88溫度巡檢系統(tǒng)(論文)

1、安徽理工大學繼續(xù)教育學院安徽理工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文）說明書說明書題 目： 函 授 站： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 年 月 日摘摘 要要 隨著現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)已經應用于諸多領域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號處理電路，而且熱敏電阻的可靠性相對較差，測量溫度的準確度低，檢測系統(tǒng)的精度差。為此我們選用 Intel 8088 作為主控制器，實現(xiàn)溫度巡檢，并具有傳感器故障報警等功能。它與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度檢測不同，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的

2、編程實現(xiàn)數(shù)字值讀數(shù)方式，因而使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。該系統(tǒng)設計簡單、抗干擾能力強、擴展方便，在溫度檢測中有很廣泛的應用前景。本文詳細介紹溫度巡檢系統(tǒng)的總體設計框架，系統(tǒng)功能以及硬件設計原理，并Intel 8086 匯編語言編寫出各功能模塊子程序，它使程序結構化、可讀性好且容易植入新程序從而便于系統(tǒng)擴展。關鍵詞：溫度巡檢；8086/8088AbstractAlready apply to a lot of fields with the fact that modern information technology step-by-step realization developing

3、sum upgrading traditional industries at full speed , temperature being able to work independent1y checking and demonstrating system. The tradition temperature detecting takes critesister as temperature sensor , critesister cost is low , need the follow-up signal treatment circuit but, the critesiste

4、r reliability is relatively relatively poor and , accurate degree measuring the temperature is low , systematic accuracy of detecting is bad. We select and use Intel for this purpose 8088 work give first place to the controller, realizes the temperature checking up round , have and the sensor malfun

5、ction give an alarm waiting for a function. That it is different from the tradition critesister temperature detecting , it is able to a playback directly quilt measuring the temperature and may demand to realize digital value numerical reading way by simple programming according to reality, makes sy

6、stem structure tend towards the simplicity , reliability more highly as a result. Be systems turn to design that the ability is strong , expansion goes to the lavatory simple , anti-interference , have applying a prospect very broadly in temperature detecting. And the temperature the main body of a

7、book is introduced detailedly makes rounds of visit to the population design frame inspecting up system, system function and hardware design principle, thereby easy to compile and compose out every function module functional element program , its new implantation at present easy to make procedure st

8、ructure-rization , readability good procedure Intel 8086 assembly language system expands.Key word: The temperature inspects; 8086/8088目目 錄錄1 緒緒 論論.61.1 自動化檢測技術的作用及其發(fā)展 .61.2 單片機控制技術簡介 .81.3 課題研究的目的和意義 .92 巡檢系統(tǒng)概述巡檢系統(tǒng)概述.112.1 整體設計構思 .112.2 主要技術指標 .122.3 系統(tǒng)的功能 .123 硬件設計硬件設計.143.1 硬件設計原理 .143.2 芯片介紹 .14

9、3.2.1 8086/8088 微處理器的基本結構.153.2.2 8253 功能及結構框圖.173.2.3 并行外圍接口 8255A 的結構.193.2.4 8259A 中斷控制器.213.2.5 多位七段 LED 數(shù)碼顯示器的電路結構及接口技術.223.2.6 A/D 芯片 ADC0808 .233.2.7 EPROM 芯片 Intel 2716.254 軟件設計軟件設計.274.1 程序.274.1.1 主程序.274.1.2 采樣 8 次子程序.294.1.3 數(shù)字濾波子程序.304.1.4 七段顯示代碼的轉換.314.2 程序框圖 .344.2.1 主流程圖.344.2.2 IRO

10、子程序流程圖.354.2.3 顯示子程序.364.2.4 時鐘子程序.374.2.5 數(shù)據(jù)采集的基本程序框圖.384.2.6 算術平均濾波程序子程序.394.2.7 標度變換子程序框圖.404.2.8 二進制數(shù)到七段顯示碼的流程框圖.414.2.9 報警子程序流程圖.424.3 內存單元一覽表.43結結 束束 語語.44參考文獻參考文獻.45附錄附錄.461 緒緒 論論1.1 自動化檢測技術的作用及其發(fā)展自動化檢測技術的作用及其發(fā)展 檢測是人類認識物質世界、改造物質世界的重要手段。遠古時代，人類就知道用自身的指幅、臂長為標準確定其他物體的長度，檢測技術的發(fā)展標志著人類的進步和人類社會的繁榮。在

11、現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、國防、醫(yī)療、農階等各行業(yè)，檢測技術的作用越來越大，檢測設備就像神經和感官，源源不斷地向人們傳輸各種有用的信息。在科學實驗和工業(yè)生產過程中，為了及時了解工藝過程、生產過程的情祝及它們的結果，需要對描述被控對象特征的某些參數(shù)進行測量或檢測，其目的是為了準確獲得表征他們的定量信息，為生產過程的自動化及科研提供可靠的數(shù)據(jù)。至于檢測技術的意義就更廣泛了，它們包括根據(jù)被測對象的特點，選用合適的測量儀器儀表及實驗方法，通過測量及數(shù)據(jù)處理和誤差分析，準確得到被測量的數(shù)據(jù)，并為提高測量精度、改進實驗方法及測量儀表，為生產過程的自動化等提供可靠的依據(jù)。在現(xiàn)代化生產中，為提高勞動生產率和產品質量，改

12、善勞動條件，必須不斷提高生產過程自動化水平和擴大自動化應用范圍。在實現(xiàn)自動化過程中，所用的檢測技術和裝置是自動化系統(tǒng)的“感覺器官” 。因為只有知道生產過程的狀態(tài)和工藝參數(shù)的條件下才能進行自動控制。從自動控制系統(tǒng)分類觀點出發(fā)，一個控制系統(tǒng)不設執(zhí)行控制器部分，而系統(tǒng)主要用于對生產設備和工藝過程進行自動監(jiān)視和自動保護，則稱為自動化檢測系統(tǒng)。1971年，美國Intel公司研究出4004型4位微處理器芯片，使傳統(tǒng)的檢測儀器采用計算機進行數(shù)據(jù)分析處理成為現(xiàn)實。隨著微型機價格的下降和功能的不斷改善，以及解決了許多傳統(tǒng)檢測裝置難于解決的難題，使它成為檢測技術中不可缺少的部分。因此，微處理器與傳感器、微處理器與

