微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计

微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计第13页共23页目录1引言 12温度采集系统设计要求 13设计的意义和方案 14硬件设计 24.1硬件设计概要 24.2芯片列表及其功能说明 34.2.1芯片列表 34.2.2主控芯片简介 34.2.3可编程并行接口芯片简介 54.2.4A/D转换器简介 74.3硬件电路设计系统原理图及其说明 85程序流程图及其说明 136源程序及说明 167总结 22参考文献 231引言在现代的多种行业中，温度采集系统成为了不可或缺的应用。温度是生产与科学研究必须要考虑的环境参数，多种企业在生产过程中，存在着许多需要采集相应的温度信息的场合与器械。为了提高产品质量与生产效率，厂家需对产品及生产环境的温度、压力、速度等因素进行监测和控制。本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习与理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。2温度采集系统的设计要求微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第1页。设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。温度检测显示范围为00～99℃，精确度为±0.1℃。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第1页。本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8088CPU，可编程并行接口8255，LED显示器等。首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来。3设计的意义和方案该课程设计所要实现的正是设计一个以8088cpu为核心的温度监测系统，（A/D采用ADC0809）。系统可实现温度信号的采集，在3位LED显示器上显示当前的温度。当温度信号改变时，LED显示的值也随之改变。图3.1系统整体框图4硬件设计4.1硬件设计概要本温度采集系统硬件用8088CPU主控，温度传感器用LM335系列电压输出型传感器，用3位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第2页。本设计所选的温度传感器为LM335系列电压输出集成温度传感器，此传感器的工作温度范围为-10～100摄氏度，作为一个电压源，当工作电流在0.4～5mA范围内变化时，并不影响传感器的性能，因为它的动态电阻小于1欧姆，如果在25摄氏度下标定，在100度宽的温度范围内误差小于1摄氏度，具有良好的输出线性。它工作原理图如下：微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第2页。图4.1电压型集成温度传感器原理图图4.2八段共阴极数码显示管4.2芯片列表及其功能说明4.2.1芯片列表主控芯片8088CPU，A/D转换器0809，可编程并行接口芯片8255，LED显示器4.2.28088CPU简介8088CPU是双列直插40脚封装。部分引脚采用分时复用方式，即在不同时间传送不同的信息；还有一些引脚的功能因CPU的工作方式（最小最大方式）的不同而不同。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第3页。地址总线和数据总线微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第3页。地址和数据分时使用引脚，共占20根引脚。20根地址总线，用于输出CPU要访问的内存单元（或I/O端口）的地址，为三态输出信号；（与数据和状态线复用）16根数据总线，用来在CPU与内存（或I/O端口）之间传送数据，为三态双向信号。（与低16位地址线复用）AD15～AD0——地址/数据总线A19/S6～A16/S3——地址/状态线控制总线MN/MX——工作方式选择控制线，用来控制8088的工作方式。MN/MX接+5V，最小方式，由8088提供系统所需要的全部控制信号，用来构成单处理机系统；MN/MX接地，最大方式，系统部分总线控制信号由专用的总线控制器8288提供，该方式用于多处理机系统。与工作方式无关的控制线RD——读控制信号READY——准备好信号RESET——复位信号INTR——可屏蔽中断请求NMI——不可屏蔽中断请求TEST——测试信号BHE/S7——数据总线高8位允许/状态S7信号MN/MX——工作方式选择ALE——地址锁存允许微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第4页。DEN——数据传送允许微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第4页。DT/R——数据发送/接收信号M/IO——存储器/输入输出选择信号WR——写控制信号INTA——中断响应信号HOLD——总线请求信号HLDA——总线响应信号LOCK——总线锁定信号RQ/GT1和RQ/GT0——总线请求响应CLK——时钟信号VCC——电源（输入）接+5V电源。GND——地线微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第5页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第5页。图4.38088引脚图4.2.3可编程并行接口芯片简介可编程接口芯片选择8255A芯片①8255A内部结构8255A芯片是一个采用NMOS工艺制造的40引脚双列直插式（DIP）封装组件。8255A有3个8位数据端口，即A口、B口及C口，它们都可以分别作为输入口或输出口使用；A组控制与B组控制；读／写控制逻辑；数据总路线缓冲器。②8255A的引脚图4.4 8255A引脚图PA7～PA0：A口的8条I／O线。8条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有A口允许这样做。PB7～PB0：B口的8条I／O线。不可以设置成双向口，其它和A口一样。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第6页。PC7～PC0：C口的8条I／O线。不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高4位和低4位，这两组可以任意设置为输入或输出。除了作为独立的I／O线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、B口作联络线使用。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第6页。A1、A0：端口地址选择信号。用于选择8255A的3个数据端口和一个控制口。当A1A0=00时，选择端口A；为01时，选择端口B；为10，选择端口C；为11时，选择控制口。③8255A工作方式方式0：基本的输入／输出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：选通输入／输出方式（应答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：双向传输方式。只有A口可以工作在此方式下。④8255A方式控制字格式D7D6、D5D4D3D2D1D01A口A口C口高4位B口B口C口低4位00方式001方式11x方式20输出1输入0输出1输入0方式01方式10输出1输入0输出1输入表4.18255A方式控制字格式表为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。即：PA0—PA7，PB0—PB7，PC0—PC7均可作为I/O线使用，没有限制一定传送什么信号；口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分别设定为输入口或输出口。方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。方式控制字微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第7页。方式控制字决定了8255的工作方式。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第7页。8255工作之前软件上必须初始化，即将方式控制字写入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。4.2.4A/D转换器简介A/D转换器选择ADC0809芯片ADC0809包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，再多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛。

