微機原理與接口課程設計溫度控制系統(tǒng)

1、信息科學與技術學院微機原理與接口課程設計課 程 題 目：溫度控制系統(tǒng) 學 生 姓 名： 唐維 學 號： 2009082208 專業(yè)、年級 ： 計科 09 級1 班 指 導 教 師： 周濤 時 間： 2012年1月12日 目錄 1題目及要求31.1 題目：設計一個溫度控制系統(tǒng)31.2 要求：32. 功能設計32.1 功能模塊32. 2 adc0809與8255的連接52.3系統(tǒng)流程圖72.3.2 bcd碼轉換子程序92.3.3.顯示子程序92.3.4.溫度值設置子程序93.詳細設計113.1 系統(tǒng)工作原理113.2 系統(tǒng)硬件選擇和設計113.3 adc0809123.4 8279鍵盤、顯示接口電

2、路143.4.3 led顯示器工作原理173.5系統(tǒng)軟件設計184.總結195.參考文獻196.附：源程序191題目及要求 1.1 題目：設計一個溫度控制系統(tǒng) 1.2 要求： 1）、檢測 2）、數(shù)碼管顯示 3）、報警2. 功能設計2.1 功能模塊 2.1.1 溫度測量和控制部分 1）溫度測量部分 ad590是ad公司生產的一種精度和線度較好的雙端集成傳感器，其輸出電流與絕對溫度有關，對于電源電壓從5-10v變化只引起1ua最大電流的變化或1攝氏度等效誤差。圖4-1給出了用于獲得正比于絕對溫度的輸出電流的基本溫度敏感電路。ad590輸出的電流i=（273+t）ua(t為攝氏溫度)。因此測量的電壓

3、v為（273+t）ua×10k=（2.73+t/100）v，為了將電壓測量出來，又務必使電流i不分流出來。使用電壓跟隨器使其輸出電壓v2等于v 。由于一般電源供應多器件之后，電源是帶雜波的，因此使用穩(wěn)壓二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓v1需調至2.73v。差動放大器其輸出v0 為（100k/10k）×(v2-v1)=t/10，如果現(xiàn)在為攝氏28，輸出電壓為2.8v。 輸出電壓接ad轉換器，那么ad轉換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線性比例的關系。 圖2-1溫度測量部分2）溫度控制部分 當pc6為高電平時，三極管導通，繼電器吸合，向加熱系統(tǒng)輸出12v電壓加熱；反

4、之，輸入低電平，三極管截止，繼電器斷開，停止加熱。在圖4-中，二極管的作用是吸收繼電器端開時產生的浪涌電壓。 圖2-2溫度控制部分2.1.2 adc0809與8255的連接模擬輸入通道地址a,b,c直接接地，因此adc0809只對通道in0輸入的電壓進行模數(shù)轉換。為了減少輸入噪聲其他通道直接接地。adc0809的數(shù)據(jù)線d0-d7與8255的pb0-pb7相連接。其片選cs與8086的地址/數(shù)據(jù)總線ad14相連接。 圖2-3 adc0809與8255的連接2.1.3 8086的可編程外設接口電路8255的數(shù)據(jù)口d0-d7與cpu的6根控制線相連接，控制8255a內部的各種操作?？刂凭€reset用

5、來使8255a復位。cs和地址線a1及a0用于芯片選擇和通道尋址。分別與8086的高位地址線a19，a1,a0相連接。圖 2-4 8086的可編程外設接口電路2.4 數(shù)據(jù)顯示部分 圖2-5 數(shù)據(jù)顯示部分 圖2-6 系統(tǒng)硬件原理圖2.3系統(tǒng)流程圖 2.3.1 主程序 通過開始界面，顯示提示信息，調用溫度子程序，設置溫度。通過模數(shù)轉換器采集ad值并求其平均值。調用bcd碼轉換子程序將其轉換為十進制溫度值；調用顯示子程序，如果溫度高于實際溫度，就加熱，反之撥動開關關閉，停止加熱。在此過程中，還可以重復設置溫度值。其流程圖如圖2-7所示。n開始系統(tǒng)初始化顯示提示信息調用溫度值設置子程序實際溫度低于給定

