微机原理与接口课程设计温度测量

1、微机接口技术课程设计说明书 课题名称： 温度测量 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 组 员： 指导老师： 日 期： 2012年5月20日 目 录1课程设计任务书 2说明书正文2.1 前 言2.2 现 状2.3 任务分析与方案设计 2.4 系统电路原理图 2.5元器件参数选择及清单2.6 电路的调试 3. 心得体会4. 参考文献5. 附录1.课程设计任务书1.1任务要求 在Dais实验台基础上设计并调试一个外接口电路，能够测量和显示所测量（依具体题目定）的值，且具有一定的控制功能，编程并调试完成整个开发系统。每组一题，分别由34位同学合作完成。1.2. 主要技术要求 （1

2、） 测温题要求温度测量：0 摄氏度+100 摄氏度（2） 显示精度：0.1g 1.3. 主要完成任务 （1）查找相关资料，确定课程设计方案。 （2）微机接口电路硬件的焊接。装配。逐步排除故障及调试。 （3）用Prote2004绘制微机最小系统配置原理图。 （4）用Prote2004绘制相关项目的接口原理图。 （5）编写有关项目的程序，并进行调试。 （6）按照相关项目内容要求，上机进行联调。 （7）编写课程设计报告。1.4. 提交成果 （1）课程设计说明书一本。（电子文档和打印稿各一份） 要求：内容完整，图表完备，条理清晰，分析有据，计算精确。 所附电路图布局完整合理，清晰完备，图形和符号要规范

3、。 （2）所用元器件清单。 （3）电路实体一套。 要求：该电路实体必须是经过自己安装调试达到性能指标要求的电路实体。1.5. 时间分配 日期周一周二周三周四周五周六周日4.234.30上午3、4班下午1、2班3、4班1、2班3、4班晚上全体1、2班1、2班5.015.07上午1、2班3、4班下午3、4班1、2班1、2班3、4班晚上3、4班5.085.14上午3、4班1、2班下午3、4班1、2班3、4班1、2班3、4班晚上1、2班1、2班5.155.21上午全体全体下午1、2班3、4班全体全体全体晚上3、4班全体晚上时间:18:3021:00；上午:8:3011:30；下午:13:3016:30

4、4.23日晚，布置任务与接口电路知识授课 4.24-5.05 查找相关资料，草拟总体方案；讨论确定总方案；上机熟悉 Protel2004软件；微机最小系统配置原理图，相关接口电路图设计；借领工具，分发参考资料，PCB板及相关元器件。 5.06-5.16：接口电路PCB板焊接.装配.调试；各项目相关程序设计.编写及调试；软硬件联合调试。 5.17-5.19：编写课程设计说明书；答辩及验收课程设计成果；归还所借工具，上交课程设计成果。 5.20-5.21：提交修改后的最终报告及成果地点：机械工程学院2教北428实验室注意事项1. 按时上下机，严禁玩游戏。注意公共卫生。2. 爱护实验台内一切实验设备

5、，违者按零分计。3. 注意安全。下课时关闭总闸与空调，拔掉电烙铁，关好门窗。4. 爱护借用的工具，5. 不准用笔在实验台乱写乱画2.说明书正文2.1 前 言 从晶体管、集成电路，到超大规模集成电路，日新月异的微电子技术是计算机技术飞速发展的基础。计算机的发展，加快了信息技术革命，使人类进入信息时代。多媒体计算机技术的应用，实现了文字、数据、图形、图像、动画、音响的再现和传输；国际互联网(Internet)把世界联成一体，形成信息高速公路，令人真正感到天涯咫尺。以半导体集成电路为中心的微电子技术的进步，使计算机向着微型、高性能、低成本的方向迅猛发展。至今，集成电路已发展到第四代，即超大规模集成电

6、路(VLSI)。今天的微处理器，不仅CPU，而且连同存储器、输入/输出接口等电路也做在同一块硅片上。微处理器的飞速发展使微机高度微型化、快速化、大容量化和低成本化，单台微机的性能已达到中型机以上水平。微机原理与接口技术是以Intel 8086微处理器构成的微机系统 为对象，对微机 的基本结构、工作原理、汇编语言程序设计、接口技术和基本接口芯片进行了较为详细的讨论。现在，随着自动控制技术与计算机科学技术的快速发展，制造业领域已大量采用计算机技术进行自动控制，这使制造业各个领域的成果，效率和质量得到大幅度提高。各种微机控制系统在基本构造上是类同的，主要由微机控制器，被控对象与接口电路（输入，输出及

