溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生 xxx指導(dǎo)教師 xxx摘要：溫度是工業(yè)領(lǐng)域中十分重要又較為普遍的被控參數(shù)，其穩(wěn)定性對(duì)工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量有著直接的影響。本設(shè)計(jì)是以8086微處理器為控制器，將溫度傳感器輸出的小信號(hào)經(jīng)過放大和低通濾波后，送至A/D轉(zhuǎn)換器；微控制器實(shí)時(shí)采集、顯示溫度值（要求以攝氏度顯示），同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)可設(shè)定、控制溫度值，使系統(tǒng)工作在設(shè)定溫度。利用ADC0809采用中斷式設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測控系統(tǒng)，在LED數(shù)碼顯示器上顯示溫度值，并對(duì)溫度進(jìn)行測試和控制，當(dāng)檢測溫度達(dá)到溫度上限60時(shí)開啟風(fēng)扇（即開啟電機(jī)），低于下限溫度30時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇，LED上的顯示內(nèi)容為：XX（采用十進(jìn)制顯示）。關(guān)鍵

2、詞：被控參數(shù)；控制器；轉(zhuǎn)換器The Design of Temperature Control SystemStudent majoring in automation major xxxTutor xxxAbstract：The temperature is very important and more common controlled parameter in the industrial field, its stability has a direct impact on the quality of industrial products. The design is based

3、 on the 8086 microprocessor as the controller, the output of the temperature sensor for the small signal after amplification and low-pass filter, sent to the A/D converter; microcontroller real-time acquisition, display temperature (in degrees Celsius display), and at the same time the system should

4、 be set up, to control the temperature value, make the system work at the set temperature. Using ADC0809 to adopt the design of a temperature control system interrupt, display the temperature value in the LED digital display, and test and control of temperature, when the detected temperature reaches

5、 the temperature limit at 60 open fan (i.e. open motor), turn off the fan below the lower limit temperature is 30 , the LED display content: XX (using decimal display).Keywords: controlled parameter; controller; transducer1 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)際綜合運(yùn)用能力的一個(gè)保障，也是工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，電子信息工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完了微機(jī)原理與接口技術(shù)課

6、程后，已經(jīng)具備了對(duì)微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的初步能力。通過對(duì)一個(gè)具體微機(jī)系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用該課程的理論知識(shí)和技術(shù)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，學(xué)習(xí)微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，因此，本課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供了一個(gè)良好的理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)和場所，有利于為學(xué)生樹立微機(jī)是一個(gè)整體系統(tǒng)的概念，同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)生編制和調(diào)試程序的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。因此，它是教數(shù)學(xué)計(jì)劃中必不可少的重要環(huán)節(jié)。本課程是電子信息工程專業(yè)的必修課。本設(shè)計(jì)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(hào)經(jīng)過放大和低通濾波后，送至A/D轉(zhuǎn)換器；微控制

7、器實(shí)時(shí)采集、顯示溫度值（要求以攝氏度顯示），同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)可設(shè)定、控制溫度值，使系統(tǒng)工作在設(shè)定溫度。2 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(jí)的電流信號(hào)，經(jīng)過運(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)過標(biāo)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(jìn)行比較，調(diào)整風(fēng)扇的開通情況，從而控制溫度。在斷開風(fēng)扇，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所示電壓跟隨器運(yùn)算放大電路溫度傳感器AD轉(zhuǎn)換器微處理器降溫控制電路報(bào)警譯碼顯示

8、圖1-1系統(tǒng)原理框圖3系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計(jì)3.1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，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。3.2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(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，

9、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)字量轉(zhuǎn)化2 。3.3 顯示接口芯片為滿足本次設(shè)計(jì)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(gè)芯片就能完成鍵盤鍵入和LED顯示控制兩種功能。4系統(tǒng)各部分功能模塊介紹4.1 溫度測量部分AD590是AD公司生產(chǎn)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(duì)溫度有關(guān)，對(duì)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(duì)溫度的輸出電流的基本溫度敏感電路3。AD590輸出的電流I=（273+T）uA(T為

