溫度測控系統(tǒng)方案

德州學(xué)院微機(jī)原理課程設(shè)計論文題目：基于8086溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)班級：09電子信息工程本科小組成員：訾安琪200900802038200900802041孫圓芳200900802079指導(dǎo)老師：王春玲完成時間：2018年6月26日目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 1前言 11方案比較及論證 12 整 體 方案 22.1溫度控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 22.2系統(tǒng)擴(kuò)展接口的選擇 22.3溫度傳感器與A\D轉(zhuǎn)換器的選擇 22.4顯示接口芯片 2\o"CurrentDocument"3單元模塊設(shè)計 23.1 溫 度 控制 23.2溫度測試 33.3ADC0809與8255的連接模塊 33.4微處理器模塊 43.5顯示功能模塊 5\o"CurrentDocument"4系統(tǒng)工作原理及軟件設(shè)計 74.1系統(tǒng)工作原理 74.2系統(tǒng)流程圖 7\o"CurrentDocument"5總電路原理圖及系統(tǒng)調(diào)試 95.1電路原理圖 95.2系統(tǒng)調(diào)試 9\o"CurrentDocument"總結(jié) 10參考文獻(xiàn) ..11基于8086溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計摘要該課程主要運用微機(jī)原理理論知識設(shè)計出基于8086微處理器的溫度測控系統(tǒng)，在溫度處理方面采用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)，并運用CPU把溫度值穩(wěn)定在預(yù)設(shè)溫度。當(dāng)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時系統(tǒng)啟動電加熱器，當(dāng)這個溫度高于預(yù)設(shè)溫度值時斷開電加熱器。該系統(tǒng)把理論和實驗良好的結(jié)合，取得了較為滿意的控制效果?？蓱?yīng)用在一些精度要求不太高的系統(tǒng)中。而且該實驗操作系統(tǒng)靈活簡便，控制操作簡單。【關(guān)鍵詞】控制系統(tǒng)溫度傳感器A/D轉(zhuǎn)換器8086微處理器刖言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器8086在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，由于它具有極好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運算精度。溫度控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、工程建設(shè)及日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，微機(jī)測控系統(tǒng)的發(fā)展非常迅速，應(yīng)用也極為廣泛，它由于體積小、功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點，使其在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能儀器無論是在測量的準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、應(yīng)用功能等方面或在解決測試技術(shù)問題的深度及廣度方面都有了巨大的發(fā)展。隨著大規(guī)模集成電路及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在測試技術(shù)方面的廣泛運用，智能儀器有了更大的發(fā)展。溫度測試儀器的智能化已是現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的主流方向。1方案比較及論證方案一：采用伯電阻溫度傳感器的電阻與溫度的關(guān)系是非線性的，用電橋?qū)崿F(xiàn)溫度升高引起的電阻變化對應(yīng)于電壓的變化。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后，送入鎖存器鎖存，在經(jīng)譯碼器輸出后，再在數(shù)碼管上顯示，由于74LS373具有鎖存功能就能實現(xiàn)四位的溫度顯示。由于伯電阻與溫度的關(guān)系是非線性的，因此輸出的結(jié)果測試精度較低，并且不能達(dá)到我們對溫度控制的要求。方案一：設(shè)計一種溫度控制方法將溫度控制到某一設(shè)定值，并保持穩(wěn)定。同時還可以根據(jù)實際需要重新設(shè)置溫度并進(jìn)行重新控制調(diào)節(jié)，使溫度達(dá)到一新的設(shè)定值，并保持穩(wěn)定。這里的重新設(shè)置和控制可以進(jìn)行無限多次，當(dāng)然這個設(shè)置值得在某一最大值范圍之內(nèi)，這里把最大值設(shè)為68°C。當(dāng)設(shè)置溫度大于68°C時，系統(tǒng)就會報錯并退出系統(tǒng)。本設(shè)計選用方案二2整體方案2.1溫度控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)溫度信息由溫度傳感器測量并轉(zhuǎn)換成微安級的電流信號，經(jīng)過運算放大電路將溫度傳感器輸出的小信號進(jìn)行跟隨放大，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器<ADC0809)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入主機(jī)。數(shù)據(jù)經(jīng)過標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，一方面通過數(shù)碼管將溫度顯示出來；另一方面，將該溫度值與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，調(diào)整電加熱爐的開通情況，從而控制溫度。在斷開電加熱器，溫度仍然異常，報警器發(fā)出聲音報警，提示采取相應(yīng)的調(diào)整措施。其溫度控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示：圖2-1溫度控制系統(tǒng)的原理框圖2.2系統(tǒng)擴(kuò)展接口的選擇本次設(shè)計采用的是8086微處理器，選擇8255A可編程并行接口作為系統(tǒng)的擴(kuò)展接口，8255A的通用性強(qiáng)，適應(yīng)靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。2.3溫度傳感器與A\D轉(zhuǎn)換器的選擇本系統(tǒng)選用溫度傳感器AD590構(gòu)成測溫系統(tǒng)。AD590是一種電壓輸入、電流輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍為-55°C~150^，非線性誤差在土0。30°C，其輸出電流與溫度成正比，溫度沒升高1K<K為開爾文溫度)，輸出電流就增加1uA。其輸出電流I=(273+T>uA。本設(shè)計中串聯(lián)電阻的阻值選用2KQ，所以輸出電壓V+=(2730+10T>MV.另外，為滿足系統(tǒng)輸入模擬量進(jìn)行處理的功能，對其再擴(kuò)展一片ADC0809，以進(jìn)行模擬一數(shù)字量轉(zhuǎn)化。2.4顯示接口芯片為滿足本次設(shè)計溫度顯示的需要，我們選擇了8279芯片，INTEL8279芯片是一種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，單個芯片就能完成鍵盤鍵入和LED顯示控制兩種功能。3單元模塊設(shè)計3.1溫度控制當(dāng)PC6為高電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，向加熱系統(tǒng)輸出12V電壓加熱；反之，