7、驱动接口电路）组成。根据被控对象的不同，微机控制系统又分为闭环控制系统（反馈控制输出信号的大小）与开环控制系统，学好“微机原理与接口技术”是掌握微机控制系统原理与技术的基础；而“微机原理与接口技术课程设计”是巩固，深化，掌握本门课程知识不可缺少的重要环节。 通过本次课程设计加深对<微机原理与接口技术>的理解和掌握。在设计程序的过程中，广泛的查阅相关资料，如各类中断的作用和调用方式,屏幕显示等等，通过实践来加深对理论知识的理解，同时将自己对这门技术的理解应用在计算器的设计当中，理论与实践相互融合、相互促进，提高自己的理论水平和实践能力。工业控制机由计算机基本系统和过程I/O系统组成，

8、计算机基本系统由系统总线、主机模板、存储器板、人机接口板与CRT、磁盘机、打印机等通用外设组成。过程I/O系统由输入信号调理板和A/D转换器，将现场传感器测量的物理信号转变为电信号，模拟量经模数转换（A/D转换器），变成数字量输入计算机，计算机输出信号经数模（D/A）转换和输出调理（隔离放大）成执行机构的功率驱动信号控制执行机构。硬件系统一般有运行操作台，可放计算机、CRT、外设、主机柜、I/O机柜（机箱、电源、接线端子板、接地保护装置等）等。软件系统由实时操作系统、实时数据库及应用软件、数据采集与处理软件、各类控制软件（PID）直接数字控制、先进控制软件组成。与商用及个人机比较，工业控制机的

9、特点是强大的过程输入输出能力，高可靠性与实时性。 本次温度测量控制程序设计采用汇编语言程序编写，要求设计者具备微机原理的理论知识和实践能力。微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，不但要求有较高的理论水平，而且还要求有实际的动手能力。本课程设计的主要目的是提高实践能力，包括提高汇编等语言的编程能力及对接口等硬件的理解分析能力和设计接口电路的能力，在进行课程设计的过程中，通过让学生体验自己分析解决问题，从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识。程序使用Dais实验台进行模拟，包括程序输入、调试、运行，最后进行结果分析，验证程序的正确性。 学习微机原理与应用的理论知识后，通过本次课程设计

10、加深对它的理解和掌握。在设计过程中，广泛查阅各种所需的资料，通过实践来加深和巩固理论，同时将自己对这门技术的理解应用在设计当中，提高实践水平和综合能力。2.2 现 状  随着计算机技术及应用的发展，工业控制机不断向数字化、微型化、分散化、个性化、专用化发展，工业控制机系统向网络化、集成化、综合化、智能化方向发展，随着信息化带动工业化，工业化促进信息化的进展，企业信息化、社区信息化、家庭信息化的发展，工业控制机的市场不断扩大，前景宽广。微型计算机自出现以来，便以其集中度高、功能强、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，广泛应用于国防、航空航天、海洋、地质、气候、教育、经济、日常

11、生活的各个领域，并发挥着巨大的作用。随着自动控制理论和计算机应用技术的发展，生产过程将进一步微机化、规范化和科学化，使各生产只能管理部门能够利用计算机终端通过电话线或光纤通讯电路与微机控制系统联网，随着从公用数据库中了解分析生产情况，以便对下一步的生产和技术改造进行决策，有利于提高生产率和产品质量。本课题中，可以实时监控到环境中的温度，并以温度控制电机速度，既能了解分析情况，又能完成生产的自动化。2.3 任务分析与方案设计 任务分析热敏电阻温度测量控制电机原理是通过给热敏传感器一个温度，该传感器发生变化，从而使电阻或电容等参数发生变化， 传出到A/D转换芯片。转换成便于处理的数字信号输出到CP

12、U运算控制。CPU根据程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。利用实验系统上的0809作为 A/D 转换器， 实验系统上的电位器提供模拟量输 入，编制程序，将模拟量转换成数字，通过数码管显示出来。再根据数码管显示。具体的分工：项鲲负责软件的编程工作，汪东裕、 王峰、 王葛亮负责硬件的焊接和调试，最后一起联机调试。方案设计(1)用热敏电阻测温度的方法，通过热敏电阻测得温度。(2)将其转化为电压值，再由电压值转化成 LED 灯的显示值。(3)其中根据 LED 灯的值来判断个状态的显示值。传感器CPU LED灯2.4系统设计与开发(1)、接口电路设计 输入接口电路的功能是将传感器输出的电信号经