10、攝氏溫度)。因此測量的電壓V為（273+T）uA×10K=（2.73+T/100）V，為了將電壓測量出來，又務(wù)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(yīng)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(diào)至2.73V。差動(dòng)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(zhuǎn)換器，那么AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線性比例的關(guān)系。圖 4-1基本溫度敏感電路4.2 溫度控制部分當(dāng)PC6為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，向

11、降溫系統(tǒng)輸出12V電壓降溫；反之，輸入低電平，三極管截止，繼電器斷開，停止降溫。在圖4-2中，二極管的作用是吸收繼電器端開時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓4。圖 4-2降溫系統(tǒng)4.3ADC0809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(duì)通道IN0輸入的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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 4-33 ADC0809與8255的連接4.4 8086的可編程外設(shè)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(nèi)部的各種操

12、作?？刂凭€RESET用來使8255A復(fù)位5 。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 4-4可編程外設(shè)接口電路4.5數(shù)據(jù)顯示部分如圖4-5為數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng) 圖 4-5數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)4.6系統(tǒng)硬件原理圖如圖4-6為系統(tǒng)硬件原理圖圖 4-6系統(tǒng)硬件原理圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 主程序通過開始界面，顯示提示信息，調(diào)用溫度子程序，設(shè)置溫度。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集AD值并求其平均值。調(diào)用BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值；調(diào)用顯示子程序，如果溫度高于實(shí)際溫度，不降溫，反之撥動(dòng)開關(guān)關(guān)閉，開始降溫。在此過程中，還可以重復(fù)設(shè)置溫度值。其主流程圖如圖5-

13、1所示N開始系統(tǒng)初始化顯示提示信息調(diào)用溫度值設(shè)置子程序?qū)嶋H溫度低于給定值PA0=1不加熱8255 PC6口=1開始降溫8255 PC6口=0顯示提示信息調(diào)用溫度值設(shè)置子程序重新設(shè)置溫度并將PA0撥到0 以進(jìn)行重新調(diào)節(jié)有鍵按下返回采集AD值并求其平均值調(diào)用BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值調(diào)用顯示子程序YYNNN圖5-1主程序流程圖5.2 BCD碼轉(zhuǎn)換子程序設(shè)定溫度為0攝氏度時(shí)變換放大電路送出的模擬量為0.0V，此時(shí)A/D輸出的數(shù)字量為00H6 ；溫度為60時(shí)變換器送出對(duì)應(yīng)電壓4.98V，此時(shí)A/D輸出的數(shù)字量為FFH，即每0.3對(duì)應(yīng)1LSB的變化量，對(duì)應(yīng)電壓值為19.5mV。報(bào)警溫度設(shè)定

14、為60，此時(shí)，輸出電壓約為5.0V左右。其流程圖如圖5-2所示通過移位得到組合BCD碼BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⒉杉玫降钠骄党艘?.3 轉(zhuǎn)換為溫度值返回對(duì)其進(jìn)行非壓縮BCD碼乘法調(diào)整圖5-2 BCD碼轉(zhuǎn)換子程序流程圖5.3源程序CSAD EQU 209HZ8279 EQU 212HD8279 EQU 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 SEGMENTDA

15、TA1 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, $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 ADJUS

16、T THE TEMPERATURE VALUE!*,0DH,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 SRACKSTA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS: CODE,DS: DATA,ES: DATA,SS: STACKSTA

17、RT: 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(shè)置的溫度值存DATA1OK： MOV DX, Z82

18、55 ; 設(shè)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(dòng)A/D MOV AX, 0 OUT DX, AL CALL DELAY I

19、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, RCR AX, 1 CALL CHANGTU BCD ; 轉(zhuǎn)化為十進(jìn)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(shí)際值 CMP AL, BL ; 實(shí)際值與輸入值比較 JB UP ; 小于則不降溫 MOV DX, Z82555A ; 否則讀開關(guān)量 IN AL, DX AND AL, 0

