微机原理课程设计报告

二○一二～二○一三学年第一学期

信息科学与工程学院

自动化系

课程设计报告

课程名称：微机原理及应用课程设计班级：自动化1003班

姓名：黄金龙

学号：201004134102

指导教师：孟志华

二○一三年元月八日

应用8255A和8位A/D变换器实现多路数据的采集

一、设计目的

巩固“微机原理”课程学过的知识，加强理论与实践的联系。通过本课程设计，初步了解微机系统的硬件设备，学会8086系列编程指令的基本功能。二、设计任务

采用8086系列CPU构建控制系统，在IBM PC系统机的扩充槽上，利用8255A和8位ADC0809模数变换器实现数据采集系统，并编写程序完成多路数据的采集工作。

三、设计要求

（1）系统的基本原理及画出硬件原理图，并加以说明。

（2）画出程序流程图。

（3）编写应用程序，并注释。

（4）A/D变换器通过8255A与计算机总线相连，完成数据的读取；系统中通过8259A可编程中断控制器，向8086申请中断。

四、系统总体设计框架

本设计采用A\D转换器ADC0809, 把外界模拟信号转换为数字信号，通过并行接口8255连接到IBM—PC扩展槽。从键盘输入数码选择A/D转换的通道，从显示器上得到转换成的数字量。

五、相关工作原理说明

1、A/D转换的原理

在我们所测控的信号中均是连续变化的物理量，通常需要用计算机对这些信号进行处理，则需要将其转换成数字量，A/D转换器就是为了将连续变化的模拟量转换成计算机能接受的数字量。

根据A/D转换器的工作原理，常用的A/D转换器可分为两种，双积分式A/D 转换器和逐次逼近式A/D转换器。

（1）双积分A/D转换器工作原理

双积分A/D转换器由电子开关，积分器，比较器，计数器和控制逻辑等部分组成，所谓双积分就是进行一次A/D转换需要两次积分。双积分A/D转换器采用间接测量的方法，它将被测电压转换成时间常数T，输入电压越大反向积分时间越长，用高频标准脉冲计数测此时间，即可得到相应于输入电压的数字量。

特点：可以有效的消除干扰和电源噪声，转换精度高，但是转换速度慢。

（2）逐次逼近型A/D转换器

逐次逼近型A/D转换器由D/A转换环节，比较环节和控制逻辑等几部分组成。图示是逐次逼近型A/D转换器的电路原理图，其转换原理为：A/D转换器将一待转换的模拟输入电压Ui与一个预先设定的电压Ui（预定的电压由逐次逼近型A/D转换器中的D/A输出获得）电压相比较，根据预设的电压Ui是大于还是小于待转换成的模拟输入电压Uin来决定当前转换的数字量是“0”还是“1”，据此逐位比较，以便使转换结果（相应的数字量）逐渐与模拟输入电压相对应的数字量接近。

“预设的电压”值的算发如下：使逐次逼近型A/D转换器中的D/A的各位二进制数从最高位起依次置1，每变化一位就得到一个预设的电压Ui并使之与待转换的模拟输入电压Ui进行比较，若模拟输入电压Ui小于预设的电压Ui，则使比较器中相应的位为0，若模拟输入电压Ui大于预设的电压Ui，则使比较器中相应的输出位为1，无论哪钟情况，均应继续比较下一位，直到最低位为止，此时逐次逼近型A/D转换器中的D/A的数字输入即为对应模拟输入信号的数字量，将此数字量输出就完成了A/D的转换过程。

特点：逐次逼近式的属于直接式A/D转换器，转换精度高，速度高，价格

适中，是目前种类最多，应用最广的A/D转换器，典型的8位模数转换器有ADC0809。

2.ADC0809芯片

ADC0809是逐位逼近型8位单片A/D转换器件。片内含8路模拟开关，可允许8个模拟量输入，最大不可调误差小于±1LSB，典型时钟频率为640kHz，每通道的转换时间约为100μs。ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为10～1280kHz。片内带有三态输出缓冲器，因此可直接与系统总线相连。它的转换精度和转换时间都不是很高，但其性价比有较明显优势。

（1）外部引脚

ADC0809共有28根引脚。如图所示：

D0~D7：8位转换结果输出端。三态输出，D7

是最高位，D0是最低位。

IN0~IN7：8个通道的模拟量输入端。可输入

0～5V待转换的模拟电压。

A、B、C：通道选择端。当CBA=000时，IN0

输入；当CBA=111时，IN7输入。

ALE：地址锁存信号输入端。该信号在上升沿

处把A、B、C的状态锁存到内部的多路开关地址

锁存器中，从而选通8路模拟信号中的某一路。

ALE：通道地址说村信号。将三位地址线

ADDA、ADDB、ADDC进行锁存，上升延有效。

START：启动信号输入，下降延有效。

EOC：转换结束状态信号，用来申请中断。当该引脚输出低电平时表示正在转换，输出高电平则表示一次转换已经结束。

OE：读允许信号，高电平有效，有效期间，CPU将转换后的数字量读入。

CLK：时钟信号。

REF（+），REF（-）：参考电压输入端。

Vcc：5V电源输入。

GND：地线。

（2）内部结构

ADC0809内部由3部分组成：

模拟输入选择部分：包括一个8路模拟开关和地址锁存器译码电路。输入的三位通道地址信号由锁存器锁存，经译码电路译码后控制模拟开关选择相应的模拟输入。

转换器部分：包括比较器，8位D/A转换器，逐位逼近寄存器以及控制逻辑电路等。

输出部分：包括一个8位三态输出缓冲器。

（3）工作过程

首先CPU发出三位通道地址信号C，B，A；

其次，在通道地址信号有效期间，使ALE引脚上产生一个由低到高的电平变化，即脉冲上跳延，它将输入的三位通道地址所存到内部地址锁存器；

接着给START引脚加上一个由高到低变化的电平，启动A/D变换；

再次，在变换开始后，EOC引脚呈现低电平，一旦变换结束，EOC又重新变为高电平；

最后，CPU再检测到EOC变高后，输出一个正脉冲到OE端，将转换结果取走。

（4）A/D转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。

对于8通道的输入信号，要求分辨率为0.5%。8位的A/D转换器，

其精度为：

80.39%

2-=

输入为0～5V时，分辨率为

v—A/D转换器的满量程值

Fs

N—ADC二进制位数