温度测控系统方案(最终版)

1、个人资料整理仅限学习使用德州学院微机原理课程设计论文题目：基于8086 温度测控系统的设计专业班级： 09 电子信息工程本科小组成员 :訾安琪 200900802038张娜 200900802041孙圆芳 200900802079指导老师：王春玲完成时间： 2018 年 6 月 26 日目录摘要1前言11 方案比较及论证.12整体方案.22.122.2.22.3AD.22.423 单元模块设计. 23.1.23.233.3 ADC0809 8255.33.443.554 系统工作原理及软件设计.74.1.74.2.75 总电路原理图及系统调试.95.1.95.2.9总结10参考文献.11个人资

2、料整理仅限学习使用基于 8086 温度测控系统的设计摘 要该课程主要运用微机原理理论知识设计出基于 8086 微处理器的温度测控系统，在温度处理方面采用温度传感器 AD590 采集温度数据，并运用 CPU 把温度值稳定在预设温度。当温度低于预设温度值时系统启动电加热器，当这个温度高于预设温度值时断开电加热器。该系统把理论和实验良好的结合，取得了较为满意的控制效果。可应用在一些精度要求不太高的系统中。而且该实验操作系统灵活简便，控制操作简单。【关键词】 控制系统温度传感器A/D转换器8086微处理器前言随着电子技术的发展，微处理器8086 在工业控制系统诸多领域得到了广泛的应用, 由于它具有极好

3、的稳定性，更快和更准确的运算精度。温度控制系统在现代工业设计、工程建设及日常生活中的应用越来越广泛。目前，微机测控系统的发展非常迅速，应用也极为广泛，它由于体积小、功能强、性能稳定、价格低廉等优点，使其在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。在此基础上发展起来的智能仪器无论是在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、应用功能等方面或在解决测试技术问题的深度及广度方面都有了巨大的发展。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛运用，智能仪器有了更大的发展。温度测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。1 方案比较及论证方案一：采用铂电阻温度传感器的电阻

4、与温度的关系是非线性的，用电桥实现温度升高引起的电阻变化对应于电压的变化。经 A/D 转换器后，送入锁存器锁存，在经译码器输出后，再在数码管上显示，由于 74LS373具有锁存功能就能实现四位的温度显示。由于铂电阻与温度的关系是非线性的，因此输出的结果测试精度较低，并且不能达到我们对温度控制的要求。方案二：设计一种温度控制方法将温度控制到某一设定值，并保持稳定。同时还可以根据实际需要重新设置温度并进行重新控制调节，使温度达到一新的设定值，并保持稳定。这里的重新设置和控制可以进行无限多次，当然这个设置值得在某一最大值范围之内，这里把最大值设为 68。当设置温度大于68时，系统就会报错并退出系统。

5、个人资料整理仅限学习使用本设计选用方案二2 整体方案2.1温度控制系统的总体结构温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号，经过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行跟随放大，输入到A/D 转换器 <ADC0809）转换成数字信号输入主机。数据经过标度转换后，一方面通过数码管将温度显示出来；另一方面，将该温度值与设定的温度值进行比较，调整电加热炉的开通情况，从而控制温度。在断开电加热器，温度仍然异常，报警器发出声音报警，提示采取相应的调整措施。其温度控制系统的原理框图如图所示：微报警温度传感电压跟随运算放大电AD转换处理器译码显示加热控制电图 2-1 温度控制系统的原理框图2.2

6、 系统扩展接口的选择本次设计采用的是 8086 微处理器，选择 8255A 可编程并行接口作为系统的扩展接口，8255A的通用性强，适应灵活，通过它 CPU可直接与外设相连接。2.3 温度传感器与 AD 转换器的选择本系统选用温度传感器 AD590构成测温系统。 AD590是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器，测温范围为 -55 150，非线性误差在± 0。 30，其输出电流与温度成正比，温度没升高 1K<K为开尔文温度），输出电流就增加 1uA。其输出电流 I=(273+T>uA。本设计中串联电阻的阻值选用2K，所以输出电压V+=( 2730 + 10 T>M