13、測量儀表相結合的技術也越來越引起人們的廣貶關注。單片機自動化檢測系統(tǒng)能完成對多點、多種隨時間變化參量的快速、實時測量，并能排除噪聲干擾，進行數(shù)據(jù)處理、信號分析，由測得的信號求出與研究對象有關信息的量值或給出其狀態(tài)的判別。不同種類的被測信號由各種傳感器轉換成相應的電信號，這是任何檢測系統(tǒng)都必不可少的環(huán)節(jié)。傳感器輸出的電信號經調節(jié)放大（包括交直流放大、整流濾波和線性化處理）后，變成0-5V直流電壓信號經A/D轉換器轉換后送單片機進行初步數(shù)據(jù)處理。單片機通過通信電路將數(shù)據(jù)傳輸至主機，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和測量結果的存儲、顯示、打印、繪圖、以及與其他計算機系統(tǒng)的聯(lián)網通信?？茖W技術的發(fā)展與檢測技術的發(fā)

14、展是密切相關的，檢測技術達到的水平愈高，則科學技術上的成就就會愈為深廣。而科學技術的發(fā)展，特別是新材料、新結構的傳感器研制成功，以及微型計算機的廣泛開發(fā)，給檢測技術帶來了變革性的影響，它們在檢測系統(tǒng)的準確性、快速性、可靠性和抗干擾性等方面發(fā)揮了明顯作用，大大豐富了檢測技術所包含的內容，擴大了檢測技術的應用范圍，同時也提出了新的課題。檢測問題廣泛存在于各行各業(yè)，隨著科學技術的高速發(fā)展，隨著人類生活水平和生產力水平的提高，檢測問題越來越多，對檢測提出的要求也越來越高:要求能更快、更準、更靈敏、更可靠的完成檢測任務、要求能實現(xiàn)自動化檢測。此外，先進的檢測方法和檢測設備是提高產品質量和性能的先決條件，

15、沒有先進的檢測方法和檢測設備，不但不能開發(fā)研制出高性能的檢測儀器，而且生產出的產品質量無法得到保證。自動化檢測技術作為自動化科學的一個重要分支，作為專門研究檢測問題的一門實用型、綜合型的新興邊沿學科己經形成。微機自動化檢測作為自動化檢測技術及系統(tǒng)發(fā)展的高級形式便應運而生。 “微機自動化檢測技術”就是使用微機及相關設備基于單片機的烘爐溫度自動檢測系統(tǒng)的研究與設計來實現(xiàn)自動化檢測儀器、自動化檢測系統(tǒng)的技術。微機自動化檢測技術的核心技術是傳感器技術、抗干擾技術與可靠技術、顯示技術、自動控制技術、電子線路設計技術等等。計算機科學技術改變著人們的觀念，生活和社會結構，對社會的發(fā)展和進步起著巨大的推動作用

16、，成為現(xiàn)代工業(yè)水平的標志之一，是我國實現(xiàn)富國民強，提高整個中華民族綜合素質的一項重要科學技術，隨著計算機的普及，我們學習計算機不能再局限于掌握計算機一般的操作和使用高級語言編程，而是將所學到和知識去開發(fā)出更有效的計算機應用系統(tǒng)或實時控制系統(tǒng)，因此，我們這次嘗試開發(fā)了運用于工業(yè)自動控制方面的溫度監(jiān)控報警系統(tǒng)。1.2 單片機控制技術簡介單片機控制技術簡介所謂單片機是指在一個集成芯片中，集成微處理器、存儲器、基本的I/O接口以及定時/計數(shù)、通信部件，即在一個芯片上實現(xiàn)一臺微型計算機的基本功能。1970年微型計算機研制成功之后，隨著就出現(xiàn)了單片機。美國Intel公司1971年生產的4位單片機4004和

17、1972年生產的雛形8位單片機8008，特別是1976年MCS-48單片機問世以來，在短短的二十幾年間，經歷了四次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其發(fā)展速度之快、應用范圍之廣，己達到了驚人的地步。它己滲透到生產和生活的各個領域，可謂“無孔不入”。隨著計算機技術的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應用，以及設備向小型化、智能化發(fā)展，作為高新技術之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出很強的生命力。它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力，對環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應性，可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。且單片機廣泛地應用于各種儀器儀表，使儀器儀

18、表智能化，提高它們的測量速度和測量精度，加強控制功能。單片機廣泛地應用于實時控制系統(tǒng)中，例如對工業(yè)上的各種窯爐的溫度、酸度、化學成分的測量和控制。將測量技術、自動控制技術和單片機技術相結合，充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能和實時控制功能，使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的生產效率和產品質量。從航空航天、地質石油、冶金采礦、機械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機電一體化設備和產品，到郵電通信、日用設備和器械，單片機都發(fā)揮了巨大作用。其應用大致可分為以下幾方面：（1）機電一體化設備的控制核心機電一體化是機械設備發(fā)展的方向。單片機的出現(xiàn)促進了機電一體化技術的發(fā)展，它作為機電產品的控制器，充分發(fā)揮其

