《微机原理》课程设计报告

时 间 11月22日至 12月3日 学 院 自动化学院 专业班级 自1103 姓 名 高云峰 学 号 41151092 合 作 者

指导教师 董洁 成 绩

2013 年 12 月

《微机原理课程设计》报告——高云峰 学号41151092

摘 要

通过对霍尔电流传感器和语音录放模块的调试及应用，掌握霍尔电流传感器和语音录放模块的原理及特性，通过汇编语言编程，分别实现二者的功能。在霍尔电流传感器的基础上加装语音报警功能，当电流值超过阈值时，给语音录放模块一个信号，触发报警。当电流值减小到阈值以下时，停止报警，语音报警模块处于等待状态，一旦电流值超过阈值，则再次触发报警。最后，在霍尔电流传感器模块和语音录放模块相结合的基础上加装LCD显示模块。首先通过汇编语言编程实现LCD显示模块正常运行，然后通过汇编语言编程将LCD显示模块加装到原系统中，实现LCD显示报警功能。

关键词：霍尔电流传感器，LCD显示，阈值，汇编

Abstract

By means of hall current sensor and voice recording module debugging and application,Holding the principle of hall current sensor and voice recording module, and features.Realize the function of both respectively,Through the assembly language programming.On the basis of hall current sensor add voice alarm function.When current value exceeds the threshold, for voice recording module, a signal, trigger the alarm.When the current value decreases below the threshold, stop the alarm.Voice alarm module in a wait state, once more than threshold current value, is to trigger the alarm again.Finally, in the hall current sensor module and voice recording module, on the basis of the combination of equipped with LCD display module.First of all, through the assembly language programming realize the normal operation of the LCD display module.And then through the assembly language programming to the LCD display module in addition to the original system, LCD display and alarm function.. Key Words：Hall current sensor,LCD display module,The threshold value,assembly

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目 录

摘要....................................................................................................................................................1

Abstract..............................................................................................................................................1 1设计内容.......................................................................................................................................3 2实验设备.......................................................................................................................................3 3实验（设计）原理.....................................................................................................................3

3.1硬件设计原理..................................................................................................................3

3.1.1霍尔电流传感器模块.........................................................................................4

3.1.2语音录放模块.......................................................................................................4

3.1.3LCD显示模块.......................................................................................................4

3.1.4系统板结构...........................................................................................................5

3.1.5简单I/O扩展电路..............................................................................................6

3.1.6六位LED 数码管驱动显示电路...................................................................7

3.1.7LCD显示电路......................................................................................................7

3.2软件设计原理..................................................................................................................8

3.2.1霍尔电流传感器.....................................................................................8

3.2.2语音录放模块.........................................................................................8

3.2.3LCD显示模块.........................................................................................8

4实验设计思路.............................................................................................................9

4.1霍尔电流传感器模块与语音录放模块的整合...............................................9

4.2霍尔电流传感器模块与LCD显示模块的整合.............................................9

4.3霍尔电流传感器模块、语音录放模块、LCD显示模块的整合.................10

5程序流程....................................................................................................................11

6程序清单...................................................................................................................12

6.1霍尔电流传感器模块整合语音报警模块.....................................................12

6.2霍尔电流传感器模块整合LCD显示模块...................................................14

7实验现象及说明.......................................................................................................17

7.1霍尔电流传感器模块.....................................................................................17

7.2语音录放模块.................................................................................................18

7.3LCD显示模块.................................................................................................19

7.4霍尔电流传感器模块与语音录放模块整合.................................................19

7.5霍尔电流传感器模块与LCD显示模块整合...............................................20

8小组中主要承担的任务...........................................................................................20

9总结及心得体会.......................................................................................................20

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1设计内容

设计一个霍尔电流传感器附带电流值超阈值报警功能，报警模块包括语音报警和LCD显示报警。

首先分别实现霍尔电流传感器模块、语音录放模块、LCD显示模块的单独运行，进而，将语音录放模块整合到霍尔电流模块上，再把LCD显示模块整合到前面已经整合好的模块中。