7、V.另外，为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其再扩展一片ADC0809，以进行模拟数字量转化。2.4 显示接口芯片为满足本次设计温度显示的需要，我们选择了8279芯片， INTEL8279芯片是一种通用的可编程的键盘、显示接口器件，单个芯片就能完成键盘键入和LED显示控制两种功能。3 单元模块设计3.1温度控制当 PC6为高电平时，三极管导通，继电器吸合，向加热系统输出12V 电压加热；反之，个人资料整理仅限学习使用输入低电平，三极管截止，继电器断开，停止加热。二极管的作用是吸收继电器端开时产生的浪涌电压。如图3-1 所示。+5VR102.4KR?K1SPDTR2R9D22KIN40 07

8、灯泡Q1R129 0132.4K+12 V图 3-1 温度控制电路13.2 温度测量23AD590 输出的电流： I=<273+T）uA(T 为摄氏温度 >。输出电压接 AD 转换器，那么 AD 转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例的关系。1如图 3-2 。23+12 VR1R2R61.23 K10KR3100 K4Z?POT23U2AD2R41AD5 90410K2CA1 39R53U1A110K11R72100KCA1 391 0K11图 3-2 温度测量电路3.3ADC0809与 8255 的连接模块ADC0809 是采样分辨率为8 位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。

9、连接图如图 3-3 所示：个人资料整理仅限学习使用图 3-3 ADC0809 与 8255 的连接图3.4 微处理器模块8255A 并行 IO 接口模块 ：8255A 芯片内包含有 3 个 8 位的端口，它们是A 口， B 口和 C口。这 3 个端口均可作为CPU与外设通讯时的缓冲器或锁存器，当需要“状态”或“联络”信号时， C 口可以提供，此时，将C 口的高 4 位为 A 口所用， C 口的低 4 位为 B 口所用。 3个端口通过各自的输入 / 输出线与外设联系。8086CPU的编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。从功能上来看， 8086CPU可分为两部分，即总

10、线接口部件BIU<Bus Interface Unit）和执行部件EU<Execution Unit ）。 8086CPU的内部功能结构如图3-4 所示 :个人资料整理仅限学习使用123D图 3-4 8086CPU 的编程结构图8086 的可编程外设接口电路：8255 的数据口 D0-D7 与 CPU的 6 根控制线相连接，控制8255A内部的各种操作。控制线RESET用来使 8255A复位。 CS和地址线 A1 及 A0 用于芯片选择和通道寻址。分别与8086 的高位地址线 A19，A1,A0 相连接。如图 3-5 。U 2CU 134D 0PA043216333RDA D0D

11、1PA12915322LOC/W RA D1D 2PA22514311QS0ALEA D2D 3PA324133040QS1IN AA D3D 4PA4122939A D4D 5PA526112838S0,D ENA D5D 6PA627102737S1DT/RA D6D 7PA7289S2M/IOA D78518A D8R DPB03173619RQ/GT0A D9W RPB1306920RQ/GT1AD1 0A 0PB25821AD1 1A 1PB343522AD1 2R ESETPB4173623NMIAD1 3C SPB518224INTRAD1 4PB63925AD1 5PB733M

12、N /MX233814TESTA 16/S3PC02237S215READYA 17/S4PC136K EY416A 18/S5PC23517A 19/S6PC31913CLKPC4213412RESETBHE/S7PC5BS11180 86PC6K EY410PC782 55A图 3-5 8255 与 cpu 连接3.5 显示功能模块8279 的功能介绍逻辑符号如图3-6 所示。它用于 8085、MCS-51系统。它最多可外接8X8的键盘及 16X8的七段数码显示器。R102.4KDTR9D22 K IN40 07Q1R12901 32.4K个人资料整理仅限学习使用9311024987654