19、自身優(yōu)點，大大強化了機器的功能，提高了機器的自動化、智能化程度。最典型的機電產品機器人，每個關節(jié)或動作部位都是個單片機控制系統(tǒng)（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場采集單元大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實時性要好。使用單片機作為系統(tǒng)的前端采集單元，由主控計算機發(fā)出采集命令，再將采集到的數(shù)據(jù)逐一送到主計算機中進行處理。如有些氣象部門、油田采油部門以及電廠等均可采用這樣的系統(tǒng)。（3）分布控制系統(tǒng)的前端控制器在直接控制級的計算機分布控制系統(tǒng)中，單片機作為過程控制中每一分部操作或控制的控制器，進行數(shù)據(jù)采集、反饋計算、控制輸出，并在上位機命令的指揮下進行相應協(xié)調工作。（4）智能化儀表的機芯自動化儀表的智能化

20、程度越來越高。采用單片機的智能化儀表可具有自整定、自校正、自動補償和自適應功能，還可進行數(shù)字PID調節(jié)，軟件消除電流熱噪聲等等，解決傳統(tǒng)儀表所不能解決的難題。單片機的應用使這種性能如虎添翼，如自動計費電度表、燃氣表中己有這方面的應用。許多工業(yè)儀表中的智能流量計，氣體分析儀、成分分析僅等也采用了這項技術。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機控制。（5）消費類電子產品控制該應用主要反映在家電領域，如洗衣機、空調器、保安系統(tǒng)、VCD視盤機、電子秤、IC卡、手機、BP機等。這些設備中使用了單片機機芯后，大大提高了其控制功能和性能，并實現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。（6）終端及外圍設備控制計算機網絡終端設備，如

21、銀行終端、商業(yè)POS以及計算機外圍設備如打印機、通信終端和智能化UPS等。在這些設備中使用單片機，使其具有計算、存儲、顯示、輸入等功能，具有和計算機連接的接口，使計算機的能力及應用范圍大大提高。本課題以單片機作為控制器之一，進一步研究單片機在自動化檢測領域中的應用。1.3 課題研究的目的和意義課題研究的目的和意義近年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，給爐溫的檢測提供有力的技術支持。本鍋爐溫度巡檢系統(tǒng)，作為檢測系統(tǒng)的一種，采用單片機作為前段數(shù)據(jù)采集單元，對爐溫及爐內工件溫度進行采集和處理，監(jiān)控烘爐的熱加工過程及產品的質量狀態(tài)。應用微型計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)保存、分析統(tǒng)計。本課題研究開發(fā)的目的，就是要通過借鑒

22、國外的先進技術，研究出鍋爐溫度自動檢測系統(tǒng)。用來連續(xù)測量各點的溫度變化，以此來優(yōu)化生產過程，提高鍋爐熱加工的產品質量和生產效率，降低能耗。該課題研究的意義在于傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號處理電路，而且熱敏電阻的可靠性相對較差，測量溫度的準確度低，檢測系統(tǒng)的精度差。因此通過本文的研究，希望對我國該類儀器儀表的開發(fā)能起到拋磚引玉的作用。鍋爐運行時，為了及時了解鍋爐的出力，控制運行工況以及取得進行熱效率算與成本核算的數(shù)據(jù)，必須經常檢測數(shù)據(jù)的變化情況。溫度是鍋爐生產蒸汽質量的重要指標之一，也是保證鍋爐設備安全的重要參數(shù)。同時，溫度是影響鍋爐傳熱過程和設備效率的

23、主要因素。因此溫度自動巡檢系統(tǒng)對于保證鍋爐的安全、經濟運行，提高蒸汽產量和質量，減輕工人的勞動強度，改善勞動條件具有極其重要意義。2 巡檢系統(tǒng)概述巡檢系統(tǒng)概述2.1 整體設計構思整體設計構思 溫度是一個很重要的物理參數(shù)，在工業(yè)生產過程中，溫度檢測和控制都直接和安全生產、產品質量、生產效率、節(jié)約能源等重大技術經濟指標相聯(lián)系，因此在國民經濟的各個領域中都受到普遍重視。溫度檢測類儀表作為溫度計量工具，也因此得到廣泛應用。隨著科學技術的發(fā)展，這類系統(tǒng)的發(fā)展也日新月異。特別是隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，以單片機為主的系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)控制領域，形成了智能化的測量控制系統(tǒng)，從而引起了巡檢系統(tǒng)結構的根本性變

24、革。在較大型的工業(yè)信號檢測控制系統(tǒng)中，需要檢測的點數(shù)往往有幾十個甚至上百個，都是采用微型計算機系統(tǒng)為基礎，其價格比較高，體積較大，而單片機具有集成度高、處理功能強、可靠性高、價格低廉、系統(tǒng)結構簡單等優(yōu)點，使用它能方便的組裝各種智能控制設備和儀器，有針對性地解決從簡單到復雜的各類監(jiān)測和控制任務。該系統(tǒng)是“用 8088 實現(xiàn)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)” 。在 8088CPU 組成的計算機系統(tǒng)中，專門使用了一個時鐘發(fā)生器 8284，它除了產生振蕩提供主時鐘外，還向CPU 提供了一些同步的控制信號，系統(tǒng)的外部設備是七段顯示器，A/D 轉換器，由于它們的復雜性及多樣性以致不能直接與 CPU 相連，特別是它們的速度比

25、CPU 低得多，因此必須通過接口電路來進行隔離，變換或鎖存。 系統(tǒng)采用了定時計數(shù)器 8253 作為實時時鐘，定時產生的基信號，解決時間控制問題。當規(guī)定的時間到達時，時鐘電路就可以發(fā)出中斷請求信號，由 CPU響應這個中斷請求，進行相應的處理，系統(tǒng)還采用 8255 作為并行接口，采用8252 鎖存器進行數(shù)據(jù)鎖存，用 8277 收發(fā)器進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。 系統(tǒng)中的中斷控制用中斷控制器 8259A 來進行，8259A 可輸入 8 個外部設備的中斷請求信號，只要在任一中斷源發(fā)出中斷請示信號，8259A 將發(fā)出的中斷請求信號送給 CPU，只要 CPU 允許中斷，則 CPU 將響應中斷。本系統(tǒng)采用的是匯編語言作

