定时中断与数据采集实验.docx
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定时中断与数据采集实验
实验1定时中断与数据采集实验
1.1实验目的
1掌握定时器/计数器8254的工作原理与编程。
2熟悉中断控制器8259A的工作原理与使用方法。
3掌握硬件中断程序设计的原理与编程方法。
4掌握A/D、D/A转换器的使用与数据采集的方法。
5掌握建立磁盘数据文件的方法。
6掌握TC绘制曲线的方法和技巧。
1.2实验设备
1具有ISA总线插槽和USB接口的PC系列微型计算机，操作系统使用DOS或Windows98,装有TurboC2.0，DosBox。
2超低频信号发生器。
3超低频示波器。
1.3实验要求
程序运行前，配置数据文件（包括中断服务的时间间隔T，中断服务次数N，坐标系在屏幕上的位置，横（时间）纵（幅度）坐标显示范围及刻度等）。
运行后，首先，在屏幕上设定位置绘制坐标系，然后每间隔指定的时间生成设定的正弦曲线上的一个点，保存到指定数据文件并绘制在坐标系里，超过横坐标显示范围后，会滚动显示，显示N个点后，则曲线停止，如果N=0，则会无限显示下去，直到在键盘上按下指定的按键，才停止显示。
停止显示后，按指定键程序结束运行。
同时，将从A/D通道上采集到的数据通过D/A输出，在示波器上显示相应的波形曲线。
具体要求如下：
1横坐标标注为时间，纵坐标标注为幅度。
2曲线动态显示
3配置文件如有错误要能提示，不会造成程序运行报系统错误。
4编程时要尽量把具有独立功能的代码写成子程序。
4注意变量的命名要清晰，代码的注释要丰富。
5后面的数据采集要在此程序基础上编程、添加代码，注意程序的结构。
1.4设计前的分析和计算
对通道0进行操作需要对8254定时/计数器的控制字写入36H。
进行读写操作时，先读写低8位字节，再读写高8位字节，通道0工作在方式3，即方波发生器（分频器方式）。
方波的频率为1.193MHz/65536
18.2Hz，方波周期约为838ns，即8254定时器每隔838ns记一个数。
对于实验要求的Nms，此时此时计数初值为Nms/838ns=1193*N，考虑到1193*N可能超出计数器的最大计数值65536，若1.193*N小于65536，则直接设置8254计数器的初始值为需要的计数值1193*N，需要将这个计数初值转换成十六进制数。
若1193*N大于65536，首先将计数器初始值设置为1193*N和65536的余数，计满余数对应的时间，之后再计数m=1193*N/65536次，计数初值设置为0即可。
采用这样的设计方式，实现了对于任意给定时间间隔的计数。
图形的绘制：
显示器的屏幕是不能够直接进行绘图的。
因此绘图之前需要将屏幕转换为可绘图的格式，而且注意绘图模式下的屏幕坐标是以像素为单位，而二维的屏幕绘图模式，左上角是原点，向右是X轴正半轴，向下时Y轴正半轴。
要在图形坐标下的绘制转换为屏幕像素坐标下的形式才行。
数据文件的创建和数据保存：
首先在主程序中创建一个只写的文本文件，然后在采集到一个数据后将该数据的数字量和对应的电压等信息用fprintf（）函数写入文件。
在退出程序时关闭数据文件。
1.6实验程序
#include
#include
#include
#include
doubleTimeInterval;
intEndStroke;
intCurInterruptTimes;
longintCurInterruptNum;
longintInterruptNum;
intLongCount;
unsignedcharL8;
unsignedcharH8;
intIWXMin,IWXMax,IWYMin,IWYMax;/*RegionofScreenPixel*/
doubleDXMin,DXMax,DYMin,DYMax;/*Regionofrealvalue*/
doubleDXStep,DYStep;/*StepofGrid*/
doubleDReferenceLine;/*realvalueofReferenceLine*/
intIGrid;/*1:
DrawGrid;0:
Don'tdrawgrid*/
intIsShowRealData;/*Doesshowtherealdata,1:
showrealdata;0:
simulatedata*/
FILE*fp;
intLastWDotX,LastWDotY;
voidinterrupt（*oldint8）（void）;
voidinterruptmyint8（void）;
voidCalculateInterruptPara（doubleDTimeInterval,int*ILongCount,unsignedchar*CL8,unsignedchar*CH8）;
voidSetupTimerInterrupt（void）;
voidRestoreTimerInterrupt（void）;
voidReadSetupFromFile（void）;
voidReadSetupFromFile（void）;
voidProcess（）;
//获得屏幕X坐标
intGetScreenX（doubleRealX,intWXMin,intWXMax,doubleXMin,doubleXMax）
{
intWX=（WXMax-WXMin）/（XMax-XMin）*（RealX-XMin）+WXMin;
returnWX;
}
//获得屏幕Y坐标
intGetScreenY（doubleRealY,intWYMin,intWYMax,doubleYMin,doubleYMax）
{
intWY=WYMax-（WYMax-WYMin）/（YMax-YMin）*（RealY-YMin）;
returnWY;
}
//计算定时器间隔
intGetInterval（doubleRealInterval,intWRegion,doubleRegion）
{
intInterval=WRegion/Region*RealInterval;
returnInterval;
}
//绘制坐标系
voidDrawCoordinate（intWXMin,intWXMax,intWYMin,intWYMax,doubleXMin,doubleXMax,doubleYMin,doubleYMax,doubleXStep,doubleYStep,doubleRefLine,intGrid）