6、值pa0=1加熱8255 pc6口=1停止加熱8255 pc6口=0顯示提示信息調用溫度值設置子程序重新設置溫度并將pa0撥到0 以進行重新調節(jié)有鍵按下返回采集ad值并求其平均值調用bcd碼轉換子程序將其轉換為十進制溫度值調用顯示子程序yynnn 圖2-7主程序 2.3.2 bcd碼轉換子程序 設定溫度為0攝氏度時變換放大電路送出的模擬量為0.0v，此時a/d輸出的數(shù)字量為00h；溫度為76.5時變換器送出對應電壓4.98v，此時a/d輸出的數(shù)字量為ffh，即每0.3對應1lsb的變化量，對應電壓值為19.5mv。 報警溫度設定為76.8，此時，輸出電壓約為5.0v左右。 其流程圖如圖2-8所

7、示。通過移位得到組合bcd碼bcd碼轉換子程序將采集得到的平均值乘以0.3 轉換為溫度值返回對其進行非壓縮bcd碼乘法調整 圖2-8 bcd碼轉換子程序2.3.3.顯示子程序采用動態(tài)顯示方式，其流程圖如圖2-9所示。2.3.4.溫度值設置子程序 問了避免加熱溫度過高，在程序設計中加了一條，即設定值不能大于76.8否則就認為有錯系統(tǒng)報警。其流程圖如圖2-10所示。溫度設置子程序顯示子程序 鍵入溫度值十位上的數(shù)值將它存于di返回聲音報警并顯示錯誤信息返回將溫度值存于di+1設置溫度大于76將十位上的數(shù)值左移四位并與個位上的數(shù)值既得溫度值鍵入溫度值個位上的數(shù)值將它存于di+1返回延時顯示溫度值十位上

8、的數(shù)值通過查表指令得到對應的數(shù)碼管的斷碼得到溫度值十位上的數(shù)值取出（bl）中的溫度值延時顯示溫度值個位上的數(shù)值通過查表指令得到對應的數(shù)碼管的斷碼得到溫度值各位上的數(shù)先將十進制溫度值（al）送到(bl) 圖2-10溫度設置子程序圖2-9顯示子程序3.詳細設計 3.1 系統(tǒng)工作原理 1）溫度測量顯示部分溫度通過ad590溫度傳感集成芯片，將溫度變化量轉換成電壓值變化量，經過op07一級跟隨后輸入到電壓放大電路，放大后的信號輸入到a/d轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字信號，然后將該數(shù)字信號通過然間編程轉化為十進制bcd碼，并送到8279進行溫度值的顯示。2） 溫度控制部分溫度的上升或下降，通過給加熱系統(tǒng)通

9、斷電來實現(xiàn)。當需要加熱時，8255的pc6輸出低電平，啟動加熱系統(tǒng)。當需要降溫時，8255的pc6輸出高電平，關閉加熱系統(tǒng)。加熱或降溫的控制信號通過8255的pa0讀取撥動開關的狀態(tài)來實現(xiàn)。 3.2 系統(tǒng)硬件選擇和設計 1）系統(tǒng)擴展接口的選擇 本次設計采用的是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，適應靈活，通過它cpu可直接與外設相連接。 2）溫度傳感器與ad轉換器的選擇本系統(tǒng)選用溫度傳感器ad590構成測溫系統(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

10、，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)字量轉化。 3）顯示接口芯片為滿足本次設計溫度顯示的需要，我們選擇了8279芯片，intel8279芯片是一種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，單個芯片就能完成鍵盤鍵入和led顯示控制兩種功能。備注：系統(tǒng)硬件接線應盡量以插接形式連接，這樣便于多用途使用和故障的檢查和排除。3.3 adc08091）adc0809概述adc0809是采樣分辨率為