26、為程序設計的軟件，由于各個芯片的許多基本運行狀態(tài)由初始化來決定，所以在系統(tǒng)工作前根據(jù)系統(tǒng)要求首先作初始化工作，然后送顯示器等待中斷，系統(tǒng)設計了五個中斷源，在本程序的調用中有保護現(xiàn)場，采樣八次，濾波，標度轉換，是否超限，報警，代碼轉換，更新顯示，返回現(xiàn)場等，由主程序逐個調用，即可完成測量爐子溫度的功能。2.2 主要技術指標主要技術指標 由于外界的復雜性，各種芯片的性能也有了很大的差別，在設計一個系統(tǒng)的首先難題就是選擇適當?shù)男酒^適當?shù)囊簿褪前ㄐ酒旧淼男阅芤约八鼈兘涌诘姆奖愠潭?，因此有必要了解芯片的主要技術指標。本系統(tǒng)采用 220V交流電，在經過整流，濾波和穩(wěn)壓后則可得到+5V 的工作電壓

27、。主要技術指標包括： 溫度：本系統(tǒng)設置的爐溫范圍是 400C800C； 報警上下限：本系統(tǒng)報警的下限為 550C，報警的上限為 650C； 精度：本系統(tǒng)設定的精度為 2C； 電源電壓：本系統(tǒng)所用到的各芯片的工作電壓為+5V。2.3 系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能本系統(tǒng)的功能主要有以下三點：（1）測量爐子的溫度先將各芯片初始化，讓各芯片正常啟動，而此時爐子的溫度由現(xiàn)場傳感器傳出信號，此信號再經過處理器，處理為 05V 的模擬電壓。模擬電壓送入 ADC0808 的 INO端，經 ADC0808 轉換成相應的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)送入 CPU，CPU 由控制總線送給 6116RAM 存儲，如此，連續(xù)采樣八次后，八個數(shù)據(jù)都

28、依次存入了 6116RAM 存儲器中。CPU 調用 2716ROM 存儲器中的程序，將此八個二進制數(shù)據(jù)進行濾波，標度轉換，判斷是否超限，如果超限則報警，沒超限則調用代碼轉換子程序，將二進制的溫度轉變成七段顯示碼，等待中斷調用。系統(tǒng)設計 1 秒內采樣八次，CPU 等到 1 秒時，由 8253 向 8259 申請中斷，即當 IRO 為高電平時，使相應的中斷請求寄存器 IRR 位置位，8259A 對 IRR 提供的情況進行分析處理，從 INT 端輸出一個高電平向 CPU 發(fā)出中斷請求，CPU響應中斷后，再用上述同樣的方法測量，共三次取中間值即是此時的爐溫。（2）顯示的功能 由 8259A 選中相應的

29、中斷源后，通過 8255A 送七段顯示器顯示。 8259A 相應的中斷源為： （IR1）A1顯示溫度 （IR2）A2顯示時間 （IR3）A3顯示報警上限 （IR4）A4顯示報警下限如果按下其中的某一個鍵，七段顯示器就會顯示出與之相對應的數(shù)據(jù)。（3）報警本系統(tǒng)所測的溫度范圍是 400C800C，報警下限為 550C，上限為650C，如果爐溫未達到上限或超過下限紅燈亮，并將產生語言報警。3 硬件硬件設計設計匯編語言是面向機器的語言，所以要求程序設計者必須對計算機微處理器內部結構有所了解。如果不了解計算機的硬件和內部結構可以說很難進行程序設計，計算機硬件是指計算機系統(tǒng)使用的電子線路和物理裝置。硬件系

30、統(tǒng)是計算機的物質基礎。本章將對本系統(tǒng)所使用的硬件系統(tǒng)進行介紹。3.1 硬件設計原理硬件設計原理首先將爐子的溫度通過傳感器送給信號處理器，信號處理器進行處理后轉換成模擬信號，送至 ACD0808 模數(shù)轉換器，把模擬信號轉換成數(shù)字信號，然后將數(shù)據(jù)送至 8088CPU，由控制總線送給 6116RAM 數(shù)據(jù)存儲器存儲，然后再用CPU 調用 2716EPROM 程序存儲器中的程序進行濾波，標度轉換，以及判斷是否超限，是否需要報警。系統(tǒng)要求 1 秒鐘采樣八次信號，所以要用 8253-5 定時計數(shù)器來作為實時時鐘，當規(guī)定的時間到達時，時鐘電路就向 8259A 中斷控制器發(fā)出中斷請求信號，由 CPU 響應這個

31、中斷請求信號，進行相應的中斷處理，處理后的信息送至LED 七段顯示器顯示，由于 LED 七段顯示器比 CPU 的速度低得多，故中間需用一個 8255A 可編程并行接口芯片進行隔離，變換。為了使系統(tǒng)中各相關芯片的時鐘同步，所以需要用一個 8284 時鐘發(fā)生器，它除了為系統(tǒng)中有關芯適時的被選通，需要用一個 74LS138 譯碼器進行選通控制。我們選用 8088CPU 芯片，是由于 8088CPU 芯片是準 16 位的微處理器，其芯片內部是 16 位總線，外部是 8 位總線，故要采用分時復用方法，并用 8282地址鎖存器中的八位地址鎖存，當 8080CPU 的 ALE 信號有用時，它就將來自8088