{
charLabel[10];
intWYRefLine;
intWDot;
doubleDot;
inti;
/*DrawFrame*/
line（WXMin,WYMin,WXMax,WYMin）;/*top*/
line（WXMin,WYMin,WXMin,WYMax）;/*left*/
line（WXMin,WYMax,WXMax,WYMax）;/*Bottom*/
line（WXMax,WYMin,WXMax,WYMax）;/*right*/
/*DrawReferenceLine*/
WYRefLine=GetScreenY（RefLine,WYMin,WYMax,YMin,YMax）;
setcolor
（1）;
setlinestyle（0,0,3）;
line（WXMin-25,WYRefLine,WXMax+25,WYRefLine）;
line（WXMax+25,WYRefLine,WXMax,WYRefLine-13）;
line（WXMax+25,WYRefLine,WXMax,WYRefLine+13）;
line（WXMin,WYMax+25,WXMin,WYMin-15）;
line（WXMin,WYMin-15,WXMin-13,WYMin+5）;
line（WXMin,WYMin-15,WXMin+13,WYMin+5）;
gcvt（RefLine,5,Label）;
setcolor（63）;
setlinestyle（0,0,1）;
settextstyle（0,0,1）;
outtextxy（WXMin-20,WYRefLine-2,Label）;
/*DrawXStep*/
i=0;
while
（1）
{
Dot=XMin+i*XStep;
WDot=GetScreenX（Dot,WXMin,WXMax,XMin,XMax）;
if（WDot>WXMax）
{
break;
}
if（Grid==1）
{
line（WDot,WYMin,WDot,WYMax）;
}
else
{
line（WDot,WYMax,WDot,WYMax-5）;
}
gcvt（Dot,5,Label）;
outtextxy（WDot-5,WYMax+8,Label）;
i++;
}
/*DrawyStep*/
i=0;
while
（1）
{
Dot=YMin+i*YStep;
WDot=GetScreenY（Dot,WYMin,WYMax,YMin,YMax）;
if（WDot{
break;
}
if（Grid==1）
{
line（WXMin,WDot,WXMax,WDot）;
}
else
{
line（WXMin,WDot,WXMin+5,WDot）;
}
gcvt（Dot,5,Label）;
if（Dot<0）
{
outtextxy（WXMin-30,WDot-2,Label）;
}
else
{
outtextxy（WXMin-20,WDot-2,Label）;
}
i++;
}
}
voidInitiateGraphic（void）
{
intDriver=DETECT,Mode;
initgraph（&Driver,&Mode,""）;
setbkcolor
（2）;
}
//读取配置
voidReadSetupFromFile（void）
{
FILE*fp1;
fp1=fopen（"Setup.txt","r"）;
fscanf（fp1,"%d,%d,%d,%d\n",&IWXMin,&IWXMax,&IWYMin,&IWYMax）;
fscanf（fp1,"%le,%le,%le,%le\n",&DXMin,&DXMax,&DYMin,&DYMax）;
fscanf（fp1,"%le,%le\n",&DXStep,&DYStep）;
fscanf（fp1,"%le\n",&DReferenceLine）;
fscanf（fp1,"%d\n",&IGrid）;
fscanf（fp1,"%d\n",&IsShowRealData）;
fclose（fp1）;
}
//计算中断定时器初值
voidCalculateInterruptPara（doubleDTimeInterval,int*ILongCount,unsignedchar*CL8,unsignedchar*CH8）
{
doubleTotalCounter=DTimeInterval*1193;
intResidue;
*ILongCount=TotalCounter/65536;
Residue=TotalCounter-65536*（*ILongCount）;
*CH8=Residue>>8;
*CL8=Residue&0x0FF;
}
//设置定时器中断和初值
voidSetupTimerInterrupt（void）
{
/*StartInterrupt*/
disable（）;
oldint8=getvect（0x08）;
outportb（0x43,0x36）;
outportb（0x40,L8）;
outportb（0x40,H8）;
setvect（0x08,myint8）;
enable（）;
}
//恢复原始中断映射
voidRestoreTimerInterrupt（void）
{
disable（）;
outportb（0x40,0x00）;
outportb（0x40,0x00）;
setvect（0x08,oldint8）;
enable（）;
}
//中断程序核心任务，完成数据采集，曲线显示，数据存储和D/A输出，在中断服务程序中调用
voidProcess（）
{
intIndex,IData;
doubleDData;
intADDA;
doubleDealedData;
doubleRealTime;
doubleXRegion;
intWDotX,WDotY;
intWDotZero;
Index=CurInterruptNum;
RealTime=CurInterruptNum*TimeInterval/1000.0;
if（IsShowRealData==1）
{
outportb（0x280,0x00）;
do
{;
}while（!
