 【1】8086 汇编语言程序设计王鉴泉 高等教育出版社 【2】 微型计算机原理与接口技术吴秀清中国科学技术大学出版社 【3】汇编语言王爽清华大学出版社 【4】80X86汇编语言程序设计教程杨季文 清华大学出版社