2实验设备

1、EL-MUT-III 实验箱

2、8086 CPU 板

3、交叉串口线

4、霍尔电流传感器模块

5、语音录放模块

6、LCD显示模块

7、万用表

3实验设计原理

3.1硬件设计原理

实验所用的硬件包括霍尔电流传感器模块、语音录放模块、LCD显示模块、EL-MUT-III 实验箱等。首先是分模块单独设计。

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3.1.1霍尔电流传感器模块

图3.1.1 霍尔电流传感器连接电路图

如图3.1.1为霍尔电流传感器模块与EL-MUT-III实验箱的连接电路图，霍尔电流传感器模块通过排针插接在实验箱上，JP4选择*10档，JP1跳线全部短接，调节GAIN电位器，使Vout/Vin=10,Vzero=0。Iin 接+5V，IOUT 接DIC，VOUT 接0809 模块ADIN0，CS0809 选CS3。霍尔电流传感器模块硬件连接至此完成。

3.1.2语音录放模块

将语音录放模块通过排针插接到实验箱上，由于语音录放模块不会应用8255模块，故可以插接在下方的插孔中，预留上面的插孔给霍尔电流传感器模块。实验箱上CS244 接到片选CS0。CS273 接到片选CS1。的输入IN0—IN1 接到实验箱上拨码开关的输出k7 和k8。273 的输出O0—O1 到ISD1700 语音模块上的REC 和PLAY。

3.1.3LCD显示模块

连线：8255 的PA0~PA7 接A/D PORT 单元的DB0~DB7; 8255 的PC7 接A/D PORT 单元的BUSY; 8255 的PC0 接A/D PORT 单元的REQ; 8255CS 接CS0;实验电路原理图如图3.1.3

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图3.1.3 LCD显示模块电路原理图

3.1.4系统板结构

图3.1.4系统板硬件结构

如图3.1.4所示，试验箱的整体结构由8250串行接口、8279键盘/显示接口、用户CPLD、地址锁存器、CPU板、8237接口、8255并行接口、外扩展模块接口、LCD显示电路、储存器电路、8253计时/计数器、8259中断控制器、244/273 I/O电路、简单输入输出电路、键盘输入电路构成。

具体各模块功能如下：

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1. 可编程并口接口芯片8255 一片。

2. 串行接口两个：8250 芯片一个，系统与主机通讯用，用户不可用。 单片机的串行口，可供用户使用。

3. 键盘、LED 显示芯片8279 一片，其地址已被系统固定为CFE8H、CFE9H。硬件系统要求编码扫描显示。

4. 六位LED 数码管显示。

5. ADC0809 A/D 转换芯片一片，其地址、通道1—8 输入对用户开放。

6. DAC0832 D/A 转换芯片一片，其地址对用户开放，模拟输出可调

7. 8 位简单输入接口74LS244 一个，8 位简单输出接口74LS273 一个，其地址对用户开放。

8. 配有8 个逻辑电平开关，8 个发光二极管显示电路。

9. 配有一个可手动产生正、负脉冲的单脉冲发生器

10. 配有一个可自动产生正、负脉冲的脉冲发生器，按基频6.0MHz 进行1 分频（CLK0）、二分频（CLK1）、四分频(CLK2)、八分频 (CLK3)、十六分频（CLK4）输出方波。

11. 配有一路0—5V 连续可调模拟量输出（AN0）。

12. 配有可编程定时器8253 一个，其地址、三个定时器的门控输入、控制输出均对用户开放。

13. 配有可编程中断控制器8259 一个，其中断IRQ 输入、控制输出均对用户开放。

14. 2 组总线扩展接口，最多可扩展2 块应用实验板。

15. 配有两块可编程器件EPM7064，一块被系统占用。另一块供用户实验用。两块器件皆可通过JTAG接口在线编程。使用十分方便。

16. 灵活的电源接口：配有PC 机电源插座，可与PC 电源直接接驳。另外还配有外接开关电源，提供所需的+5V，±12V，其输入为220V 的交流电。

3.1.5简单I/O扩展电路

输入缓冲电路由74LS244 组成，输出锁存电路由上升沿锁存器74LS273 组成。74LS244 是一个扩展输入口，74LS273 是一个扩展输出口，同时它们都是一个单向驱动器，以减轻总线的负担。74LS244 的输入信号由插孔IN0~IN7 输入，插孔CS244 是其选通信号，其它信号线已接好；74LS273 的输出信号由插孔O0~O7输出，插孔CS273 是其选通信号，其它信号线已接好。其原理图如下图3.1.5：