32、 復用地址線上的狀態(tài)鎖存起來，并且用 8287 數(shù)據(jù)數(shù)驅動收發(fā)器對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)收發(fā)。3.2 芯片介紹芯片介紹本系統(tǒng)是以 8088 為核心，8255 芯片作為并行接口芯片，8253 作為定時計數(shù)器，8259 作為中斷控制器，8282 進行地址鎖存，8287 進行數(shù)據(jù)收發(fā)，6116RAM 存儲數(shù)據(jù)，2716ROM 存儲程序，A/D 轉換器進行模數(shù)轉換，七段顯示器將顯示溫度、時間、報警上下限。本節(jié)將對芯片逐一進行介紹。3.2.1 8086/8088 微處理器的基本結構微處理器的基本結構（1）8086/8088 微處理器的基本組成及邏輯框圖 執(zhí)行部件（EU）：由 ALU、通用寄存器組、狀態(tài)寄存器及操作

33、控制器電路組成?？偩€接口部件（BIU）：由專用寄存器、指令隊列緩沖器、地址加法器等功能部件組成。形成對外總線，與存儲器、I/O 接口電路進行數(shù)據(jù)傳輸。EU 與 BIU 的流水線操作： EU 與 BIU 可獨立工作，BIU 在保證 EU 與片外傳送操作數(shù)前提下，可進行指令預取，與 EU 可重疊操作。邏輯框圖如圖 2-1所示。圖 3-1 8086/8088 微處理器邏輯框圖（2）8086/8088 微處理器的存儲器管理 8088/8086CPU 有 20 條地址總線，有 220=1048576=1MB（1M 字節(jié)） 個存儲單元。在機器內部用 20 位無符號二進制數(shù)來表示存儲單元地址。用十六進制表示

34、的地址范圍為：00000HFFFFFH。8086 微處理器是一個 16 位結構，用戶可用的寄存器均為 16 位。顯然，用一個寄存器是無法形成尋址 1MB 存儲器空間所需的地址碼的。 8086/8088 把 1M 主存空間劃分為若干段。每個段由連續(xù)的字節(jié)單元組成，最大長度為 64K（即 65536） ?？勺鳛楠毩ぶ返倪壿媶挝?。一個段中的代碼和數(shù)據(jù)，可存放在該段內的任意單元中。一個段的起始地址，稱為該段的段基地址（20 位） 。要求段基址的低 4 位必須為 0（可被 16 整除） ，段地址存放在段寄存器 CS、DS、SS、ES 中。 在程序中設置的段稱為邏輯段。各邏輯段的大小按實際需要確定，最大

35、為64KB，實際應用時可小于 64KB，其未用空間可再定義為其它段的空間。因而可出現(xiàn)段的重疊。各邏輯段可以是鄰接的、間隔的、部分重疊的和完全重疊的。（3）8086/8088 片芯引腳功能說明 8086/8088 微處理器采用 40 條引線雙列直插（DIP）封裝。8086/8088 微處理器引線是對外前端總線及專用信號引線，如圖 2-2 所示。8086/8088 微處理器引線，在邏輯上可分為 3 類：地址總線信號、數(shù)據(jù)總線信號、控制總線信號。還有一些專用信號：電源、地、時鐘。 8086/8088 采用引線分時復用技術，一條引線不同時間代表不同信號，解決引線不夠問題。 圖 3-2 8086/808

36、8 片芯引腳基本引腳信號 AD15AD0 （I/O，三態(tài)） ，地址/數(shù)據(jù)復用引腳。 A19/S6 A16/S3 （ O，三態(tài)）：地址/狀態(tài)復用引腳。 S6 為 0 表示 AD15AD0 作為數(shù)據(jù)線使用； S5 為 1 表示處理器開中斷，為 1 表示處理器關中斷； S4、S3 組合表示當前段寄存器的使用情況。 BHE /S7（O，三態(tài)）：高字節(jié)允許/狀態(tài)復用引腳。 BHE 為 0 高 8 位數(shù)據(jù)線允許 S7 在 8086 中未定義，留作備用 NMI（In）：非屏蔽中斷請求線，上升邊觸發(fā)。 INTR（In）：可屏蔽中斷請求線，高電平有效。 RD（O，三態(tài)）：讀選通信號，低電平有效。 CLK（In）

37、：時鐘信號，處理器基本定時脈沖。 RESET（In）：復位信號，高電平有效。 復位時，標志寄存器、IP、DS、SS、ES 和指令隊列置 0，CS 置全 1。處理器從 FFFFOH 存儲單元取指令并開始執(zhí)行。 WR（O，三態(tài)）：寫選通信號，低電平有效。 READY（In）：準備好信號，高電平有效。處理器與存儲器及 I/O 接口速度同步的控制信號。 TEST（In）： 測試信號，低電平有效。處理器執(zhí)行 WAIT 指令的控制信號。 MN/MX（In）：最大/最小工作模式選擇信號。硬件設計者用來決定 8086工作模式，MN/MX =1 8086 為最小模式， MN/MX# =0 8086 為最大模式。

38、 Vcc（In）：處理器的電源引腳，接 +5V 電源。 GND：處理器的地線引腳，接系統(tǒng)地線。 3.2.2 8253 功能及結構框圖功能及結構框圖 （1） 8253 的主要功能 每片上有 3 個獨立的 16 位的計數(shù)器通道。 對于每個計數(shù)器，都可以單獨作為定時器或計數(shù)器使用，并且都可以按照二進制或十進制來計數(shù)。 每個通道都有 6 種工作方式，都可以通過程序設置或改變。 每個計數(shù)器的速率可高達 2MHz，最高的計數(shù)時鐘頻率為 2.6MHz。 所有的輸入輸出頻率都是 TTL 電平，便于與外圍接口電路相連接。 單一的+5V 電源。 （2）8253 邏輯框圖 圖 3-3 8253 邏輯框圖 數(shù)據(jù)總線緩

