1、 计算机科学与技术系计算机科学与技术系 微机原理与接口技术 课程设计报告 20082009 学年第 1 学期 课程 微型计算机原理与接口技术 课 程 设 计 名 称 检测与报警系统的设计与开发 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 2009 年 1 月 1 1 题义分析及解决方案题义分析及解决方案 1.1 1.1 题义需求分析题义需求分析 电压值为模拟信号，如何实现其转化为数字信号？ 界限值如何设定及显示在 LED 上？ 输入的模拟电压与界限值的比较，并判断是否超出范围？ 声光报警如何实现？ 1.2 1.2 解决问题的方法及思路解决问题的方法及思路 1.2.1 硬件部分 模数转换器：AD7715
2、 或 ADC0809 表 1-1 模数转换器 对比 ADC0809，AD7715 精度高、误差小、可靠性好、可编程性强，但成本高很多。 就本实验来说，由于要实现的是简单的电压越界判断，对精度的要求并不太高， 所以选用 ADC0809。 可编程并行接口芯片：8279 或 8255A 表 1-2 可编程并行接口芯片 8255A 8279 输入最低电压 -0.5V -0.5V 输入最高电压 0.8V 1.4V 驱动最低电流 -1.0mA 2.0uA 驱动最大电流 -4.0mA 10uA 本实验选用 8255A。 输入设备：小键盘或逻辑开关 表 1-3 输入设备 小键盘 键盘（keyboard）是常用
3、的输入设备，它是由一组开关矩 阵组成，机构相对复杂 逻辑开关 结构简单，使用方便，价格便宜，高电平：+5V，低电平： 0V 选择数字开关电路作为输入设备较方便。 报警发光及显示电压值设备： 表 1-4 报警发光及显示电压值设备 LED LED 在亮度，功耗可视角度和刷新率等方面具有优势，其最 显著的特点是使用寿命长，光电转换效能高，绿色环保 发光二 极管 结构简单，功耗低，低辐射，成本低廉 试验时采用： 一片 ADC0809 模数转换器用于将采集的模拟信号转换成数字信号， 可编程并行接 口芯片 8255 一片，逻辑开关电路板一片，发光二极管一只，LED 若干，扬声器 一个，逻辑开关一个。 1.
4、2.2 软件部分 （1）对 8255 进行初始化设计，设置 8255 的工作方式并确定 8255 的端口地址； （2）启动 0809 的程序进行摸/数转换，并将结果送入； （3）将结果与界限值相比较，大于则发生报警。 2 2 硬件设计硬件设计 2.1 2.1 数模转换器数模转换器 08090809 2.1.1 0809 的作用 利用 0809 进行模/数转换，将采样结果电压转换 8086 能应用的数字量。 2.1.2 0809 的功能分析 模/数转换是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量，由于模拟量是连续 的，而数字量是离散的，所以，一般在某个范围中的模拟量对应于某一数字量， 这就是说，在 A
5、/D 转换时，模拟量和数字量之间并不是一一对应的关系，即从理 论上，有一个转换精度的问题，转换精度反映了 A/D 转换器的实际输出接近理想 输出的精确程度，A/D 转换的精度通常是用数字量的最低有效位（LSB）来表示 的，设数字量的最低度有效位与对应与模拟量，这时，我们称为数字量的最 低有效位的当量，ADC0809 采用的是逐位逼近 A/D 转换，逐位逼近 A/D 转换时， 也用 D/A 转换器的输出电压来驱动运算放大器的反相端， 不同的是用逐位式进行 转换时，要用一个逐位逼近寄存器存放转换好的数字量，转换结束时，将数字量 送到缓冲寄存器中，当启动信号由高电平变为低度电平时，逐位逼近寄存清零，
6、 这时 D/A 转换器输出电压 V0 也为 0，当启动信号变为高电平时，转换开始，同 时，逐位逼近寄存器进行计数。逐位逼近寄存器通常工作是从最高位开始，通过 设置试探值来计数，在第一个时钟脉冲时，控制电路反最高位送到逐位逼近寄存 器，使它输出为 1000 0000，则 D/A 转换器输出电压 V0 为满量程值 128/255，若 V0 大与 Vi，则作为比较器的运算放大器的输出成为低电平，控制电路据此清楚 逐位寄存器中的最高位；若 V0 小于 Vi，则比较器输出高电平，控制电路使最高 位的 1 保留下来，如果最高位被保留，则值 1000 0000 下一个时钟脉冲使次高位 D6 为 1，于是逐位逼近寄存器值为 1100 0000，V0 为满量程值 192/255，此后， 若 V0 大于 Vi，则比较输出低电平，从而使次高位 D6 复位，如果 V0 小于 Vi，则 比较器输出高电平， 从而保留高位 D6 为 1， 在下一个时钟脉冲 D5 置 1，