ADC0809的主要技术指标为：

·分辨率：8位

·单电源：+5V

·总的不可调误差：±1LSB

·转换时间：取决于时钟频率

·模拟输入范围：单极性0～5V

·时钟频率范围：10KHZ～1280KHZ微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第8页。图4.5ADC0809引脚图微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第8页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第9页。4.3硬件电路设计系统原理图及其说明微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第9页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第10页。图4.6硬件电路设计原理图微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第10页。图4.7A/D转换模块原理图图4.8主控模块原理图微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第11页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第11页。图4.9并行接口模块原理图图4.10显示模块原理图微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第12页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第12页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第13页。5程序流程图及其说明微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第13页。总流程图数据采集数据采集成功否量化编码转化为BCD码显示LED结束SSSA初始化微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第14页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第14页。数据采集系统流程图初始化初始化设置采集通道和次数启动转换信号ECO=0读入转换结果存结果YN微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第15页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第15页。温度显示子程序流程图取操作数取操作数查表转换取LED字型码字型码比较输出字型锁定字位结束NY微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第16页。微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第16页。6源程序DATASEGMENTBUF1DB?BUF2DW?

BUF3DW?LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATAENDSSTACKSEGMENGTSTA1DW?

STACKENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACKEN_8255PROCNEAR；以下是数据采集部分MOVDX,37BHMOVAL,91HOUTDX,ALRETEN_8255ENDPSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVES,AX微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第17页。MOVAX,STACK微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第17页。MOVSS,AXLEASI,BUF1CALLEN_8255；调用初始化8255程序MOVBL,0；通道号，初始指向第0路MOVCX,1；共采集1次AGAIN:MOVAL,BLMOVDX,379H；送通道地址OUTAX,ALORAL,10HOUTDX,AL；送ALE信号（上升沿）ANDAL,0EFHOUTDX,AL；输出START信号（下降沿）NOP；空操作等待转换MOVDX,37AHWAIT1:INTAL,DX；读EOC状态ANDAL,20HJZWAIT1；若EOC为地电平则等待MOVDX,379HMOVAL,BLORAL,20HOUTDX,AL；EOC端为高电平则输出读允许信号OE=1微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第18页。MOVDX,378H微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第18页。INAL,DX；读入转换结果MOV[SI],AL；把转换的数字量送存储器MOVDX,379HMOVAL,0OUTDX,AL；若完成数据采集则回到初始状态START2:MOVAX,[SI]；以下程序是把二进制转化为压缩BCD码LEASI,BUF2LEADI,BUF3XORDX,DXMOVCX,OAH；基数10DIVCXCMPAL,0；商=0？JNZNEXT1；不等则跳到NEXT1MOV[DI],AL；等就存结果NEXT1:MOV[DI],DLDIVCXCMPAL,0JNZNEXT2INCDIMOV[DI],AL微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第19页。NEXT2:MOVDL,O微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第19页。DIVCXINCDIMOV[DI],DLINCDIMOV[DI],ALDON:MOVAX,[DI+1]；这小段是把扩展二进制转化为压缩BCD码MOVCF,0MOVCL,4ROLAX,[DI]ADCAX,[DI]ADDDI,2MOVDX,[DI]SALDX,CLMULDX,10HADCDX,AXMOV[DI],DXRETDISP1:PROCNEAR；这段是显示子程序LEABL,LEDMOVAL,[DI]LEABX,TAB微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第20页。XLATTAB微机原理与接口技术课程设计-温度采集系统设计全文共24页，当前为第20页。CMPAL,BLJNZDISP3OUT0FF01HDISP3:INCDIJMPDISP1TAB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,40HREPSTART3:MOVDX,0FF03H；以下是温度实时显示部分MOVAL,91HOUTDX,ALDON:MOVDX.,FF00HINTAL,DXJNZDONMOVDX,0FF01HCALLDISP1；调用显示子程序OUTDX.,ALCALLDELAY；调用延时子程序EXIT:MOCAH,4CHINT21HDELAY:PROCNEAR；延时子程序MOVC