D第13章微机应用系统设计与实现.ppt
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第13章微机应用系统设计与实现第13章微机应用系统设计与实现12.1微机应用系统概述微机应用系统概述12.2系统设计的原则与步骤系统设计的原则与步骤12.3微机应用系统设计实例微机应用系统设计实例12.4虚拟仪器技术虚拟仪器技术第13章微机应用系统设计与实现12.112.1微机应用系统概述微机应用系统概述微机应用的意义微机应用的意义微机应用系统的一般类型微机应用系统的一般类型第13章微机应用系统设计与实现微机应用系统的一般类型微机应用系统的一般类型检测控制型数据处理型混合型第13章微机应用系统设计与实现12.212.2系统设计的原则与步骤系统设计的原则与步骤微机应用系统的一般构成微机应用系统的一般构成应用系统的设计原则和要求应用系统的设计原则和要求微机应用系统设计的基本内容和步骤微机应用系统设计的基本内容和步骤系统集成系统集成硬件系统集成、软件集成硬件系统集成、软件集成第13章微机应用系统设计与实现微机应用系统的一般构成微机应用系统的一般构成应用系统的硬件组成1、微机、微机2、常规外围设备常规外围设备输入、输出、外存储器输入、输出、外存储器3、外部接口设备、外部接口设备通道、数据格式、电平匹配、通道、数据格式、电平匹配、负载匹配、同步负载匹配、同步4、操作控制台及监视报警设备、操作控制台及监视报警设备应用系统的软件构成1、用户程序、用户程序2、常用子程序库、常用子程序库3、操作系统操作系统第13章微机应用系统设计与实现应用系统的硬件组成第13章微机应用系统设计与实现应用系统的设计原则和要求应用系统的设计原则和要求操作性能要好通用性好,便于扩展可靠性高1、双机系统备份机工作方式、主-从工作方式2、多微机集散控制设计周期短、价格便宜对环境的适应性要好第13章微机应用系统设计与实现多微机集散控制第13章微机应用系统设计与实现微机应用系统设计的基本内容和微机应用系统设计的基本内容和步骤步骤系统引入微机的必要性-成本控制需求分析-确定系统的功能选择基本微机系统-硬件系统设计确定整个应用系统的硬件结构-硬件系统设计确定软件框架及流程-软件系统设计硬件和软件的具体设计-系统实现软、硬件联调-系统调试实验室模拟运行-离线仿真现场调试、试运行验收或鉴定-系统性能评估第13章微机应用系统设计与实现选择基本微机系统-硬件系统设计微处理器的字长微处理器的工作速度系统结构对环境的适应性尽量选用有较多软件支持的机型第13章微机应用系统设计与实现确定整个应用系统的硬件结构-硬件系统设计通道的划分及输入/输出方式的确定内存分配确定接口和外设选择电源系统总线的选择确定系统的机械结构第13章微机应用系统设计与实现硬件和软件的具体设计-系统实现硬件的具体设计11、硬件规划、硬件规划22、各模块的逻辑设计、各模块的逻辑设计33、电路板设计、电路板设计44、加工电路板加工电路板55、安装、调试、安装、调试66、硬件各部件联调、硬件各部件联调软件的具体设计11、划分模块、划分模块22、确定各模块的详细要求确定各模块的详细要求33、确定程序设计方法、确定程序设计方法模块化、自上至下、结构模块化、自上至下、结构44、编写代码、编写代码55、查错、查错66、测试、测试第13章微机应用系统设计与实现微机微机应用应用系统系统设计设计的基的基本步本步骤示骤示意图意图第13章微机应用系统设计与实现12.312.3微机应用系统设计实例微机应用系统设计实例微机信号发生器城市交通管理控制系统分析与设计第13章微机应用系统设计与实现12.412.4虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器的基本结构虚拟仪器的主要技术虚拟仪器软件虚拟仪器应用第13章微机应用系统设计与实现虚拟仪器的基本结构第13章微机应用系统设计与实现虚拟仪器的主要技术硬件技术软件开发环境第13章微机应用系统设计与实现微机应用系统设计实例微机应用系统设计实例微机信号发生器微机信号发生器【例】利用微机制作信号发生器。