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图3.1.5简单I/O扩展电路电路图

3.1.6六位LED 数码管驱动显示电路

该电路由六位LED 数码管、位驱动电路、端输入电路组成，数码管采用动态扫描的方式显示。

具体见原理图，图中用75451 作数码管的位驱动。跳线开关用于选择数码管的显示源，可外接，也可选择8279 芯片。

图3.1.6六位LED数码管驱动显示电路

3.1.7LCD显示电路

点阵式LCD 显示电路是在系统板上外挂电正式液晶显示模块，模块的数据线、状态、控制线都通过插孔引出。可直接与系统相连。

（1）、OCMJ2×8 液晶模块介绍及使用说明

OCMJ 中文模块系列液晶显示器内含 GB 2312 16*16 点阵国标一级简体汉字和 ASCII8*8（半高）及8*16（全高）点阵英文字库，用户输入区位码或 ASCII 码即可实现文本显示。也可用作一般的点阵图形显示器之用。提供位点阵和字节点阵两种图形显示功能，用户可在指定的屏幕位置上以点为单位或以字节为单位进

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行图形显示。完全兼容一般的点阵模块。OCMJ 中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、ASCII 码、点阵图形和变化曲线的同屏显示，并可通过字节点阵图形方式造字。本系列模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。OCMJ 中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的，实现了“即插即用”。同时保留了一条专用的复位线供用户选择使用，可对工作中的模块进行软件或硬件强制复位。规划整齐的10 个用户接口命令代码，非常容易记忆。标准用户硬件接口采用REQ/BUSY 握手协议，简单可靠。

引脚说明如表1所示

表1 OCMJ2X8（128X32）引脚说明

3.2软件设计原理

3.2.1霍尔电流传感器

模块可以手动调节电流值阈值，在电路工作过程中可以通过对相应电位器的调节实现电流值的变化，当电流值超过阈值时，模块的alarm显示灯会变亮，即超出阈值报警，通过程序编辑超出阈值后Uout输出高电平控制语音录放模块与LCD显示模块的工作与否，从而达到报警的功能。

3.2.2语音录放模块

本模块有录音与播放的功能，单独运行模块的时候对模块进行录音，在模块整合后只需要控制模块的播放功能的工作与否即可。

3.2.3LCD显示模块

在程序编写中，汉字、8*8ASCII字符、8*16ASCII字符的编译规则不同 显示国标汉字

命令格式： F0 XX YY QQ WW

该命令为5 字节命令（最大执行时间为1.2 毫秒，Ts2=1.2mS），其中

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XX：为以汉字为单位的屏幕行坐标值，取值范围00 到07、02 到09、00 到09 YY：为以汉字为单位的屏幕列坐标值，取值范围00 到01、00 到03、00 到04 QQ WW：坐标位置上要显示的GB 2312 汉字区位码

显示8X8 ASCII 字符

命令格式：F1 XX YY AS

该命令为4 字节命令（最大执行时间为0.8 毫秒，Ts2=0.8mS），其中

XX：为以ASCII 码为单位的屏幕行坐标值，取值范围00 到0F、04 到13、00 到13

YY：为以ASCII 码为单位的屏幕列坐标值，取值范围00 到1F、00 到3F、00 到4F

AS：坐标位置上要显示的ASCII 字符码

显示8X16 ASCII 字符

命令格式：F9 XX YY AS

该命令为4 字节命令（最大执行时间为1.0 毫秒，Ts2=1.0mS），其中XX：为以ASCII 码为单位的屏幕行坐标值，取值范围00 到0F、04 到13、00 到13

YY：为以ASCII 码为单位的屏幕列坐标值，取值范围00 到1F、00 到3F、00 到4F

AS：坐标位置上要显示的ASCII 字符码。

4实验设计思路

实验设计整体思路为先单独设计霍尔电流传感器模块、语音录放模块、LCD显示模块正常运行，然后先进行霍尔电流传感器模块与语音录放模块的整合，霍尔电流传感器模块与LCD显示模块的两两整合，最后把三个模块整合到一起。

4.1霍尔电流传感器模块与语音录放模块的整合

通过汇编程序和模块间电路的连接，把霍尔电流传感器模块的Uout与实验箱的IN接口连接，与之对应的OUT接口接到语音录放模块中的PLAY接口上。汇编程序中把报警信号的输出取反后作为语音录放模块PLAY的输入，实现语音录放模块与霍尔电流传感器模块报警灯同时工作。

