畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于8086微處理器的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

基于8086微處理器的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文介紹了一種基于8086微處理器的溫度測(cè)控系統(tǒng)，采用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)，用CPU控制溫度值穩(wěn)定在預(yù)設(shè)溫度。當(dāng)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)電加熱器，當(dāng)這個(gè)溫度高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)斷開電加熱器。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、擴(kuò)展方便且具有良好的人機(jī)交互的能力。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，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。為了降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，在滿足性能的要求下，選擇低成本器件，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：微處理器溫度傳感器A/D轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)DesignofTemperatureControlbasedona8086MicroprocessorABSTRACTThepaperintroducesatemperaturecontrolsystembasedona8086microprocessor.ThetemperaturesensorAD590isadoptedinthissystemtogathertemperaturedataandusesCPUtocontrolthetemperature.Whenthetemperatureislowerthantheappropriatetemperature,thissystemturnsontheheater.Whenthistemperatureishigherthantheappropriatetemperature,theheatingsystemisturnedoff.Thissystemhashighautomaticdegree,goodhuman-computerinteractionandeasytoextend,economyandpracticalityisgood.Thesystemwastestedandthetestresultshowedthatthissystemcouldachievequitegoodcontrolperformance.Itisusedinthesystemwhichisnotneedhighaccuracy.Inordertoreducethecostofwholesystem,lowcostdevicesareselectedandthesystemstructureissimplifiedinthedesignwhileperformancerequirementaremet.Keywords:MicrocomputerTemperatureADconvertercontrolsystem前言在能源日益緊張的今天，電熱水器，飲水機(jī)，電飯煲之類的家用電器在保溫時(shí)，由于其簡(jiǎn)單的溫控系統(tǒng)，利用溫敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)溫控，因而會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)浪費(fèi)。近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)不僅在工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛，而且在人們的日常生活中也常常需要用到溫度控制。大到大型鋼鐵廠、化工廠等，小到酒店、溫室、家電等。溫度監(jiān)控的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，隨著人們生活質(zhì)量的提高及溫度控制技術(shù)的成熟，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。目前，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(yùn)算精度。溫度控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,早期的溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度控制，不同等級(jí)的鋼鐵要通過(guò)不同溫度的鐵水來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來(lái)掌握所需要的產(chǎn)品了。目前，微機(jī)測(cè)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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，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(lái)的智能儀器無(wú)論是在測(cè)量的準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、自動(dòng)化程度、應(yīng)用功能等方面或在解決測(cè)試技術(shù)問(wèn)題的深度及廣度方面都有了巨大的發(fā)展，以一種嶄新的面貌展現(xiàn)在人們的面前。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在測(cè)試技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能儀器有了更大的發(fā)展。溫度測(cè)試儀器的智能化已是現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的主流方向。第一章設(shè)計(jì)主要工作思路方案一：設(shè)計(jì)一種可控制的溫度加熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度的上升或下降。其中，溫度的傳感和放大部分通過(guò)AD590溫度傳感器集成芯片和運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的上升或下降，通過(guò)給加熱系統(tǒng)通斷電來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要加熱時(shí)，8255的PC6輸出高電平；當(dāng)需要降溫時(shí)，8255的PC6輸出低電平，關(guān)閉加熱系統(tǒng)，讓加熱器自然冷卻而起到降溫效果。加熱或降溫的控制信號(hào)通過(guò)8255的PA0讀取撥動(dòng)開關(guān)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)流程圖如圖1-1所示：圖1-1分析和討論：該方案達(dá)到了溫度的上升或下降控制，但溫度上升到多少或下降到多少都得由人來(lái)控制，為了讓微機(jī)來(lái)自動(dòng)控制，引入了方案二。開始顯示提示信息采集A/D值求其平均值轉(zhuǎn)換為BCD碼并顯示字符讀開關(guān)狀態(tài)有鍵按下否返回DOC讀開關(guān)狀態(tài)PA0=1升溫8255PC6口=1返回降溫8255PC6口=0NYNY方案二：設(shè)計(jì)一種溫度控制方法將溫度控制在某一設(shè)定值。其硬件與方案一差不多，只是它的加熱控制信號(hào)是直接通過(guò)軟件來(lái)控制，而不是通過(guò)PA0撥動(dòng)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)驗(yàn)利用PC機(jī)鍵盤輸入設(shè)定溫度值。當(dāng)系統(tǒng)采集的溫度值低于設(shè)定值時(shí)，開通加熱系統(tǒng)，反之，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉加熱系統(tǒng)。仍然利用8255的PC6口控制加熱系統(tǒng)。其流程圖如圖1-2所示：圖1-2分析和討論：該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將溫度控制到一設(shè)定值，并保持穩(wěn)定，但溫度值只能設(shè)定一次。當(dāng)在控制過(guò)程中，如果有時(shí)想將溫度再調(diào)高點(diǎn)就辦不到了，為此引入了第三方案。開始顯示提示信息設(shè)置溫度設(shè)置溫度大于實(shí)際溫度加熱顯示溫度有鍵按下？返回DOC停止加熱NYNY方案三：設(shè)計(jì)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(shí)還可以根據(jù)實(shí)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(wú)限多次，當(dāng)然這個(gè)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76。當(dāng)設(shè)置溫度大于76時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)錯(cuò)并退出系統(tǒng)。其流程圖見(jiàn)第五章圖5-1。經(jīng)過(guò)對(duì)以上三方案得分析、比較，我覺(jué)得方案三比較完善些，于是我采用方案三作為本場(chǎng)次設(shè)計(jì)的總體方案。第二章溫度控制系統(tǒng)的總體概況1.1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(cè)量并轉(zhuǎn)換成微安級(jí)的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路將溫度傳感器輸出的小信號(hào)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(hào)輸入主機(jī)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，一方面通過(guò)數(shù)碼管將溫度顯示出來(lái)；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(bào)警器發(fā)出聲音報(bào)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1-1所示。圖1-1系統(tǒng)原理框圖1.2系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)擴(kuò)展接口的選擇本次設(shè)計(jì)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(guò)它CPU可直接與外設(shè)相連接。2、溫度傳感器與AD轉(zhuǎn)換器的選擇本系統(tǒng)選用溫度傳感器AD590構(gòu)成測(cè)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(cè)溫范圍為-55150，非線性誤差在0。30，其輸出電流與溫度成正比，溫度沒(méi)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(jì)中串聯(lián)電阻的阻值選用2K，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(duì)其再擴(kuò)展一片ADC0809，以進(jìn)行模擬數(shù)字量