通过在微型计算机中扩展A/D、D/A通道和信号变换设备,形成多种信号发生器的硬件环境。
通过软件编程使用DAC0832产生不同波形,然后利用ADC0809采集这个波形并以图形方式在显示器上显示。
本例以产生锯齿波为例,说明系统分析设计的全过程。
当然,若在软件设计上稍做修改,也可以产生方波、三角波信号等。
第13章微机应用系统设计与实现1.硬件设计硬件设计设计提示:
D/A转换送出的模拟量信号,再用A/D将其取回并转换成数字量数据。
对于D/A和A/D转换器的工作原理,可参考D/A和A/D章节部分,这里不做说明。
以图形方式显示各种波形,必须熟悉和掌握微型计算机显示器的图形编程方法,具体可用BIOS的INT10H调用来实现。
根据上述分析,依据前面介绍的设计原则和设计步骤,分析设计系统的硬件连接。
参考电路如图12.4所示。
其中:
第13章微机应用系统设计与实现
(1)D/A电路采用双缓冲工作方式,用CS片选信号确定输入寄存器和DAC寄存器的端口地址,进行两次写操作便可以完成数据传送和转换。
第一次CS有效,完成将数据线上的数据锁存到输入寄存器;第二次有效,完成将输入寄存器中的数据锁存到DAC寄存器实现D/A转换。
D/A电路用通用双运放LM358实现电流到电压的转换。
D/A输出为双极性,电压输出范围是-5+5V,电压输出与数字量的应关系如表12-1所示。
第13章微机应用系统设计与实现表表12-1电压输出与数字量的对应关系电压输出与数字量的对应关系数字量电压输出00H-5V80H0VFFH+5V第13章微机应用系统设计与实现
(2)A/D电路将START端和ALE端相连,从而可同时锁存通道地址并开始A/D采样转换。
其输入控制信号为CS和IOW,故启动A/D转换只要能发出CS和IOW信号即可。
如:
MOVDX,2A0H;ADC0809的端口地址OUTDX,AL;启动A/D采用中断法读取A/D转换结果,即用A/D转换结束信号EOC作为中断请求信号,提出中断申请,在中断服务程序中,使用下面的指令读取A/D转换的结果:
第13章微机应用系统设计与实现MOVDX,2A0HINAL,DX可使用微型计算机的中断IRQ3(串行口2不用),A/D芯片的EOC信号接总线的IRQ3。
ADC0809采集通道用IN0,电压输出范围是0+5V,端口地址为2A0H。
第13章微机应用系统设计与实现(3)8254用通道0对CPU主频进行分频(8086CPU主频为4MHz,分频后产生ADC0809所需的500kHz时钟)。
8254通道0的地址为2B0H,8254控制寄存器的地址为2B3H。
(4)地址译码器完成各个接口芯片的地址选择,可采用74LS128译码器,也可用逻辑门电路来实现线选译码。
在选择各个端口地址时一定不能与IBM-PC系统中的I/O端口地址冲突。
本例选择的地址范围为290H2B7H。
其中的290H29lH分配给DAC0832,2A0H2A7H分配给ADC0809,2B0H2B3H分配给8254。
第13章微机应用系统设计与实现参考电路第13章微机应用系统设计与实现2.软件设计软件设计(以锯齿波信号为例以锯齿波信号为例)D/A数据端送出的锯齿波数据由80H(0V)开始,每次增1,顺序递增到0FFH(+5V),输出1个锯齿波。
重复此过程,可以连续输出多个锯齿波。
显示器应初始化成图形方式,再显示锯齿波图形。
A/D采集来的锯齿波图形放置到一个数据缓冲区中,同时画出该锯齿波的图形点。
数据缓冲区满时,将第一个锯齿波数据从数据缓冲区去掉,同时将对应的图形点抹掉。
将数据缓冲区中其余锯齿波数据顺序前移一个位置,并将其余锯齿波图形点的显示也顺序前移一个位置,这样可得到一个向前移动的锯齿波图形显示,使得演示的波形更加直观。
第13章微机应用系统设计与实现结束开始对8254初始化,产生500Hz时钟对中断IRQ3进行初始化:
保护现场,置新的中断向量,开放中断采集数据缓冲区首地址SI调用屏幕图形初始化子程序,初始化屏幕,并画X、Y坐标系及刻度80H锯齿波数据值D/A数据端口发送锯齿波数据锯齿波数据1是否到顶端?