11、8位的、以逐次逼近原理進行模數(shù)轉換的器件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行a/d轉換。2) adc0809的主要特性1）8路輸入通道，8位ad轉換器，即分辨率為8位。 2）具有轉換起?？刂贫?。 3）轉換時間為100s4）單個5v電源供電 5）模擬輸入電壓范圍05v，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為-4085攝氏度 7）低功耗，約15mw。3) 內部結構 3.1)adc0809的內部邏輯結構由下圖可知，adc0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個a/d轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通

12、道，允許8路模擬量分時輸入，共用a/d轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存a/d轉換完的數(shù)字量，當oe端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。 圖2-11 adc0809的內部邏輯結構 3.2）外部特性（引腳功能）adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖1323所示。下面說明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。 2-12-8： 8位數(shù)字量輸出端。adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ale：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 start： ad轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿

13、使0809復位，下降沿啟動a/d轉換）。 eoc： ad轉換結束信號，輸出，當ad轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當ad轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。clk：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準電壓。 vcc：電源，單一5v。 gnd：地。 3.3）adc0809的工作過程首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。start上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 ad轉換，之后eoc輸出信號

14、變低，指示轉換正在進行。直到ad轉換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示ad轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當oe輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。3.4 8279鍵盤、顯示接口電路intel8279是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示接口器件，單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或n鍵同時按下實行保護。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其它顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復用信號，可以顯

15、示多達16位的字符或數(shù)字。intel 8279的邏輯符號如圖7-28所示。它用于8085、mcs-51系統(tǒng)。它最多可外接8x8的鍵盤及16x8的七段數(shù)碼顯示器。 圖3-4 8279的邏輯符號 3.4.1 8279管腳、引線及功能說明8279為40列引腳封裝，詳細說明如下： d0d7（數(shù)據(jù)總線）：雙向、三態(tài)總線。用于和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，在cpu 和8279之間傳遞命令或數(shù)據(jù)。clk（系統(tǒng)時鐘）：輸入線。用于8279內部定時，以產生其工作所需時序。reset（復位）：輸入線，高電平有效。當復位信號reset=1時，8279被復位。 （片選）：輸入線，低電平有效。當 =0時，8279被選中，允許cp

16、u對其進行讀、寫操作，否則被禁止。a0（緩沖器地址）：輸入線。當a0=1時，若cpu進行寫操作，則寫入字節(jié)是命令字。若進行讀操作，則從8279讀出的字節(jié)是狀態(tài)字。當a0=0時，寫入字節(jié)或讀出字節(jié)均為數(shù)據(jù)。、（讀、寫信號）：輸入線，低電平有效。這兩個來自cpu的控制信號，控制8279的讀寫操作。irq（中斷請求）：輸出線，高電平有效。在鍵盤工作方式中，當fifo/傳感器ram中存有數(shù)據(jù)時，irq為高電平，向cpu提出中斷申請。cpu每次從ram中讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)時，irq就變成低電平。如果ram中還有未讀完的數(shù)據(jù)，irq將再次變?yōu)楦唠娖?，再次提出中斷申請求。在傳感器工作方式中，每當檢測到傳感器狀

17、態(tài)變化時，irq就出現(xiàn)高電平。sl0sl3（掃描線）：輸出線。這四條輸出線用來掃描鍵盤和顯示器。它們可以編程設定為編碼輸出（16中取1）或譯碼輸出（4中取1）。rl0rl7（回復線）：輸入線。它們是鍵盤矩陣或傳感器矩陣的列信號輸入線。shift（移位信號）：輸入線，高電平有效。該輸入信號是8279鍵盤數(shù)據(jù)的次高位d6，通常用來補充鍵盤開關的功能，可以用作鍵盤上下?lián)豕δ苕I。在傳感器方式和選通方式中，shift無效。cntl/stb（控制/選通）：輸入線，高電平有效。  在鍵盤方式時，該輸入信號是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位d7，通常用來擴充鍵開關的控制功能，作為控制功能鍵用。在傳感器方式