輸入低電平，三極管截止，繼電器斷開，停止加熱。二極管的作用是吸收繼電器端開時產(chǎn)生輸入低電平，的浪涌電壓。如圖3-1所示。圖3-1如圖3-1所示。圖3-1溫度控制電路A\D590輸出的電流：I=<273+T)uA(T為攝氏溫度>。輸出電壓接A\D轉(zhuǎn)換器，那么A\D轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線性比例的關(guān)系。如圖3-2。3.3 ADC0809與8255的連接模塊ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模一數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。連接圖如圖3-3所示:

'^lOOKO — ZSSi—I i—I i—iDOPADD1PAID2PA2D3PASD4PA4D5PA5DfiPA6D7PA7-：'^lOOKO — ZSSi—I i—I i—iDOPADD1PAID2PA2D3PASD4PA4D5PA5DfiPA6D7PA7-：RDPEOWRPBiAOPB2AlPBSRESETPE4CSPE。PBfiPB7PCOPCIPC2PC我PC4PC5PCSPC?：ADC0809TQQVSS.HQQM仕33+宣QM0L-寸-■■'iKiVi3^.H=!i—ii—ii—i i—ii—i「""1i.■■!圖3-3ADC0809與8255的連接圖l?"l1—1寸i心心寸「門z 女lq3.4微處理器模塊8255A并行I\O接口模塊：8255A芯片內(nèi)包含有3個8位的端口，它們是A口，B口和C口。這3個端口均可作為CPU與外設(shè)通訊時的緩沖器或鎖存器，當(dāng)需要“狀態(tài)”或“聯(lián)絡(luò)”信號時，C口可以提供，此時，將C口的高4位為A口所用，C口的低4位為B口所用。3個端口通過各自的輸入/輸出線與外設(shè)聯(lián)系。8086CPU的編程結(jié)構(gòu)：是指從程序員和使用者的角度看到的結(jié)構(gòu)，亦可稱為功能結(jié)構(gòu)。從功能上來看，8086CPU可分為兩部分，即總線接口部件BIU<BusInterfaceUnit）和執(zhí)行部件EU<ExecutionUnit）。8086CPU的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：

AHALBLCHCLHHHLSPBPSIinAHALBLCHCLHHHLSPBPSIinJ__b7卜16位,圖3-48086的可編程外設(shè)接口電路:行件制路執(zhí)部控電1J,TT-I—'8086CPU的編程結(jié)構(gòu)圖8255的數(shù)據(jù)口D0-D7與CPU的6根控制線相連接，控制8255A內(nèi)部的各種操作。控制線RESET用來使8255A復(fù)位。CS和地址線A1及A0用于芯片選3.5顯示功能模塊8279的功能介紹邏輯符號如圖3-6所示。它用于8085、MCS-51系統(tǒng)。它最多可外接8X8的鍵盤及16X8的七段數(shù)碼顯示器。oR1)TR9D22KIN4007Q190132R19￡3c110524oR1)TR9D22KIN4007Q190132R19￡3c110524917651432625272teserklcOAscDRRwQR!oatuoiatuo2ATUO3a^uonBD1BD2EDoadd也DsbDtbd9B827OBTUO2lr1BTU0TBTUn3ls2LS圖3-68279的邏輯符號通過控制管腳a、b、c、d、e、f、g、dp的電平即可獲得所需的符號顯示。顯示器的工作方式有兩種，一種是靜態(tài)顯示：當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。另一種事本次設(shè)計中采用的動態(tài)顯示方式：所謂動態(tài)顯示即一位一位輪流的點亮3 4各位顯示器，對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。但由于時間間隔很小，我們就可以看到完整的顯示了。顯示電路如圖3-7所示：4系統(tǒng)工作原理及軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)工作原理本設(shè)計的目的是以8086微處理器為控制器，將溫度傳感器輸出的小信號經(jīng)過放大和低通濾波后，送至A/D轉(zhuǎn)換器；微控制器實時采集、顯示溫度值〈要求以攝氏度顯示），同時系統(tǒng)還應(yīng)可設(shè)定、控制溫度值，使系統(tǒng)工作在設(shè)定溫度。4.2系統(tǒng)流程圖1.主程序通過開始界面，顯示提示信息，調(diào)用溫度子程序，設(shè)置溫度。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集A\D值并求其平均值。調(diào)用BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值；調(diào)用顯示子程序，如果溫度高于實際溫度，就加熱，反之撥動開關(guān)關(guān)閉，停止加熱。在此過程中，還可以重復(fù)設(shè)置溫度值。其流程圖如圖4-1所示。圖4-1主程序流程圖2.BCD碼轉(zhuǎn)換子程序設(shè)定溫度為0攝氏度時變換放大電路送出的模擬量為0.0V，此時A/D輸出的數(shù)字量為00H；溫度為68.5°C時變換器送出對應(yīng)電壓4.98V，此時A/D輸出的數(shù)字量為FFH,