80H锯齿波数据值开中断启动A/D转换器,采集数据主程序暂停,等待触发中断关中断A/D采集数据采集数据缓冲区缓冲区满否?
调画点子程序,画出采集的锯齿波数刷新显示,缓冲区数据顺序前移有键按下否?
D/A结束,恢复原中断向量和屏蔽字YNYNNY锯齿波主程序流程图第13章微机应用系统设计与实现图12.6中断服务程序流程图第13章微机应用系统设计与实现3.锯齿波参考程序锯齿波参考程序;系统主程序DATASEGMENTX0EQU155Y0EQU155;坐标系原点坐标(X0,Y0)MESSDBpressanykeytoreturntodos.,0DH,0AH;提示信息TMCTLEQU2B3H;8254控制口地址TMROEQU2B0H;8254通道0地址INPREQU290H;DAC0832输入寄存器地址DACREQU29lH;DAC0832DAC寄存器地址DAINDB?
;DAC0832的D/A数据第13章微机应用系统设计与实现INT3SDW?
;IRQ3的中断向量段地址保存单元INT3ODW?
;IRQ3的中断向量偏移地址保存单元IMRDB?
;中断屏蔽字保存单元ADDREQU2A0H;ADC0809的片选地址ADDADB?
;ADC0809的采集数据COUNTDW0;ADC0809的采集数据个数BUFFDB240DUP(?
);采集数据缓冲区(240个数据)DATAENDSSTACKSEGMENTDB100DUP(?
)STACKENDS第13章微机应用系统设计与实现WRICHMACROCHAR,WH,COLOR;写字符定调用(CHAR为字符,WH为位置,COLOR为颜色)MOVAH,02H;置光标位置功能调用MOVDX,WH;光标位置为WHMOVBH,00HINT10H;显示功能调用MOVAH,09H;写字符功能调用MOVAL,CHAR;显示字符送ALMOVBL,COLOR;置字符颜色MOVCX,l;字符长度为1INT10HWRICHENDM第13章微机应用系统设计与实现CODESEGMENTASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACKSTART:
MOVAX,DATAMOVDS,AXCLI;关中断MOVDX,TMCTLMOVAL,00110110BOUTDX,AL;8254初始化MOVDX,TMROMOVAL,08H;计数低位字节,计数初值为8OUTDX,ALMOVAL,00H;计数高位字节置0OUTDX,AL第13章微机应用系统设计与实现MOVAL,0BHMOVAH,35HINT21H;取IRQ3的中断向量并保存在INT3OMOVINT3S,ES;和INT3S单元MOVINT3O,BXPUSHDSMOVDX,OFFSETADINTMOVBX,SEGADINTMOVDS,BXMOVAL,0BHMOVAH,25HINT21H;设置新的IRQ3中断向量第13章微机应用系统设计与实现POPDSINAL,21HMOVIMR,AL;保存中断屏蔽字ANDAL,11110111BOUT21H,AL;开放IRQ3中断MOVSI,OFFSETBUFFCALLINIT;屏幕图形初始化MOVDAIN,80H;锯齿波初值80H送DAINBEGIN:
MOVAL,DAINMOVDX,INPROUTDX,AL;锯齿波值送DAC0832输入寄存器MOVDX,DACROUTDX,AL;锯齿波值送DAC0832DAC寄存器第13章微机应用系统设计与实现INCDAINJNZQQQMOVDAIN,80HQQQ:
STI;开中
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