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反应釜温度采集存储系统.doc
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反应釜温度采集存储系统
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微型计算机原理与接
口技术课程设计报告
2009~2010 学年第一学期
2010 年 3 月
一.题义分析及解决方案
1.课程设计名称及内容
用 STAR ES598PCI 单板开发机,设计一个反应釜温度采集存储系统。设计要求如
下:
1)模拟该系统,由键盘输入 10 个数据,并将 10 个数据存储,断电后判别是
否有数据存储,若有数据存储将 10 个数据通过 LED 以 5S 的时间间隔显示出来。
2)若有数据更新,应该能更新存储系统。
课 程
微型计算机原理与接口技术
课 程 设 计 名 称
反应釜温度采集存储系统
学 生 姓 名
学 号
专 业 班 级
07 计算机科学与技术(2)班
指 导 教 师
2.题义需求分析
根据设计釜温度采集存储系统的要求可知:
1)由键盘输入 10 个温度数据,必须使用小键盘。且要实现 10 个数据的存储以
及断电后可存储数据,因此要使用 EEROM 来存储数据,掉电不易丢失,可使用
AT24C02 存储器芯片来实现数据的存储。由于使用小键盘输入 10 个数据,因此要
有相关的控制键作为数据输入结束的标志。
2)要求以 5S 的间隔在 LED 上显示 10 个温度数据,因此必须 LED 即七段数码管。
使用 lED 必须要有驱动器辅助,又考虑到要使用小键盘的情况,因此可以使用 8279
芯片作为键盘以及 LED 的控制器。
3)AT24C02 芯片挂在 I2C 总线上,也要使用相应的接口,可考虑使用 8255 芯片。
由题意分析,此设计的重点在于:
1)使用键盘输入数据,使用 I2C 总线上的 AT24C02 存储器芯片存储数据。
2)断电判别是否有数据存储。
3 将数据从存储器芯片读出在 LED 上显示。
3.解决问题方法及思路
1)硬件部分
本次设计中用到的硬件是 AT24C02 存储器芯片、LED 七段数码管、8279 芯片、
8255 芯片以及小键盘。
(1)AT24C02 存储器芯片挂在 I2C 总线上,此总线是串行总线,只有一根数据
线和一个时钟线来实现数据的输入和输出控制。因此要使用 8255 芯片作为接口来
实现主机与 I2C 总线上的 AT24C02 存储器芯片间的通信,这主要在于 8255 芯片有
独立使用可控制的 PC 口,正好可使用其中两位与 I2C 总线的两根线相连可方便的
实现其存储和读出数据的功能。
(2)由于 AT24 C02 存储器芯片挂在 I2C 总线上,而 I2C 总线是串行总线只有一
根数据线盒一根时钟线,要求时钟线一直处于输入状态,而数据线根据需要进行
输入输出数据,因此在处理其与 8255 的连接时应使数据线与时钟线分别选择
8255PC 口中的高 4 位与低 4 位中的一位进行连接方可,否则将造成数据传输出错。
(3)本实验要求使用小键盘实现数据的输入,因此要使用相应的输入输出接口,
初步考虑可使用 8255 芯片。可是又考虑到要使用 LED 显示数据,而 8279 芯片可
同时作为键盘和 LED 的控制器,并且具有将按键数据直接转化为数据的功能,因
此考虑使用 8279 芯片作为键盘和 LED 控制器,来实现其键盘输入数据和 LED 显示
数据的功能。
2)软件部分
(1)对 8255 芯片进行初始化
8255 作为 I2C 总线上的 AT24C02 存储器芯片与主机间的输入输出接口,有其特
殊的功能。主要使用其 PC 口作为 AT24C02 与主机间的通信接口来实现数据传输以
及数据传输控制。初始化比较简单,只需将其 PC 口初始化为基本的输出方式即可!