39、沖器 8 位，雙向，三態(tài)。用于暫存數(shù)據(jù)。 a. CPU 初始化編程時向其寫入控制字；b. CPU 向某一通道寫入計數(shù)初值；c. CPU 從某一通道讀計數(shù)初值。 讀/寫控制邏輯電路 接收 CPU 發(fā)來的 RD#、WR#、CS#、A0 信號，經過邏輯控制電路產生出對 8253 要執(zhí)行的操作。 8253 控制信號與執(zhí)行的操作之間的對應關系 3 個計數(shù)器。分別為 0，1，2。是完全獨立的計數(shù)器/定時器通道，各自都可以按不同的方式工作。每個計數(shù)器內部都包含一個 16 位的預置初始值寄存器，一個可預數(shù)置減法計數(shù)器，一個鎖存器?？深A置的減法計數(shù)器初值是從可預置初始值寄存器給出，得到初始值后開始作減 1 的操

40、作，鎖存器是隨可預置數(shù)減法計數(shù)器的內容而變化。當有一個鎖存命令出現(xiàn)后，鎖存器便鎖存當前計數(shù)，直到被 CPU 讀走之后，它又可隨預置減法計數(shù)器的變化而變化。計數(shù)器的計數(shù)方式由方式選擇字控制。 （3）8253 引腳信號定義 圖 3-4 8253 引腳信號D7D0 雙向，8 位三態(tài)數(shù)據(jù)線。 CLK0CLK2 計數(shù)器 0、1、2 的時鐘輸入， 高電平有效。OUT0OUT2 計數(shù)器 0、1、2 的輸出。 GATE0GATE2 計數(shù)器 0、1、2 的門控輸入。 CS 輸入，片選信號。 RD 輸入，讀信號。 WR 輸入，寫信號。 A1、A0 輸入，2 位地址選擇。 3.2.3 并行外圍接口并行外圍接口 82

41、55A 的結構的結構（1）并行通信的簡單原理 微處理器與 I/O 設備進行數(shù)據(jù)傳輸時均需經過接口電路實現(xiàn)系統(tǒng)與設備互連的匹配。 并行接口電路中每個信息位有自己的傳輸線，一個數(shù)據(jù)字節(jié)各位可并行傳送，速度快，控制簡單。由于電氣特性的限制，傳輸距離不能太長。 8255A 是通用的可編程并行接口芯片，功能強，使用靈活。適合一些并行輸入/輸出設備的使用。 （2）8255A 并行接口邏輯框圖及功能部件說明 圖 3-5 8255A 并行接口邏輯框圖 三個獨立的數(shù)據(jù)端口 三個獨立的 8 位 I/O 端口即口 A、口 B、口 C。 口 A 有輸入、輸出鎖存器及輸出緩沖器。 口 B 與口 C 有輸入、輸出緩沖器及

42、輸出鎖存器。 在實現(xiàn)高級的傳輸協(xié)議時，口 C 的 8 條線分為兩組，每組 4 條線，分別作為口 A 與口 B 在傳輸時的控制信號線。 口 C 的 8 條線可獨立進行置 1/置 0 的操作。 口 A、口 B、口 C 及控制字口共占 4 個設備號。 A 組控制電路和 B 組控制電路 A 組控制電路控制 A 端口和 C 端口的高 8 位（PC4PC7） ； B 組控制電路控制 B 端口和 C 端口的低 8 位（PC0PC3） ； 作用：由它們的控制寄存器接收 CPU 輸出的方式控制命令字，還接收讀寫控制邏輯電路的讀/寫命令，根據(jù)控制 。命令決定 A 組和 B 組的工作方式和讀/寫操作。 （3）825

43、5A 引腳信號定義 與 CPU 相連的引腳 RESET 復位信號：把 8255A 所有寄存器都清“0”，并將三個端口自動設置為輸入端口。 CS 片選信號。 RD 讀信號。 WR 寫信號。 A1A0 端口譯碼信號：A1A0=00 時選中 A 口； A1A0=01 時選中 B 口； A1A0=10 時選中 C 口； A1A0=11 時選中控制端口。 D7D0 數(shù)據(jù)總線。 和外設端口相連的引腳 A0PA7 ： A 端口的輸入/輸出引腳。 PB0PB7 ： B 端口的輸入/輸出引腳。 PC0PC7 ：C 端口的輸入/輸出引腳。 3.2.4 8259A 中斷控制器中斷控制器 （1） 8259A 的內部結

44、構圖 3-6 8259A 的內部結構框圖中斷請求寄存器（IRR）：8 位寄存器，可寄存儲 8 個請求輸入（IR0IR7）的狀態(tài)。 優(yōu)先權裁決器：對請求源與正在被服務的中斷級進行比較，裁決出優(yōu)先級最高者。 中斷在服務寄存器（ISR）：8 位，與 IRR 對應，記錄正被處理的請求。IRn 被響應，ISRn 被置 1；IRn 處理結束， ISRn 置 0。 中斷屏蔽寄存器（IMR）：8 位，某位置 1 對應 IRR 位的請求被屏蔽。 控制邏輯：寄存 8259A 的命令字，多種工作方式的控制，向處理器發(fā) INT，接收 INTA#。 級聯(lián)緩沖器/比較器：多片 8259A 級聯(lián)時，對從片的標識碼進行寄存與

45、比較。 （2）8259A 的外部引腳信號 圖 3-7 8259A 的外部引腳8259A 的主要引腳信號說明 D7D0：數(shù)據(jù)總線，雙向，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接。 CS：片選信號，確定芯片在系統(tǒng) I/O 空間位置。 A0：地址線，8259A 占相鄰的 2 個 I/O 地址，與 CS#信號配合，A0=0 選偶端口，A0=1 選奇端口。 CAS2CAS0：級聯(lián)線，雙向。在主從級聯(lián)結構中，主片輸出，從片輸入。主片發(fā)從片標識碼，從片比較，符合時輸出中斷類型碼。 SP/EN：雙向信號。輸入時為 SP#，硬接線確定主從（主片 SP#接高電平） ；輸出時為 EN#，作為 DB 緩沖允許。 INT：中斷請求，輸出，與

