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

基于8086微處理器的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計摘要本文介紹了一種基于8086微處理器的溫度測控系統(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。當溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時系統(tǒng)啟動電加熱器，當這個溫度高于預(yù)設(shè)溫度值時斷開電加熱器。系統(tǒng)操作簡便、自動化程度高、擴展方便且具有良好的人機交互的能力。該系統(tǒng)通過實驗，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。為了降低整個系統(tǒng)的成本，在滿足性能的要求下，選擇低成本器件，簡化系統(tǒng)設(shè)計。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，電飯煲之類的家用電器在保溫時，由于其簡單的溫控系統(tǒng)，利用溫敏電阻來實現(xiàn)溫控，因而會造成很大的能源浪費浪費。近年來，溫度控制系統(tǒng)不僅在工業(yè)設(shè)計、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，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。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，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么微型計算機控制技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。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,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，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。目前，微機測控系統(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、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，以一種嶄新的面貌展現(xiàn)在人們的面前。隨著大規(guī)模集成電路及計算機技術(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。第一章設(shè)計主要工作思路方案一：設(shè)計一種可控制的溫度加熱系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度的上升或下降。其中，溫度的傳感和放大部分通過AD590溫度傳感器集成芯片和運算放大器來實現(xiàn)溫度的上升或下降，通過給加熱系統(tǒng)通斷電來實現(xiàn)。當需要加熱時，8255的PC6輸出高電平；當需要降溫時，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通過8255的PA0讀取撥動開關(guān)的狀態(tài)來實現(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控制，為了讓微機來自動控制，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是直接通過軟件來控制，而不是通過PA0撥動開關(guān)來實現(xiàn)。在該實驗利用PC機鍵盤輸入設(shè)定溫度值。當系統(tǒng)采集的溫度值低于設(shè)定值時，開通加熱系統(tǒng)，反之，當溫度高于設(shè)定值時，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。當在控制過程中，如果有時想將溫度再調(diào)高點就辦不到了，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)置溫度并進行重新控制調(diào)節(jié)，使溫度達到一新的設(shè)定值，并保持穩(wěn)定。這里的重新設(shè)置和控制可以進行無限多次，當然這個設(shè)置值得在某一最大值范圍之內(nèi)，這里把最大值設(shè)為76。當設(shè)置溫度大于76時，系統(tǒng)就會報錯并退出系統(tǒng)。其流程圖見第五章圖5-1。經(jīng)過對以上三方案得分析、比較，我覺得方案三比較完善些，于是我采用方案三作為本場次設(shè)計的總體方案。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。數(shù)據(jù)經(jīng)過標度轉(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1、系統(tǒng)擴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)的擴展接口，8255A的通用性強，適應(yīng)靈活，通過它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-55150，非線性誤差在0。30，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)輸入模擬量進行處理的功能，對其再擴展一片ADC0809，以進行模擬數(shù)字量