合肥学院
计算机科学与技术系
课程设计报告
2008～2009学年第一学期
课
程 微型计算机原理与接口技术
数字式温度计 王传强 0604031042 06网络工程（1）班
张向东
课程设计名称 学学专指
业导
班教生
姓
名 号 级 师
2009年2月
数字式温度计
1、题意分析及解决方案
1.1题义需求分析
1.1.1 设计内容：
本设计为从温度传感器DS18B20通道采样温度模拟信号，转化成数字信号，并在LED液晶显示器上显示出来.
由于DS18B20可以直接将模拟量转换为数字量,因此在并送LED显示时，须通过A/D转换器先将信号送入CPU,然后再选用8255A作为微处理器的输入输出接口芯片,最后将8位数字信号量显示到LED显示器上。 可以从四个方面来分析问题，
1）采样模拟信号，转化成数字信号。 2）接口的连接问题。
3）LED显示器如何接入电路。 4) 如何进行显示控制。
1.2 解决问题方法及思路
1.2.1硬件部分
(1) 温度传感器DS18B20
DS18B20温度传感器是一种智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温 (2) 输入输出接口芯片8255A
由于考虑到8086接口不足的问题，比如对LED数码管进行位选需要2位，对LED数码管每一位进行段选需要8位，所以必须要用8255进行I/O的扩展,通过8255A，CPU可以直接同外设相连接,将数字量从CPU输出到LED显示器上.
(3) 硬件比较
表1-1 8255A芯片与8251A芯片比较
8255A芯片 8255A芯片是可编程并行接口芯片，不需要附加外部电路便可和大多数并行传输的外设相连，数据可多为同时传输，使用广泛方便。
8251A芯片
8251A是可编程的串行接口芯片，数据一位一位地顺序传送，电路简单，传输距离远。
表1-2 ＬＥＤ和ＬＣＤ比较
1
LED LCD
与LCD相比，LED在亮度，功耗可视角度和刷新速率等方面更具有优势，其最显著的特点是使用寿命长，光电转换效能高。 LCD占用空间小，功耗低，低辐射，能降低视觉疲劳，但会出现
闪烁现象。
1.2.2软件部分
该程序主要应分为两大部分， (1)对DS18B20进行设置
如何赋初始温度值,如何保存读出的数字量,如何获取当前温度值,如何将温度值显示出来等问题进行编程. (2)对8255的初始化
对方式选择控制字的赋值问题，也就是解决8255A的A口、B口分别工作在方式几，A口、B口、C口高位、C口低位分别是作为输出口还是输入口的问题。
2、硬件设计
2.1选择芯片8255A
2.1.1 8255A在本设计中的作用
芯片8255A在本设计中起输出、输入作用，C口的高四位输入方式。PC7作为读取EOC信号，低四位作输出方式，PC1、PC0作七段LED显示器的位选码，PA口用作输出方式，作七段LED的段选码，PB口为输入方式，读取ADC0809转换后的数字量即8255A通过PB口读入ADC0809转换后的数字量由PC1、PC0产生位选，PA口产生段选后七段LED显示出数字量。 2.1.2 8255A功能分析
8255A是一种通用的可编程的并行I/O接口芯片，可用与连接PCI卡与外设，实现数据的的输入输出功能，可以对输入/输出的数据进行数据锁存和数据缓冲，有中断请求信号，可以向CPU发出中断请求，能进行单向和双向通信。
8255A的数据总线缓冲器是一个三态8位双向缓冲器，用作8255A同系统数据总线相连时的缓冲部件，CPU通过执行输入/输出指令来实现对缓冲器发送或接收数据。8255A的控制字或状态字也是通过该缓冲器传送的。PA、PB、PC三口均工作在方式０状态。
(1) 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。
(2) 方式0的功能为：
a.两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高4位和低四位； b.任何一个通道可以作输入/输出； c.输出是锁存的； d.输入是不锁存的；
e.在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。
2
图 1-1 8255A原理图
表2-1 8255A的操作功能表
8255A的操作功能表
CS RD WR A1 A0
操 作 读 A 口 读 B 口 读 C 口 写 A 口 写 B 口 写 C 口 写控制口
数 据 传 送 方 式 A口数据 → 数据总线 B口数据 → 数据总线 C口数据 → 数据总线 数据总线数据 → A口 数据总线数据 → B口 数据总线数据 → C口 数据总线数据 → 控制口
0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1
2.1.3 8255A主要技术参数
表2-2 8255A主要技术参数
参数名称 输入低电平电压
符号 VIL
3
测试条件
规范值 最大 0.8V
最小 -0.5V
输入高电平电压 输入低电平电压（数据总线） 输入低电平电压（外部端口） 输入高电平电压（数据总线） 输入高电平电压（外部端口）
达林顿驱动电流 电源电流 输入负载电流 输出浮动电流
VIH VOL VOL VOH VOH IDAR ICC IIL IOFL
IOL=2.5MA IOL=1.7MA IOH= -400UA IOH= -200UA REXT=750 VEXT=1.5
I=VCC~0MA VOUT=VCC~0MA
VCC 0.45V 0.45V
2.0V 2.4V 2.4V
-0.4MA 1.0MA 120MA +10MA +MA
-MA -MA
2.2 选择芯片LED
2.2.1 LED在本设计中的作用
LED发光二极管（Light-Emitting Diode），在本设计中采用7段数字发光二级管，做为终端显示。 2.2.2 LED的功能分析
笔画型LED显示器是由8个二极管电路a~dp按字型‘8’的方式排列，当不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的自型。本设计中采用共阴极连接方式，当某段接入正电压时，对应的发光二极管会发光，当需要显示字型码“0”时，对应下图中的a，b，c，d，e，f发光二极管应发光，输入位选码应为00111111，即为：3FH；类似可以显示其他。a~dp分别与74LS273的1Q~8Q相连，接收段选码信号（高电平）；4位LED显示器的4根共阴极引线与8255A的PC0~PC3相连，接收位选码信号（低电平）。段选码和位选码共同作用以显示不同的字型。
表2-3共阴极七段LED显示段码
数字 DP g 0 0 0 1 0 0 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 1 7 0 0 8 0 1 9 0 1 A 0 1 f 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 e 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 d 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 c 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 4 b 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 a 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 二进制编码（字形） 3FH 03H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H