(2)对 8279 进行初始化
8279 作为键盘和 LED 的控制器,需要首先对设置其内部工作的时钟频率,本实
验中初步计划外部输入时钟频率为 2Mhz,而 8279 内部要求的工作频率一般为
100khz,因此要对其进行 20 分频。接着要设置其键盘/显示方式,这里设为 8*8 字
符显示,右边输入,外部译码键扫描方式。最后清显示设置其从第一个数码管开
始移位显示即可。至此 8279 的初始化便可完成。
(3)对 I2C 总线进行初始化
对 I2C 总线进行初始化使其开始处于空闲状态,只需将数据线和时钟线都置 1,
使其可以正常工作便可。
(4)数据输入程序
实现数据的输入时要设置相应的温度值输入结束标志,可采用设置按下某键来
实现。同时还应有数据输错控制,即若输入数据值溢出要可实现重新输入或者超
过一定时间仍没有数据输入,则此次输入丢弃可重新输入。
(5)AT24C02 读程序与写程序
由于 AT24C02 是挂在 I2C 总线上的一个部件,对其进行操作时都要遵守 I2C
总线的协议,才可实现数据的写入和读出。写入数据时将输入的数据通过转化后
暂存在一个缓冲区内后再存入存储器芯片,读出数据时将数据读出至一数据缓冲
区后等待显示。
(6)LED 显示数据程序
使用 LED 显示数据时要将数据进行处理后进行显示。因为一个数据有时不只
一位,要对其进行处理后分别转化为单个字符后方可显示。需要注意的是,要显
示的字符要首先传入 AL 中后再通过 XLAT 指令将其转化后传入显示 RAM 即可实现
其显示。
二.硬件设计
1、选择芯片 8255A
1)8255A 在本设计中的作用
利用 8255A 作为 I2C 总线上的 AT24C02 存储器芯片与主机的接口,从而实现
数据的输入和输出以及输出输入时的时钟控制。
2)8255A 功能分析
图 2-1 8255A 的内部框图
8255A 是可编程并行接口,内部有 3 个相互独立的 8 位数据端口,即 A 口、B
口和C口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。本设计中只使用到 C 口。
8255A 的工作只有当片选 CS 效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控
制。
8255A 的操作功能表
CS
RD
WR
A1 A0
操 作
数 据 传 送 方 式
0 0 1 0 0
读 A 口
A 口数据 → 数据总线
0 0 1 0 1
读 B 口
B 口数据 → 数据总线
0 0 1 1 0
读 C 口
C 口数据 → 数据总线
0 1 0 0 0
写 A 口
数据总线数据 → A 口
0 1 0 0 1
写 B 口
数据总线数据 → B 口
0 1 0 1 0
写 C 口
数据总线数据 → C 口
0 1 0 1 1
写控制口
数据总线数据 → 控制口
表 2-1 8255A 的操作功能表
8255A 有三种工作方式,用户可以通过编程来设置。本设计用到工作方式 0。
3) 8255A 的技术参数
① 与外设相连的(本设计中只用 PC 口)
PA7~PA0:A 口数据信号线。
PB7~PB0:B 口数据信号线。
PC7~PC0:C 口数据信号线。
② 与 CPU 相连的
RESET:复位信号。当此信号来时,所有寄存器都被清除。同时三个数据端口被
自动置为输入端口。
D7~D0:它们是 8255A 的数据线和系统总线相连。
CS:片选信号。在系统中,一般根据全部接口芯片来分配,若低位地址(比如
A5、A4、A3)组成各种芯片选择码,当这几位地址组成某一个低电平,8255A 被选
中。只有当其有效时,读信号写才对 8255A 进行读写。
RD:读信号。当此信号有效时,CPU 可从 8255A 中读取数据。
WR:写信号。当此信号有效时,CPU 可向 8255A 中写入数据。
A1、A0:端口选择信号。8255A 内部有 3 个数据端口和 1 个控制端口,共 4 个端
口。规定:
A1、A0 为 00 时,选中 A 端口;
A1、A0 为 01 时,选中 B 端口;
A1、A0 为 10 时,选中 C 端口;
A1、A0 为 11 时,选中控制口。
③ 参数说明:
输入最低电压:min=-0.5V,max=0.8 V
输入最高电压:2.0 V
输出最低电压:0.45 V
输出最高电压:2.4 V
④ 8255A 的方式控制字
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1
0
0
0
1
0
0
1
1:工作方式 A 口方式 0 输出 B 口方式 0 输出
C 口高 4 位输入 C 口
低 4 位输入
图 2-2 8255A 的方式控制字表
方式 0 的工作特点:这种方式通常不用联络信号,不使用中断,三个通道中的
每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。
通道的功能为:两个 8 位通道:通道 A 和 B。两个四位通道:通道 C 高 4 位和低
四位,任何一个通道可以作输入/输出,输入是不锁存的,输出是锁存的,在方式
0 时各个通道的输入/输出可有 16 种不同的组合。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0
X
X
X
写入位编码
写入内容
写入位 编码 0 写入 0
D0-D7 000-111 1 写入 1
图 2-3 8255A 的置位/控制字表
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