18、下，cntl信號無效。在選通輸入方式下，該信號的上升沿可將來自rl0rl7的數(shù)據(jù)存放入fifo ram中。outa0outa3 （a組顯示信號）：輸出線。outb0outb3 （b組顯示信號）：輸出線。這兩組引線均是顯示信息輸出線，它們與多路數(shù)字顯示的掃描線sl0sl3同步。兩組可以獨立使用，也可以合并使用。（消隱顯示）：輸出線，低電平有效。該輸出信號在數(shù)字切換顯示或使用顯示消隱命令時，將顯示消隱。 3.4.2 命令格式與命令字8279的操作方式是通過cpu對8279送入命令時來實現(xiàn)編程的。當數(shù)據(jù)選擇端a0置1時，cpu對8279寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。8279共有八條命令。其功

19、能及命令字定義分述如下。1、鍵盤/顯示方式設置命令字命令格式：d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0000ddkkk其中：d7、d6、d5=000方式設置命令特征位。d d（d4、d3）：來設定顯示方式，其定義如下：00：8個字符顯示，左入口00：16個字符顯示，左入口00：8個字符顯示，右入口00：16個字符顯示，右入口 所謂左入口，即顯示位置從最左一位（最高位）開始，以后逐次輸入的顯示字符逐個向右順序排列； 所謂右入口，即顯示位置從最右一位（最低位）開始，以后逐次輸入的顯示字符時，已有的顯示字符逐個向左順序移動。 kkk（d2、 d1、 d0）：用來設定七種鍵盤、顯示工作方式2、讀

20、顯示ram命令命令格式：d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0011aiaaaa其中：d7d6d5 =011為讀顯示ram命令字的特征位。該命令用來設定將要讀出的顯示ram地址。aaaa（d3、d2、d1、d0）用來尋址顯示ram命令字的特征位。由位顯示ram中有16個字節(jié)單元故需要4位尋址。ai（d4）為自動增量特征位。當ai=1時，每次讀出后地址自動加1指向下一地址。5寫顯示ram命令命令格式：d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0100aiaaaa其中：d7d6d5 =100為寫顯示ram命令字的特征位。在寫顯示器ram之前用該命令用來設定將要寫入的顯示ram地址。 aa

21、aa（d3、d2、d1、d0）為將要寫入的存儲單元地址。ai（d4）為自動增量特征位。當ai=1時，每次寫入后地址自動加1指向下一次寫入地址。3.4.3 led顯示器工作原理發(fā)光二極管組成的顯示器事單片機應用產品中最常用的廉價輸出設備。它由若干個發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當某一個發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個比劃被點亮，控制不同組合的二極管導通，就能顯示出多種字符。常見led數(shù)碼管的外形及內部結構如圖3-4-3-1 所示。 圖3-4-3-2屬于共陽極結構，圖3-4-3-3采用共陰極結構。圖3-4-3-1 圖3-4-3-2 圖3-4-3-3圖 3-4-3 led顯示器工作原理通過控制

22、管腳a、b、c、d、e、f、g、dp的電平即可獲得所需的符號顯示。顯示器的工作方式有兩種，一種是靜態(tài)顯示：當顯示器顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二極管恒定地導通或截止。另一種事本次設計中采用的動態(tài)顯示方式：所謂動態(tài)顯示即一位一位輪流的點亮各位顯示器，對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。但由于時間間隔很小，我們就可以看到完整的顯示了。3.5系統(tǒng)軟件設計本設計的目的是以8086微處理器為控制器，將溫度傳感器輸出的小信號經過放大和低通濾波后，送至a/d轉換器；微控制器實時采集、顯示溫度值（要求以攝氏度顯示），同時系統(tǒng)還應可設定、控制溫度值，使系統(tǒng)工作在設定溫度。4.總結 通過本次課程設計，學到