46、CPU 的 INTR 腳相連，向 CPU 發(fā)出中斷請求。 INTA：中斷響應，輸入，與 8086INTA 相連。 3.2.5 多位七段多位七段 LED 數(shù)碼顯示器的電路結構及接口技術數(shù)碼顯示器的電路結構及接口技術 （1）七段 LED 數(shù)碼顯示器的結構 圖 3-8 七段 LED 數(shù)碼顯示器的結構（2）LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口 圖 3-9 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口3.2.6 A/D 芯片芯片 ADC0808 （1）原理圖及控制原理 模擬量輸入； A/D 轉換器； 數(shù)據(jù)輸出圖 3-10 ADC0808/9 的原理框圖（2）主要引腳介紹IN0IN7：8 路模擬量單極性電壓的輸入引腳。ADD A

47、、ADD B、ADD C：8 選 1 模擬開關的三位通道地址輸入端。用來選擇對應的輸入通道，其對應關系如圖 3-10 所示。ALE：為通道地址鎖存允許選通控制端，輸入上跳沿有效；它有效時，C、B、A 的通道地址值才能進入通道地址鎖存器，ALE 下跳為低電平（無效）時，鎖存器鎖存進入的通道地址。START：啟動 A/D 轉換控制引腳，由高電平下跳為低電平時有效；即對該引腳輸入正脈沖下跳沿后，ADC 開始逐次比較；也可將 START 與 ALE 連接在一起使用，安排一個 CPU 寫端口地址；正脈沖上升沿通道地址（碼）被寫入通道地址鎖存器，下降沿啟動 A/D 轉換。EOC：ADC 轉換狀態(tài)輸出信號引

48、腳；未啟動轉換時，EOC 為高電平，啟動轉換后，正在逐次逼近比較期間 EOC 為低電平，低電平持續(xù)時間為 A/D 轉換時間，一旦轉換完畢，EOC 端上跳為高電平，此信號可供 CPU 查詢或向 CPU發(fā)中斷。2128：8 位數(shù)字量輸出引腳，它是三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器的輸出引腳，未被選通時，8 個引腳對片內均為高阻斷開；因此可與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線 D7D0直接相連。OE：數(shù)字量輸出允許控制端，輸入正脈沖有效；它有效時，數(shù)據(jù)輸出三態(tài)門被打開，轉換好的數(shù)字量各位被送到 2128引腳上；它無效時，浮空（高阻隔離） ；顯然 OE 端必須設置一個 CPU 讀數(shù)據(jù)的端口地址，8122未訪問時，必須為低電平。（3）ADC

49、0808/9 引腳圖圖 3-11 ADC0808/9 芯片的引腳圖3.2.7 EPROM 芯片芯片 Intel 2716Intel2716 是一種 2K8 的 EPROM 存儲器芯片，雙列直插式封裝，24 個引腳，其最基本的存儲單元，就是采用的帶有浮動柵的 MOS 管。（1）芯片的內部結構Intel 2716 存儲器芯片的內部結構框圖如圖 312（a）所示，其主要組成部分包括：A1A2A3A4A5A6A7O1O2O0A0地VCCA8A9VPPOEA10CEO7O6O5O4O3VCC地VPPOEOE輸出允許片選 和編程邏輯譯碼y x譯碼輸出緩沖. 門y16K Bit存儲矩陣地址輸入 數(shù)據(jù)輸出O0

50、O7A0A10123456789101112131415161718192021222324 (a) 引腳分配圖 (b) 內部結構框圖圖 312 Intel 2716 的內部結構及引腳分配 存儲陣列；Intel2716 存儲器芯片的存儲陣列由 2K8 個帶有浮動柵的 MOS管構成，共可保存 2K8 位二進制信息； X 譯碼器：又稱為行譯碼器，可對 7 位行地址進行譯碼； Y 譯碼器：又稱為列譯碼器，可對 4 位列地址進行譯碼； 輸出允許、片選和編程邏輯：實現(xiàn)片選及控制信息的讀/寫； 數(shù)據(jù)輸出緩沖器：實現(xiàn)對輸出數(shù)據(jù)的緩沖。（2）芯片的外部結構Intel2716 具有 24 個引腳，其引腳分配如圖

51、 3-12（b）所示，各引腳的功能如下： Al0A0：地址信號輸入引腳，可尋址芯片的 2K 個存儲單元； O7O0： 雙向數(shù)據(jù)信號輸入輸出引腳； ：片選信號輸入引腳，低電平有效，只有當該引腳轉入低電平時，才能對CE相應的芯片進行操作； ：數(shù)據(jù)輸出允許控制信號引腳，輸入，低電平有效，用以允許數(shù)據(jù)輸出。OE4 軟件軟件設計設計硬件電路完成以后，進行系統(tǒng)軟件設計。首先要分析系統(tǒng)對軟件的要求，然后進行軟件的總體設計，包括程序總體結構設計和對程序進行模塊化設計。按整體功能分成多個不同的模塊，單獨設計、編程、調試，然后將各個模塊裝配聯(lián)調，組成完整的軟件。根據(jù)實際需要，單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要完成的任務有：采

52、集相應的數(shù)據(jù)，進行濾波處理后存儲于存儲器，并對接收到的數(shù)據(jù)進行處理。本測溫系統(tǒng)的軟件分為兩個部分：一部分是單片機檢測（溫度信號采集和數(shù)據(jù)存儲）軟件，另一部分是爐溫數(shù)據(jù)分析處理軟件。隨著國內單片機開發(fā)工具研制水平的提高，8086/8088匯編語言得到了更加普遍的使用。該語言是一種記敘性的程序語言，它是比較靠近硬件系統(tǒng)的，即與匯編語言比較接近。既可以直接訪問硬件和系統(tǒng)的功能，又有面向用戶、容易記憶、便于閱讀和書寫的優(yōu)點。程序具有完善的模塊程序結構，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計提供了有利的保障。4.1 程序程序4.1.1 主程序主程序主程序主要將各子模塊組織起來成為一個有機的整體，上電復位后，