4.2霍尔电流传感器模块与LCD显示模块的整合

通过汇编程序和模块间电路的连接，把霍尔电流传感器模块的Uout接到LCD显

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示模块的BUSY接口上，作为触发显示器显示内容动作的信号。显示的内容存放在8255的储存器中，在需要显示时，即BUSY为高，REQ为低时，LCD显示器显示预先存入的内容，实现显示报警功能。

4.3霍尔电流传感器模块、语音录放模块、LCD显示模块的整合

在霍尔电流传感器模块与LCD显示模块的整合的基础上加入语音录放模块，汇编程序中在前二者整合的基础上在程序结束前加入语音报警模块的功能代码，实现三者的整合，由于时间问题，我们还没有进行三者的整合，理论上进行了相关分析，在LCD显示模块与语音录放模块的兼容问题上仍存在一些问题。

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5程序流程

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6程序清单

6.1霍尔电流传感器模块整合语音报警模块

; HALL.ASM

CON0809 EQU 04D0H；数码管地址分配芯片

CON8279 EQU 0492H；锁存器

DAT8279 EQU 0490H

ASSUME CS:CODE

CODE SEGMENT PUBLIC

ORG 100H；定义初始地址

START: JMP START1

SEGCOD

DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H； 定义segcod段“0-F”

START1: MOV DX,CON0809

MOV AX,34H

OUT DX,AX；初始化CON0809

WAIT: MOV CX,10H；等待

WAIT1: NOP

NOP

LOOP WAIT1

MOV DX,CON0809

IN AX,DX

AND AX, 0FFH

MOV BX, AX

NOP

DISP: MOV DI, OFFSET SEGCOD；取偏移地址

MOV AX,08H；选择数码管

MOV DX, CON8279

OUT DX,AX

MOV DX,DAT8279；将DAT8279的内容放到DX中显示

PUSH BX

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AND BX,0F0H；取高四位

MOV CL,4

SHR BX,CL；右移四位

ADD DI,BX

MOV AL,CS:[DI]；段超越

MOV AH,0

OUT DX,AX；显示电流值的第一位

NOP

NOP

MOV DI,OFFSET SEGCOD

POP BX

AND BX,0FH

ADD DI,BX

MOV AL,CS:[DI]

MOV AH,0

OUT DX,AX；显示电流值的第二位

DELAY: MOV CX,03FFFH

DELAY1: NOP

NOP

LOOP DELAY1 MOV DX,04A0H; 74LS244地址

IN AL,DX; 读输入开关量

NOT AL

MOV DX,04B0H ;74LS273地址 OUT DX,AL

JMP START1

CODE ENDS

END START

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6.2霍尔电流传感器模块整合LCD显示模块

; HALL.ASM

CON0809 EQU 04D0H

CON8279 EQU 0492H

DAT8279 EQU 0490H

ASSUME CS:CODE

CODE SEGMENT PUBLIC

ORG 100H

START: JMP START1

SEGCOD

DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H START1: MOV DX,CON0809

MOV AX,34H

OUT DX,AX

WAIT: MOV CX,10H

WAIT1: NOP

NOP

LOOP WAIT1

MOV DX,CON0809

IN AX,DX

AND AX, 0FFH

MOV BX, AX

NOP

DISP: MOV DI, OFFSET SEGCOD

MOV AX,08H

MOV DX, CON8279

OUT DX,AX

;mov ax,90h

;mov dx,con8279

;out dx,ax

MOV DX,DAT8279

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PUSH BX

AND BX,0F0H

MOV CL,4

SHR BX,CL

ADD DI,BX

MOV AL,CS:[DI]

MOV AH,0

OUT DX,AX

NOP

NOP

MOV DI,OFFSET SEGCOD

POP BX

AND BX,0FH

ADD DI,BX

MOV AL,CS:[DI]