23、了很多東西，也突然發(fā)現(xiàn)以前學到的東西太少了，沒有積累足夠的知識來讓自己強大。所以，剛開始時，很迷茫，不知如何下手。之后，在在網上查了下資料，大部分都是單片機實現(xiàn)的。單片機是我們還沒學的知識。所以，第一次拿著單片機的程序給老師檢查的時候，老師給了我些很寶貴的建議，讓我們用學過的仿真軟件來實現(xiàn)。于是，我們重新開始查資料，做了這次的課程設計。收獲很多。以后，一定會更努力學習的。加油加油。5.參考文獻1 戴梅蕚 微型計算機技術及應用2007 清華大學出版社 2 朱善君 匯編語言程序設計 1998.3 清華大學出版社6.附：源程序csad equ 209hz8279 equ 212hd8279 equ

24、210hledmod equ 00h;； 左邊輸入，八位顯示外部譯碼八位顯示ledfeq equ 38h; 掃描頻率ledcls equ 0c1h; 清除顯示ramz8255 equ 21bhz8255a equ 218hz8255c equ 21ahcount equ 8data segmentdata1 db 4 dup(?)mess1 db "enter any key to begin!" ,0dh,0ah,"$"mess2 db 10, 13,"enter any key can exit to dos!" ,0dh,0ah

25、,"$"mess3 db 10, 13,"input the temperature value:","$"mess4 db 10, 13,"input value error!",0dh,0ah,"$" mess5 db 10, 13,"input a new temperature value:","$"mess6 db 10, 13,"* let pa0=0 to adjust the temperature value!*",0

26、dh,0ah,"$" mess7 db 10, 13,"* let pa0=1 to input a new temperature value!*", 0dh,0ah,"$"led db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch,39hdata endsstack segment 'srack'sta dw 50 dup(?)top equ length stastack endscode segmentassume cs: code,ds: data,es: d

27、ata,ss: stackstart: mov ax, data mov ds, ax mov es, ax mov ah,09h ; 顯示提示信息一 mov dx,offset mess1 int 21h mov ah,09h ; 顯示提示信息六 mov dx, offset mess6 int 21h mov ah,09h ; 顯示提示信息七 mov dx, offset mess7 int 21h mov ah,08h int 21h mov ah,09h ; 顯示提示信息三 mov dx, offset mess3 int 21h call input ; 輸入設置的溫度值存data1

28、 ok: mov dx,z8255 ; 設置a口為輸入，c口為輸出 mov al,92h out dx,al mov dx,z8255c mov al,00h out dx,al call delay call delay mov dx,z8279 ; 初始化8279 mov al,ledmod out dx,al mov ah,09h ; 顯示提示信息二 mov dx,offset mess2 int 21hbegin: mov bx,0 mov cl,count mov ch,0bb: mov dx,csad ; 啟動a/d mov ax,0 out dx, al call delay i

29、n al,dx ; 采樣a/d值 adc bx,ax ; 求平均值 loop bb mov ax,bx rcr ax,1 rcr ax,1 rcr ax, 1 call changetobcd ; 轉化為十進制的溫度值 mov di, offset data1 mov di+3 , al call dis mov di, offset data1 mov bl,di+2 ; 取輸入值 mov al,di+3 ; 取實際值 cmp al,bl ; 實際值與輸入值比較 jb up ; 小于則加熱 mov dx,z8255a ; 否則讀開關量 in al,dx and al,01h jz down ; pa0=0 則停止加熱 mov ah, 09h; pa0=1 則設置新的溫度值，并將pa0切換到0進行新的控制調節(jié) mov dx,offset mess5 int 21h call input jmp beginup: mov al,40h jmp aadown: mov al,00haa: mo