53、單片機首先進行系統(tǒng)初始化，對 8088、8255A、8259A、8253A 等芯片進行初始化工作。之后軟件查詢按鍵狀態(tài)執(zhí)行相應的程序，顯示相應的數(shù)據(jù)，如爐溫，時間，報警上下限的溫度等。當所測的數(shù)據(jù)出錯，或者想重新開始測爐溫，可按復位鍵重新復位。按下時間按鈕，可用來顯示當前的時間。按下爐溫按鈕，可用來顯示當前爐子的溫度。按下報警上限按鈕，可顯示系統(tǒng)所設計的報警上限的溫度。按下報警下限按鈕，可顯示系統(tǒng)所設計的報警上限的溫度。若無鍵被按下，系統(tǒng)處理等狀態(tài)。同時系統(tǒng)還隨時接收內部中斷，根據(jù)中斷情況，發(fā)出相應的報警信息。主程序清單如下：MOV AX，0000H ；段寄存器賦值MOV DS，AX MOV

54、BX，0050HMOV ES，BXMOV DX，0060HMOV SS，DXMOV SP，0000HMOV S，0 ；內存單元初始化MOV M，0MOV T，08HMOV AL，80H ；8255A 初始化 OUT 03H，ALMOV AL，013H ；8259A 初始化OUT OCH，ALMOV AL，08HOUT 0DH，ALMOV AL，0OUT 0DH，ALMOV AL，035H ；8253-5 初始化，計數(shù)器 0OUT 07H，ALMOV AX，1250DOUT 04H，AL；寫計數(shù)器 0 低字節(jié)MOV AL，AHOUT 04H，AL；寫計數(shù)器 0 高字節(jié)MOV AL，075H；對計

55、數(shù)器 1OUT 07H，ALMOV AX，1000DOUT 05H，ALMOV AL，AHOUT 05H，AL；寫計數(shù)器 1 高字節(jié)STI；開中斷CALL A1；調溫度顯示程序JMP LPCALL A2；時間顯示JMP LPCALL A3；報警上限顯示JMP LPCALL A4；報警下限顯示JMP LPLP：MOV DL，AL；送顯示 MOV AH，2HIL；等待中斷4.1.2 采樣采樣 8 次子程序次子程序數(shù)據(jù)采集模塊是調用數(shù)據(jù)采集子程序對模擬信號連續(xù)采樣 8 次，然后再調用濾波程序對采集的數(shù)據(jù)進行濾波，再調用標度變換程序進行標度轉換，根據(jù)轉換結果判斷是否超限，如果超限，調用報警子程序發(fā)出報

56、警信號。其程序清單如下：CY8 PROC MOV 55H，8 ；置次數(shù)為 8 次 MOV CX，55H MOV SJ，47H ；置存數(shù)地址指針LP： CALL CY ；調用一次采樣子程序 MOV SI，AL ；存放采樣結果 INC SI ；地址指針加 1 DEC CX CMP CX，0JE LP RETCY8 ENDPCY PROC OUT08H，ALCALL DELAYIN AL，08HRETDELAY PROC ；延遲子程序 MOVBL，10 LP1：MOVCX，2800 WAIT： LOOP WAIT DEC BL JZN LP1RETDELAY ENDP4.1.3 數(shù)字濾波子程序數(shù)字濾

57、波子程序 由于工業(yè)生產和科學實驗室現(xiàn)場的環(huán)境比較惡劣，干擾源較多，為了減少對采樣數(shù)據(jù)干擾，提高系統(tǒng)的性能，要對采集數(shù)據(jù)進行濾波。采用軟件濾波，克服了模擬濾波器的不足，具有以下優(yōu)點：（1）不需要增加硬件設備，可以多個輸入通道“共用”一個濾波程序。（2）軟件濾波不需要硬件設備，因而可靠性高、穩(wěn)定性好，各回路之間不存在阻抗匹配等問題 。（3）可以通過改寫數(shù)字濾波程序，實現(xiàn)不同的濾波方法或改變?yōu)V波參數(shù)，這比改變模擬濾波器的硬件要靈活方便。本系統(tǒng)采用的軟件濾波方法是算術平均值濾波法。平均值濾波法是對信號采集8次，取8次測量的平均值作為某時刻的輸出。其程序清單如下：INTRPROC NEARPUSHAX；

58、現(xiàn)場保護PUSHBXPUSHOXPUSHDSMOVC，0；采樣值累加MOVAL，0MOVAX，0MOVRESU，AXMOVBX，OFFSET NUMB LP：MOVAL，BX ；取下一個數(shù) CBWADDRESU，AX；累加MOVAX，CINCBXLOOPLPHLTLEABX，A；求平均值MOVAX.，BX ；被除數(shù)低 8 位送 AXADDBX，2MOVDX，BX ；被除數(shù)高 8 位送 DXDIVWORDPTR B；字除法運算MOVC，AX；商送 C 單元HLTPOPDS；恢復現(xiàn)場POPDXPOPBXPOPAXSTI；開中斷IRET；中斷返回4.1.4 七段顯示代碼的轉換七段顯示代碼的轉換由于ADC0808轉換后的數(shù)據(jù)是二進制數(shù)據(jù)，而七段碼LED顯示器所要顯示的數(shù)據(jù)是十進制數(shù)據(jù)，因此需要進行二、十進制數(shù)據(jù)轉換。其程序清單如下：SSEGSEGMENTPARASTACKSTACKSTADB100DUP（ ？）SSEGENDSDATASEGMENTDATDB1000DB5DUP（ ？）TABLTABL DB40H，79H，24H，30H，19H，12H，02H，78H，30H，18H，DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS；CODE，DS；DATA，SS；SSEGSTARTMOVAX，DATAMOVDS，AXLEABX，DATMOVAX，0MOVAL，BXA