20、1H JZ DOWN ; PA0=0 則開始降溫 MOV AH, 09H; PA0=1 則設(shè)置新的溫度值，并將PA0切 換到0進(jìn)行新的控制調(diào)節(jié) MOV DX, OFFSET MESS5 INT 21H CALL INPUT JMP BEGINUP: MOV AL, 40H JMP AADOWN: MOV AL, 00HAA: MOV DX, Z8255C OUT DX, AL MOV AH, 0BH ; 堅(jiān)持鍵盤狀態(tài)，有鍵按下則返回DOC INT 21H CMP AL, 0 JZ CC MOV AX, 4C00H INT 21HCC: JMP BEGIN DELAY PROC NEAR ; 延

21、時(shí)子程序 PUSH CX MOV CX, 0F00H LOOP $ POP CX RET Delay ENDPINRUT PROC MEAR ;溫度值的設(shè)置子程序 MOV AH, 1H INT 21H MOV DI, OFFSET DATA1 MOV DI, AL MOV BH, AL MOV AH, 1L INT 21H MOV DI+1, AL MOV BL, AL AND BH, 0FH RCL BH, 1 RCL BH, 1 RCL BH, 1RCL BH, 1 AND BH, 0FH OR BL, BH MOV AL, BL CMP AL, 76H 輸入溫度大于60則顯示錯(cuò)誤信息 J

22、A ERR MOV DI+2, AL RET Input ENDPERR: MOV AH, 09H ; 顯示錯(cuò)誤提示信息 MOV DX, OFFSET MESS4 INT 21H MOV AX, 4C00H INT 21HCHANG TO BCD PROC NEAR ; BCD碼轉(zhuǎn)換子程序 MOV BL, 3 MUL BL MOV BL, 10 DIV BL AAM ; 非壓縮BCD碼乘法調(diào)整指令 MOV BL, AL MOV AL, AH MOV CL, 04H ROR AL, CL XOR AL, BL RET CHANG TO BCD ENDPDIS PROC NEAR ; 顯示子程序

23、MOV BL, AL MOV AL, 0FH PUSH AX MOV DX , Z8279 MOV AL , 90H OUT DX, AL POP AX PUSH BX LEA BX, LED XLAT POP BX MOV DX, D8279 OUT DX, AL CALL DELAY MOV AL, BL MOV CL, 04H ROR AL, CL AND AL, 0FH LEA BX, LED XLAT MOV DX, D8279 OUT DX, AL CALL DELAY CALL DELAY RET DIS ENDP CODE ENDS END START6 系統(tǒng)調(diào)試通過前一部分的

24、介紹說明，我們對(duì)系統(tǒng)的工作情況有了大體的了解。為了進(jìn)一步了解系統(tǒng)的工作過程，這里介紹一下系統(tǒng)調(diào)試過程及調(diào)試過程中出現(xiàn)的一些具體的問題。我們的實(shí)驗(yàn)調(diào)試軟件運(yùn)行于DOC環(huán)境下，其步驟如下：（1） 根據(jù)硬件圖和原理圖連接好線路。（2） 在PC機(jī)上敲入程序，并對(duì)其進(jìn)行的查錯(cuò)，編譯，連接，最后生成可執(zhí)行文件。（3） 接上電源，敲入可執(zhí)行文件的文件名，系統(tǒng)就開始了工作過程。 這是DOC屏幕上會(huì)出現(xiàn)的一些提示信息，如ENTER ANY KEY TO BEGIN!* LET PA0=0 TO ADJUST THE TEMPERATURE VALUE!* LET PA0=1 TO INPUT A NEW TEMPERATURE VALUE!*然后敲任意一個(gè)鍵，系統(tǒng)就開始進(jìn)行溫度測量和顯示，屏幕上就會(huì)顯示INPUT THE TEMPERATURE：在這一條信息之后敲入一溫度值。注意這里敲入的溫度值不能大于76攝氏度，否則屏幕將會(huì)顯示INPUT VALUE ERROR !并返回 DOC。（以后重新設(shè)定溫度時(shí)也是如此）在正常情況下，敲入設(shè)定溫度后系統(tǒng)就開始進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，當(dāng)實(shí)際溫度小魚設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)就開始進(jìn)行加熱，如果不加改變，它就會(huì)加熱一直穩(wěn)