13、过必要的转换或信号放大与处 理，使之符合微机控制系统要求。接口电路的组成与传感器输出测量信号的形式 有关，与微机处理系统功能要求有关，因此可根据输出信号的形式和系统的功能 要求决定接口电路的类型。1、传感器激励电源电路由U1、D1、R1、R2、R3、C1、RW1组成产生稳定的电压源，即传感器工作电压。热敏电阻传感器在工作时，希望它只跟测试温度发生对应关系。但现实中，热敏电阻传感器的激励电源引起的微小变化将严重影响测试的精度，必须要专用的稳压源供电。在电路中R1、D1、C1为运算放大器同相输入端提供稳定的基准参考电压，输出电压经R2、RW1、R3分压，经RW1可调端反馈到运算放大器的反相输入端，

14、这样调整RW1就能输出稳定的设定电压值。2、传感器接口电路传感器接口是连接传感器与放大器的端口，电路由R4、R5、R6、RW2、C2、Q1组成。热敏电阻传感器在温度变化场下将产生电阻率的变化，为获得对应的电压值，将热敏电阻传感器RD-A设计放置在Q基极的上偏置；与下偏置RW2、R4、C2（C2为旁路电容）共同组成Q1基极的偏置电路，调整RW2就能改变基极电压的起始点，上偏置热敏电阻传感器随着温度的变化其阻值也跟着变化，进而改变了基极Ib的大小，由于Q1的放大作用将发射电流Ie放大，流经R6时产生随温度变化的对应电压值。3、跟随器其功能是输入输出阻抗和放大电流的作用。4、十倍放大器将电路中的R7

15、、R8、R9阻值设计为10K欧姆，这样运算放大器将组成十倍的反相运算放大器，RW3为调整U3的共模抑制电压，调整时，使U3的同相输入端、反相输入端的输入为零（即2、3端接地），调整RW3使U3的6脚输出为零。5、可谓反相器电路中R10、R12、RW5、R11组成可调反相放大器，调整RW5就能微调U4放大倍数，RW4为调整U4的共模抑制电压值大小。6、信号输出接口由RW6、R13、C3、JP1组成信号输出接口电路。调整RW6就能改变输出电压大小，这样能确保在最大量程时，输出电压不超过5V。7、A/D转换程序设计A/D转换程序主要由三大块组成：（1）A/D转换器启动程序；（2）查询等待转换结束程序

16、（3）读取转换结果程序A/D转换程序设计常采用三种方式：1、查询方式2、延时方式3、中断方式1.查询方式利用程序查询结果信号EOC是否到，若EOC为高电平，说明转换结束，可读出转换结果。2.延时方式延时方式是利用延时程序等待转换结束。3中断方式中断方式是利用转换结束信号发出中断申请，中断响应后在中断服务程序中处理转换结果。电路原理图如图分别是热敏电阻测温放大电路（图1），微机最小模式系统配置原理图（图2）图1热敏电阻测温放大接口电路原理图图2 微机8086最小模式系统配置 (2)、软件设计开发开始给LED灯赋予初始值BUF+O的值为2BUF+0的值为3A/D转换，通过线性关系通过转换成与真实温

17、度一样的值显示出来将该值的低四位存入BUF+5，将高四位存入BUF+4该值是否大于50？该值是否大于80？传入温度值将LED中值显示出来是否是BUF+0值为1否流程图讲解首先是初始化一下，自己给 LED 灯一个初始的 6 位数可以是 000000，然后 通过子程序 BCD 查表显示出来，再返回来从外界测的一个温度，输入温度值， 通过一个线性关系 T=a*U+b，51*U=AL，AL 为最终显示，要是最终显示等于， 即 T=11/10*AL+16，将转换后的 T 值的高四位和低四位分别放入 LED 灯的最后两 位，然后比较其大小，LED 第一盏灯表示的是状态灯，温度值大于 80 的时候状 态为

18、3，当大于 50 小于 80时状态为 2，小于50时的状态为1.其状态值存入BUF+0位中。2.5 元器件参数选择及清单名称型号数量单价/元电阻1K20.015.1K20.017.5K10.0110K60.01100K10.01500K10.01可变电阻2K10.585K10.5810K40.58集成芯片LM741CN42电容1µF20.080.33µF10.08稳压二极管6.8V10.18单电源：+12V,+5V 分辨率：8位显示精度：0.1转换时间：取决于时钟频率2.6 软硬件调试硬件调试电路板焊接完成后，连线接通电路板，用万用表测电路板输出端的电压，先顺时针缓慢调整电