（inportb（0x285）&0x80））;
IData=inportb（0x281）|（（inportb（0x282）&0x0f）<<8）;/*A/D*/
DData=5-（4095-IData）*10.0/（pow（2,12））;
ADDA=（DealedData-（-5））*pow（2,12）/10;/*D/A*/
outportb（0x283,（ADDA&0x00ff））;
outportb（0x284,（（ADDA>>8）&0x0f））;
}
elseif（IsShowRealData==0）
{
IData=Index%10;
DData=50*sin（0.1*Index）;
}
fprintf（fp,"%d\t%d\t%le\t%le\n",Index,IData,RealTime,DData）;
if（RealTime>DXMax）
{
XRegion=DXMax-DXMin;
DXMin=DXMax;
DXMax=DXMin+XRegion;
cleardevice（）;
DrawCoordinate（IWXMin,IWXMax,IWYMin,IWYMax,DXMin,DXMax,DYMin,DYMax,DXStep,DYStep,DReferenceLine,IGrid）;
LastWDotX=IWXMin-1;
}
if（RealTime<=DXMax）
{
WDotX=GetScreenX（RealTime,IWXMin,IWXMax,DXMin,DXMax）;
WDotY=GetScreenY（DData,IWYMin,IWYMax,DYMin,DYMax）;
setcolor（4）;
setlinestyle（0,0,3）;
if（LastWDotX{
if（LastWDotX!
=0）
{
WDotZero=LastWDotY+（WDotY-LastWDotY）*（IWXMin-WDotX）/（WDotX-LastWDotX）;
line（IWXMin,WDotZero,WDotX,WDotY）;
}
else
{
line（WDotX,WDotY,WDotX,WDotY）;
}
}
else
{
line（WDotX,WDotY,LastWDotX,LastWDotY）;
}
LastWDotX=WDotX;LastWDotY=WDotY;
setcolor（63）;
setlinestyle（0,0,1）;
}
}
//定时器中断服务程序
voidinterruptmyint8（void）
{
if（kbhit（））
{
EndStroke=bioskey（0）;
}
if（LongCount==0）
{
Process（）;
CurInterruptNum++;
}
elseif（LongCount>0）
{
CurInterruptTimes++;
outportb（0x40,0x00）;
outportb（0x40,0x00）;
if（CurInterruptTimes<=LongCount）
{
;
}
elseif（CurInterruptTimes==（LongCount+1））
{
outportb（0x40,L8）;
outportb（0x40,H8）;
Process（）;
CurInterruptTimes=0;
CurInterruptNum++;
}
}
outportb（0x20,0x20）;
}
voidmain（）
{
char*DataFileName;
DataFileName=（char*）malloc（sizeof（char）*100）;
printf（"PleaseEntertheIntervaloftheinterrupt:
\n"）;
scanf（"%le",&TimeInterval）;
printf（"Pleaseinputthetimesofinterrupt:
\n"）;
scanf（"%d",&InterruptNum）;
printf（"Pleaseenterthenameofdatafile:
\n"）;
scanf（"%s",DataFileName）;
fp=fopen（DataFileName,"w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"can'topenthedatafile%s",DataFileName）;
return;
}
CalculateInterruptPara（TimeInterval,&LongCount,&L8,&H8）;
CurInterruptNum=0;
CurInterruptTimes=0;
InitiateGraphic（）;
ReadSetupFromFile（）;
DrawCoordinate（IWXMin,IWXMax,IWYMin,IWYMax,DXMin,DXMax,DYMin,DYMax,DXStep,DYStep,DReferenceLine,IGrid）;
SetupTimerInterrupt（）;
while
（1）
{//以下是处理退出机制
if（InterruptNum==0）
{
if（EndStroke==11875）
{
break;
}
}
elseif（InterruptNum<0）
{
InterruptNum=-InterruptNum;
}
else
{
if（CurInterruptNum{
if（EndStroke==11875）
{
break;
}
}
elseif（CurInterruptNum==InterruptNum）
{
break;
}
}
}
RestoreTimerInterrupt（）;
fclose（fp）;
free（DataFileName）;
closegraph（）;
getch（）;
}
1.7实验运行结果和调试分析
图1定时中断和数据采集实验结果图
从上图可以得出，信号的输出能够真实反映实时采集的信号，当输入信号的幅值和频率都发生变化时，输出的信号也跟随着进行平滑地变化。
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