13、3245672112111111112222TK0 RDSQ765432103210U4ELAWRCRBBBBBBBBAAAA827 9SCID D DDDDDDTTTTEU U UUROOOOS3210/TLBBBBTF7654321032 1 0TTTTIU UUUNHL LLLLLLLLL L LDCRRRRRRRRBOSSS S SO O O76876521985432389013333333322233图 3-6 8279 的逻辑符号通过控制管脚a、b、c、d、e、f 、g、dp 的电平即可获得所需的符号显示。显示器的工作方式有两种，一种是静态显示：当显示器显示某一个字符时，相应的发

14、光二极管恒定地导2通或截止。另一种事本次设计中采用的动态显示方式：所谓动态显示即一位一位轮流的点亮34各位显示器，对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。但由于时间间隔很小，我们就可以看到完整的显示了。显示电路如图3-7 所示：图 3-7数据显示电路个人资料整理仅限学习使用4 系统工作原理及软件设计4.1 系统工作原理本设计的目的是以8086 微处理器为控制器，将温度传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后，送至A/D 转换器；微控制器实时采集、显示温度值<要求以摄氏度显示），同时系统还应可设定、控制温度值，使系统工作在设定温度。4.2 系统流程图1主程序通过开始界面，显示提示信息，调

15、用温度子程序，设置温度。通过模数转换器采集AD值并求其平均值。调用BCD 码转换子程序将其转换为十进制温度值；调用显示子程序，如果温度高于实际温度，就加热，反之拨动开关关闭，停止加热。在此过程中，还可以重复设置温度值。其流程图如图4-1 所示。个人资料整理仅限学习使用开始系统初始化显示提示信息调用温度值设置子程序采集 AD 值并求其平均值调用温度值设置子调用 BCD 码转换子程序程序重新设置温度将其转换为十进制温度值并将 PA0 拨到 0以进行重新调节调用显示子程序显示提示信息N实际温度低PA0=1于给定值NYN加热8255 PC6口=1停止加热8255 PC6 口 =0NY有键按下返回图4-

16、1主程序流程图2BCD码转换子程序设定温度为0 摄氏度时变换放大电路送出的模拟量为0.0V，此时A/D输出的数字量为 00H；温度为68.5时变换器送出对应电压4.98V，此时A/D输出的数字量为FFH，个人资料整理仅限学习使用即每 0.3对应 1LSB 的变化量，对应电压值为19.5mV。其流程图如图 4-2 所示。BCD 码转换子程序将采集得到的平均值乘以0.3 转换为温度值对其进行非压缩BCD码乘法调整通过移位得到组合BCD 码返回图 4-2BCD 码转换子程序图5 总电路原理图及系统调试5.1电路原理图图 5-1 电路原理图5.2 系统调试个人资料整理仅限学习使用我们的实验调试软件运行

17、于DOC环境下，其步骤如下：一、根据硬件图和原理图连接好线路。二、在 PC机上敲入程序，并对其进行的查错，编译，连接，最后生成可执行文件。三、接上电源，敲入可执行文件的文件名，系统就开始了工作过程。1）这是 DOC屏幕上会出现的一些提示信息，如ENTER ANY KEY TO BEGIN!* LET PA0=0 TO ADJUST THE TEMPERATURE VALUE!* LET PA0=1 TO INPUT ANEW TEMPERATURE VALUE!*这里后两条只作注释用。2）然后敲任意一个键，系统就开始进行温度测量和显示，屏幕上就会显示INPUT THE TEMPERATURE：

18、在这一条信息之后敲入一温度值。注意这里敲入的温度值不能大于68 摄氏度，否则屏幕将会显示 INPUT VALUE ERROR!并返回 DOC。 <以后重新设定温度时也是如此）3）在正常情况下，敲入设定温度后系统就开始进行控制调节，当实际温度小鱼设定值时，系统就开始进行加热，如果不加改变，它就会加热一直稳定到设定的温度值；如果这是想重新设置一温度，只要把8255 的 PA0读取拨动开关拨到1，屏幕上就会显示：INPUT A NEW TEMPERATURE:这里又得注意一下，在敲入一个新的设定温度之前，得先把PA0 读取拨动开关拨到0，否则，在敲完设定温度之后，屏幕上又会显示同样一条信息。因为它是根据PA0是0 还是1来决定是去重新输入设定