即每0.3°C對應(yīng)1LSB的變化量，對應(yīng)電壓值為19.5mV。其流程圖如圖4-2所示。圖4-2BCD圖4-2BCD碼轉(zhuǎn)換子程序圖55總電路原理圖及系統(tǒng)調(diào)試5.1電路原理圖日.日.日.日.日.日.圖5-1電路原理圖5.2系統(tǒng)調(diào)試我們的實驗調(diào)試軟件運行于DOC環(huán)境下，其步驟如下：一、 根據(jù)硬件圖和原理圖連接好線路。二、 在PC機(jī)上敲入程序，并對其進(jìn)行的查錯，編譯，連接，最后生成可執(zhí)行文件。三、 接上電源，敲入可執(zhí)行文件的文件名，系統(tǒng)就開始了工作過程。1） 這是DOC屏幕上會出現(xiàn)的一些提示信息，如’ENTERANYKEYTOBEGIN!’’***LETPA0=0TOADJUSTTHETEMPERATUREVALUE!***’’***LETPA0=1TOINPUTANEWTEMPERATUREVALUE!***’這里后兩條只作注釋用。2） 然后敲任意一個鍵，系統(tǒng)就開始進(jìn)行溫度測量和顯示，屏幕上就會顯示’INPUTTHETEMPERATURE：’在這一條信息之后敲入一溫度值。注意這里敲入的溫度值不能大于68攝氏度，否則屏幕將會顯示’INPUTVALUEERROR!’并返回DOC?！匆院笾匦略O(shè)定溫度時也是如此）3） 在正常情況下，敲入設(shè)定溫度后系統(tǒng)就開始進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，當(dāng)實際溫度小魚設(shè)定值時，系統(tǒng)就開始進(jìn)行加熱，如果不加改變，它就會加熱一直穩(wěn)定到設(shè)定的溫度值；如果這是想重新設(shè)置一溫度，只要把8255的PA0讀取撥動開關(guān)撥到1，屏幕上就會顯示：‘INPUTANEWTEMPERATURE:’這里又得注意一下，在敲入一個新的設(shè)定溫度之前，得先把PA0讀取撥動開關(guān)撥到0，否則，在敲完設(shè)定溫度之后，屏幕上又會顯示同樣一條信息。因為它是根據(jù)PA0是0還是1來決定是去重新輸入設(shè)定溫度還是去調(diào)節(jié)溫度。如果不先把PA0撥為0，它就是一直讓你輸入?yún)s不進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，這里溫度值的設(shè)定的次數(shù)沒有限制?？偨Y(jié)本設(shè)計采用的單片機(jī)是作為現(xiàn)代工業(yè)中最常用的集成芯片。具有體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點，通過軟件邏輯控制實現(xiàn)對溫度的控制和調(diào)節(jié)。本文的溫度控制系統(tǒng)，只是單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例。本設(shè)計中應(yīng)用了許多單片機(jī)芯片和單片機(jī)常用的外部設(shè)，單片機(jī)芯片如：ADC0809，8255等。單片機(jī)外部設(shè)備如：溫度檢測元件AD590，鍵盤和顯示系統(tǒng)中的LED顯示器等。在一學(xué)期微機(jī)課程中的學(xué)習(xí)及老師孜孜不倦的專業(yè)講解中，我們學(xué)到了很多新知識，也發(fā)現(xiàn)了自身存在許足，專業(yè)知識存在諸多漏洞，看