微机应用系统设计与实现

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1、第12章微机应用系统设计与实现1．教学目的和要求：了解微机应用系统的概念掌握微机应用系统设计的原则与步骤学会设计简单的微机应用系统2．教学重点：微机应用系统设计3．掌握难点：微机应用系统设计5．教学方法：课堂讲授6．教学内容摘要：12.1概述12.1微机应用系统概述微型计算机不但在理、工、农、文教、卫生、国防科学等方面已得到广泛的应用，而且在办公自动化及家庭生活中也已逐渐得到推广和应用。12.1.1微机应用的意义既可以是对计算机的硬件作相当大的增加(如检测通道、执行通道及相应的接口)，也可以是在原有软件

2、(操作系统，监控程序)的支持下设计出完全满足用户需要的应用软件。也就是说，“应用”必须是通过硬件和软件或硬件或软件的增减，来满足用户的需要。12.1.2微机应用系统的一般类型微机的应用一般可分成三种类型。1.检测控制型2.数据处理型3.混合型12.2系统设计的原则与步骤12.2.1微机应用系统的一般构成微机应用系统由硬件系统(计算机+控制电路)和软件系统(系统软件+应用软件)两大部分构成。1.应用系统的硬件组成1)微机2)常规外围设备(1)输入设备：主要用于程序和数据的输入，常见的有纸带阅读机、键盘、鼠

3、标器和光笔等。(2)输出设备：主要用于程序处理后的信息或数据的输出。它把处理过的各种信息和数据，以(3)外存贮器：主要用来存贮程序及有关的数据，如磁带机、磁盘(硬盘和软盘)、光盘等。图12.1微机应用系统硬件的一般组成3)外部接口设备4)操作控制台及监视报警设备2.应用系统的软件构成1)用户程序2)常用子程序库12.2.2应用系统的设计原则和要求1.操作性能要好2.通用性好，便于扩展3.可靠性高4.设计周期短、价格便宜5.对环境的适应性要好12.2.3微机应用系统设计的基本内容和步骤1.系统引入微机的必

4、要性——成本控制2.需求分析——确定系统的功能3.选择基本微机系统——硬件系统设计4.确定整个应用系统的硬件结构——硬件系统设计5.确定软件框架及流程——软件系统设计6.硬件和软件的具体设计——系统实现7.软、硬件联调——系统调试8.实验室模拟运行——离线仿真9.现场调试、试运行10.验收或鉴定——系统性能评估12.2.4系统集成12.3微机应用系统设计实例12.3.1微机信号发生器【例12-1】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

5、。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。1.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

6、，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：(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。表12-1电压输出

7、与数字量的对应关系数字量电压输出00H-5V80H0VFFH+5V(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：MOVDX，2A0HINAL，DX可使用微型计算机的

8、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。(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。