MOV AH,0

OUT DX,AX

DELAY: MOV CX,03FFFH

DELAY1: NOP

NOP

LOOP DELAY1

mov dx, 04a6h

mov ax, 88h

out dx, ax

mov ax, 70h

out dx, ax

mov al, 0f4h

call comd

call delay2

start1: mov si,offset[table]

mov cx, 60

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wr1: mov dx, 04a4h

in ax, dx

and ax, 80h

jnz wr1

mov al, [si]

call comd

inc si

loop wr1

call delay2

ok: jmp start1

delay2: mov cx,1000h

dlyb: loop dlyb

ret

comd: mov dx, 04a0h

out dx, al

mov dx, 04a6h

mov ax, 71h

out dx, ax

mon: mov dx, 04a4h

in ax, dx

and ax, 80h

jz mon

mov dx, 04a6h

mov ax, 70h

out dx ,ax

ret

table: DB

code ends

end start

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7实验现象及说明

7.1霍尔电流传感器模块

图7.1 霍尔电流传感器模块连线

霍尔电流传感器模块通过排针插接在实验箱上，JP4选择*10档，JP1跳线全部短接，调节GAIN电位器，使Vout/Vin=10,Vzero=0。Iin 接+5V，IOUT 接DIC，VOUT 接0809 模块ADIN0，CS0809 选CS3。调节GAIN电位器，数码管显示电流数值改变，当电流值超出阈值时，alarm报警灯变亮；返现调节GAIN电位器，电流值减小，低于阈值时alarm报警灯熄灭。

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7.2语音录放模块

图7.2 语音录放模块连线

将语音录放模块通过排针插接到实验箱上，由于语音录放模块不会应用8255模块，故可以插接在下方的插孔中，预留上面的插孔给霍尔电流传感器模块。实验箱上CS244 接到片选CS0。CS273 接到片选CS1。的输入IN0—IN1 接到实验箱上拨码开关的输出k7 和k8。273 的输出O0—O1 到ISD1700 语音模块上的REC 和PLAY。将k7置低开始录音，k7置高停止录音。将k8置低，1秒后置高，实现播放录音功能。

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7.3LCD显示模块

图7.3LCD显示模块连线

8255 的PA0~PA7 接A/D PORT 单元的DB0~DB7; 8255 的PC7 接A/D PORT 单元的BUSY; 8255 的PC0 接A/D PORT 单元的REQ; 8255CS 接CS0。

7.4霍尔电流传感器模块与语音录放模块整合

图7.4 霍尔电流传感器模块与语音录放模块整合

与各模块单独运行不同的是霍尔电流传感器模块的Uout接到实验箱的ino上，out0接到语音录放模块的PLAY上，语音录放模块可以不接录音线。当调节电流值超出阈值时，霍尔电流传感器模块的alarm灯亮，语音模块开始工作，二者同时报警。当调节电流值小于阈值时，霍尔电流传感器模块的alarm灯灭，语音模块停止报警。

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7.5霍尔电流传感器模块与LCD显示模块整合

图7.5 霍尔电流传感器模块与LCD显示模块整合

霍尔电流传感器模块接线照常，Uout接到LCD显示模块的BUSY上，LCD显示模块接线照常。调节电位器，当电流值超出阈值时alarm报警灯亮，LCD显示屏显示内容，但是LCD所显示内容并不是预先设置在程序里的“warning！”。此问题由于时间原因没有解决。电流值减小到阈值以下，LCD显示屏不显示内容。

8小组中主要承担的任务

我们三个的工作可以说分工并不是特别明确，有问题大家一起解决。程序方面都有贡献，大家一起研读程序，有问题互相帮忙。我做的最多的应该是连接电路，调节电路。

9总结及心得体会

在设计之初，我们三个都很迷茫，对于硬件及软件程序都不是很了解，在长达两天的实验和之前对指导书的研读下，我们终于完成了任务，而且还多增加了一个LCD显示模块。虽然不能说是做的很完美但是毕竟我们努力了，从开始的无从下手到最后完成试验任务，我们从中学到了很多，锻炼了动手动脑能力，而且我们三个人的配合也比较默契，合作十分愉快。我觉得这是把课堂上学到的理论知识用于实践的第一步，以后的工作中我们还有很多需要这样努力实践的。通过课程

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设计，我们温习了微机原理的理论知识，学会了如何写一份正式的报告，可以说受益匪浅。霍尔电流传感器会受到温度的影响是电流值增大，通过语音报警和LCD显示报警可以避免很多事故的发生，这种设计是非常实用并且是有必要的。

参考文献

[1]董洁，微机原理实验设计说明，2013

[2]王忠民，王钰，王晓婕编著，微型计算机原理，西安电子科技大学出版社，2007

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