熱敏電阻測溫課程設計課案

微機接口技術課程設計報告課題名稱： 基于微機的熱敏電阻測溫系統(tǒng)學 院： 機械工程學院專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化組 員：XSLCCBSJTHWGP指導老師：日 期： 2016年7月5日目錄課程設計任務書 1報告正文 1前言 1任務分析與方案設計 2主要元器件及其說明 4系統(tǒng)設計及仿真 7接口電路板制作 12系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試 18心得體會 20參考文獻 215. 附錄 22PAGEPAGE25課程設計任務書一、任務要求基于8086最小系統(tǒng)在Proteus 軟件中設計溫度測量的控制系統(tǒng)，編制匯編程序?qū)崿F(xiàn)利用熱敏電阻和數(shù)碼管測量并顯示實際溫度值的系統(tǒng)仿真。 完成熱敏電阻信號采集及電壓轉換接口電路板的焊接制作。利用

Dais微機實驗箱組建微機硬件電路、連接接口電路板、調(diào)試匯編程序，達到實時測量、顯示實際溫度的目的。二、技術要求、測量溫度范圍：2、溫度顯示要穩(wěn)定并準確，不能閃爍或雜亂跳動；為此，需要學習proteus 軟件、AD轉換原理、元器件識別和電路焊接等鍵技術。proteus 軟件學習和使用及編程由徐順浪負責，元器件識別和硬件焊接用陳財斌負責，AD轉換原理的學習由沈江婷負責，實驗箱的研究和搭建由胡雯和郭飄負責。報告正文前言微機原理是一門專業(yè)基礎課程，它的主要內(nèi)容包括微型計算機體系結構、8086微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言設計以及微型計算機各個組成部分介紹等內(nèi)容。要求學生對微機原理中的基本概念有較深入的了解， 能夠系統(tǒng)地掌握微計算機的結構、8086微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計方法、微機系統(tǒng)的接口電路設計及編程方法等，并具有綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。本次熱敏電阻測溫放大電路PCB板課程設計采用匯編語言程序編寫，要求設計者具備微機原理的理論知識和實踐能力。微機原理和接口技術是一門實踐性強的學科，不但要求有較高的理論水平，而且還要求有實際的動手能力。本課程設計的主要目的是提高實踐能力，包括提高匯編等語言的編程能力及對接口等硬件的理解分析能力和設計接口電路的能力，在進行課程設計的過程中，通過讓學生體驗自己分析解決問題，從而幫助學生系統(tǒng)地掌握微機原理的接口技術的相關知識。程序使用Dais實驗臺進行模擬，包括程序輸入、調(diào)試、運行，最后進行結果分析，驗證程序的正確性。握。在設計過程中，廣泛查閱各種所需的資料，通過實踐來加深和鞏固理論，同時將自己對這門技術的理解應用在設計當中，提高實踐水平和綜合能力。任務分析與方案設計(1)任務分析本課題需要設計對模擬量溫度進行采集并將其轉換為數(shù)字顯示的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)應具備以下兩個功能（任務）：1。能實現(xiàn)溫采集。2。能將溫度在LED上顯示出來為完成功能1，需要有溫度采集輸入接口電路，即將熱敏電阻阻值隨溫度的變化轉換為電壓變化信號，并經(jīng)過必要的轉換或信號的放大與處理，機控制系統(tǒng)要求。接口電路的組成與傳感器輸出信號的形式有關，

使之符合微與微機處理系統(tǒng)功能要求有關，因此可根據(jù)輸出信號的形式和系統(tǒng)的功能要求決定接口電路的類型。本次設計的接口電路所采用的元件有運算放大器 LM741C、滑動變阻器電阻、穩(wěn)壓管等。分別實現(xiàn)電壓的轉換放大、電壓大小的調(diào)整、分壓、穩(wěn)壓等功能。為實現(xiàn)功能2，需要有能將接口電路輸出的電壓信號轉化為數(shù)值的微機部件，即或ADC0809因而也需要能對AD轉換部件進行控制的由一系列微機部件組成的最小系統(tǒng)。該最小系統(tǒng)包括 8086CP、74LS13、74LS27、8255作用分別是處理指令、提供片選信號、地址鎖存、控制來，還需至少兩位8段數(shù)碼管。

