文档介绍：计算机科学与技术学院
硬件课程设计报告
9月徐州
选题与需求分析
选题
经过小组成员的认真考虑,最终确定课程设计的题目为数字示波器。数字示波器是智能化数字存储示波器的简称,是模拟示波技术、数字化测量技术和计算机技术的综合产物。与传统示波器相比,数字示波器不仅具有可存储波形、体积小、功耗低、方便携带等特点,而且还具有强大的实时信号处理分析等功能。因此在电子电信类实验室中使用越来越广泛。但目前我国使用的高性能数字示波器主要依靠国外产品,因此研究数字示波器有重要意义。
需求分析
示波器在电子测量、测试仪器中有着很广泛的应用,是观察模拟电路和数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。该课程设计是基于HUSY试验箱的示波器模拟,由于仪器限制,只实现示波器的基本功能。设计的初步思想是实现复位、波形延展、显示模拟量的基本大小信息。
经过小组讨论,示波器可有两种工作方式。一种用波形的幅度来表示模拟量的大小,另一种工作方式用波长来表示模拟量的大小。
总体设计
硬件方案
不论工作在哪种工作方式下,都需要用到8279、0809芯片。在方式二下还需要用到8253作分频。在两种方案中,0809做数模转换,把模拟电压量转换成数字量,用8279控制显示器。
用波形幅度来表示模拟量的大小
模拟信
号输入
0809
转换
8086CPU
8279
LED显示器
用波长来表示模拟量大小
0809转换
8086CPU
8253分频
8279
LED显示器
0809
转换
模拟信
号输入
. 软件方案
在两种方案下分别对应两种软件方案,都必须包括0809,8279这些器件的初始化,还有这些器件的控制,然后第二个方案还要有8253的相关程序。
用波形幅度来表示模拟量的大小
输出8279中对应编码的AL,LED对应亮
将8279中的LED编码改了
在8279中判断该数字的高低
0809转换成数字量
给0809一个电压
对8279初始化
对0809初始化
用波长来表示模拟量大小
根据8255的数据总线的值看是否转换完毕
转换完毕后对8279进行编码,控制波形。
对0809初始化
对8255初始化
对8279初始化
详细设计
硬件实现
第一方案:
在第一方案中,我们仅用到了0809、8279两种芯片各一个。
0809实现将电压的模拟量转化成数字量。然后8279实现一个将数字量按照一定的算法,转化成一定的波形,呈现在它自带的LED显示屏上。
管脚的连接是这样的,首先将电压的输出接到0809的一个输入上。然后是0809的clock接到1M/S的接口上,再来是0809的使能接到一个地址上。然后是8279的使能接到另一个地址上。这样就完成了接线。
芯片用的计算主要有:首先是电压值转化成数字量之后要在8279的LED灯上进行转化,所以就要对数字量进行一定的算法计算。因为转化之后是0~255的数值范围太大,所以我们将转化之后的数除以16得到一个范围为0~15的数,这样对于后面的LED灯的显示编码有了很大的简便。再来是对LED显示屏的对应编码。由于我们是做一个示波器,所以不需要像8279提供的那样,显示数值,所以必须对8279的LED显示屏进行重新的编码。然后我们将低电平编为08H也就是对应的下面的一个灯亮;将中等电平编为40H也就是对应的中间的一个灯亮;然后将高电平编为01H也就是对应的高的一个灯亮。至此我们的基本的算法就结束了。
硬件连线图:
以上为实验连接图
第二方案:
方案二用到的芯片有8255、8279、0809。
芯片图如下:
8255芯片图
电路连接图
在该示波器中,0809起模数转换的作用。用到的管脚有:用于启动0809的START管脚、CLK管脚、ALE管脚,VCC管脚、REF(+)管脚、REF(-)管脚、GND管脚,通道选择ABC三个管脚,允许输出管脚OE,结果数据输出管脚D0-D7,模拟通道IN0。8279控制七段数码管的显示。用到的管脚有:D0-D7,RD,WR,RESET,OUT0-OUT7,CS,CLK,BD,A0,VCC,SL0-SL3,GND。8255主要用于检测0809转换完毕与否。用到的管脚有:PA0,CS,RD,WR,D0-D7,A1,A0,VDD,VSS。8255只用于检测转换完毕,因此只需工作在方式0,基本输入输出方式,用A口作输入。
电路连接图如上图所示。
系统的工作流程为:当有模拟量输入后,0809启动转换,8255检测转换完毕与否。当连接EOC端的PA0口将数据传送给8086CPU发现最低位为0时,说明转换完毕。这时通过读0809数据端口将转换完的数据通过数据总线传递给8086的寄