19、位器RW6，这时万用表的电压读数会随着RW6的变化而发生递减（递增）的变化，当停止调整RW6时如果读数继续跳动而不会停止，说明焊接上可能出现虚焊或者元器件没焊牢。如果读数停止跳动，当继续旋转电位器RW6，电压继续发生变化，通过电位器RW6的顺时针或逆时针的旋转，如果万用表中电压的读数能够从正直递减到零（从负值递增到零），说明硬件调试成功。软件调试设计的程序是使用汇编语言编写的。程序完成后就可以对它进行编译和执行，如果发现有错误，则返回程序中修改，完成后再次编译和执行，就这样周而复始的重复进行，直到没有出现编译错误之后就可以运行了。运行的时候也有问题出现。例如程序的结构有问题，对于寄存器的使用不

20、合理，或对于寄存器的重复使用导致数据混乱，循环不能正常的结束等问题。要解决这些问题就要对汇编用深入的理解，画清楚流程图，使用结构简单的循环，分布编写程序，同时注意对程序的注释可以减少问题。对于寄存器的使用问题可以才用入栈出栈来保存部分寄存器的值来安排寄存器的使用。对于循环，注意结束循环的条件，避免在程序中产生无限循环的情况，无限循环显示的除外。对于一些寄存器的隐含用法要引起注意，对于控制端口地址的写入，数据的输出，都有特定的寄存器提供使用。但请切记，工作台要适当的关机，以免烧坏一些元件联合调试联机运行时，数字温度计并不能得到预期效果，LED只是显示了一个数字，不能根据温度的变化转换成不同的数字

21、，经检查，问题出在编写的程序上。需要重新转到程序开始处运行，重新读取模拟量才能进行转换。另外,在调试时发现出现的温度与寄存中的数据不同，显然在程序中受到了改变，需要在程序中保存寄存中的温度值，不使其受到循环移位的影响。调试结果用温度传感器，测量热水的温度，随温度的变化，LED显示管显示的数字随之改变。在开始时，会看到数字不断变大，经过一段时间后，温度会一个较为稳定的数字左右变换。3. 心得体会这次微机原理课程设计历时两个星期，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。以前在上课的时候，老

22、师经常强调在写一个程序的时候，一定要事先把程序原理方框图化出来，但是我开始总觉得这样做没必要，很浪费时间。但是，这次课程设计完全改变了我以前的那种错误的认识，以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，画程序方框图是很有必要的。因为通过程序方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在程序测试的过程中也有利于查错。其次，以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论

23、知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师们的辛勤指导下，终于游逆而解。同时我充分明白了分工合作的主要性。只有一个团队整体实力强，才能充分发挥个人的能力，还有遇到一个未知的问题，要勇于探索，不要被眼前的困难吓倒，要抬去头去迎接困难多查多问，才能解决问题同时，

24、对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！4.参考文献1微机原理与接口技术（第 2 版）彭虎 周佩玲 傅忠谦 编著 工业出版社2、吴秀清主编.微型计算机原理与接口技术.北京：清华大学出版社，20033、沈美明等编.IBM-PC汇编语言程序设计.北京：清华大学出版社，20024、李继灿编.新编16/32位微型计算机原理及应用（第3版）.北京：清华大学出版社，20045、李继灿编.微型计算机原理与接口技术题解及实验指导.北京：清华大学出版社，2003 6、李国栋，王新中，陆志平等编.微机原理与接口技术课程设计.杭州：浙江大学出版社，20077、百度5.附录： CODE SEGMENT

25、 ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE ORG 3390HH5: JMP STARTZXK EQU 0FFDCHZWK EQU 0FFDDHLED DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HBUF DB ?,?,?,?,?,?ADPORT EQU 0FFE0HSTART : MOV BUF,00H MOV BUF+1,00H MOV BUF+2,00H MOV BUF+3,00H MOV BUF+4,00H MOV BUF+

26、5,00HP5: MOV AL,00H ;选择IN0端口 MOV DX,ADPORT OUT DX,AL CALL DIS ;调用子程序DIS;- MOV DX,ADPORT IN AL,DX MOV DX,0FFE4H NOT AL OUT DX,AL NOT AL;- MOV DX,ADPORT IN AL,DX ;取AD转换后得到的数据到 MOV AH,0 ;将AH清零MOV BL,11 ；将11存入BL中MOV AH,00H ;将AH清零DIV BL ;将AL中的值除BL中的值 MOV BL,10 ;将数值10存入BL MOV AH,00H MUL BL ;将AL中的值乘BL中的值 ADD AL,16 ;将AL中的值加16 CALL ADS JMP P5ADS: MOV CL,AL ;将AL中的值存入CL PUSH CX ;CX进栈 MOV AH,AL ;将AL中的次低位和最低位各放入BUF+4和BUF+5 AND A