LED等。為將數(shù)值顯示出說明：分析本課題任務與功能，概述為完成任務所需的微機部件有哪些？各應起到何種功能？(2)(2)方案設計系統(tǒng)總體框圖如圖2-1熱敏電阻PCB板、微機系統(tǒng)通電最小系統(tǒng)控制ADC0809使其工作熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化變化傳感器部分測溫電路將溫度變化轉換為電壓信號ADC080采樣，電壓信號轉為數(shù)字量CP部分最小系統(tǒng)讀取數(shù)字量LED顯示輸出顯示部分圖2-1系統(tǒng)總體框圖該系統(tǒng)主要由傳感器部分、CPU部分和輸出顯示部分組成。它們的各自工作原理如下：1.傳感器部分工作原理：將熱敏電阻阻值隨溫度的變化經(jīng)穩(wěn)壓電路、放大電路等轉換為電壓變化信號，并經(jīng)過必要的轉換或信號的放大與處理，轉為合適微機電路的電壓輸出。2.CPU部分工作原理：最小系統(tǒng)提供片選信號選中ADC089輸出信號使其工作，ADC080將傳感器部分的輸出電壓信號轉為數(shù)字量。器部分的輸出電壓信號轉為數(shù)字量。最小系統(tǒng)讀取數(shù)字量，數(shù)字量經(jīng)由數(shù)據(jù)總線傳輸給8255，8255將其顯示在LED上。3.輸出顯示部分工作原理：將8255得到的數(shù)據(jù)通過指令顯示具體數(shù)值。2.3 主要元器件及其說明本系統(tǒng)主要原件有88段數(shù)碼管。其各功能和使用方法如下：1.80862-28086結構。8086由指令執(zhí)行部件和總線接口部件組成。其主要功能為執(zhí)行指令和形成訪問存儲器的物理地址、訪問存儲器并取指令暫存到指令隊列中等待執(zhí)行等。其使用方法是使+5V引腳接地，各個引腳8086I/O端口進行讀、寫的信號。圖2-28086 結構2.8255如圖2-3為8255結構及各引腳定義。本設計中8255主要作為與外之間的輸出通道。其使用方法為將 8255的口與數(shù)據(jù)總線對應相連，地址。A1信號輸出到6、A02-4

8255工作還需有片選圖2-38255 結構 圖2-4A0、A1真值表3.74LS13874LS138 結構如圖2-5，其功能為通過使能端輸入信號，經(jīng)輸入端生片選信號選擇中的一個引腳產(chǎn)生片選。其真值表如圖

、、C產(chǎn)圖2-574LS138 結構 圖2-6A、、C口真值表4.74LS37374LS37結構如圖2-71腳是輸出使能輸入端提供輸出地址線。真值表如圖2-8圖圖2-774LS373 結構圖2-874LS373 真值表5.ADC0809ADC0809結構如圖2-9。IN0~IN8通道為模擬量輸入信號，ADD、ADD、ADDCALE通過或非門與信號及片選信號相連時，CPU輸出信號使經(jīng)過或非門與片選信號及R信號相連輸入CP，將數(shù)據(jù)通過輸?shù)綌?shù)據(jù)總線上。圖2-9ADC0809結構6.8 段數(shù)碼管8 段數(shù)碼管結構如圖2-10若是共陰極數(shù)碼管，則通過給需要亮的二極管的控制口置“ 1”，使其亮。7”則要使、、c1”。則要輸入的字形字為。若是共陽極數(shù)碼管，則通過給需要亮的二極管的控制口置“若是共陽極數(shù)碼管，則通過給需要亮的二極管的控制口置“0”，使其亮。如要顯示數(shù)字“7”則要使、、c0”。則要輸入的字形字為。對于同時選擇多個數(shù)碼管，則需要定義各個數(shù)碼管的字位口“9”。圖2-108 段數(shù)碼管結構2.4 系統(tǒng)設計及仿真(1)系統(tǒng)電路設計1.8086CPU模塊8086CPU模塊如圖2-11，它提供總線和各種控制信號如W、R等。2.地址鎖存器部分

圖2-118086CPU 模塊用74HC373將復用總線轉化為地址總線,其結構如圖2-12圖圖2-12 地址鎖存器3.片選部分74LS138、、C的片選，其結構如圖2-13圖2-13138 譯碼器結構4.模數(shù)轉換部分片選信號及信號通過或非門使工作，片選信號及信號通過非門讀取AD轉換結果，使用將接口電路JP1輸出的模擬量轉化為數(shù)字量，通過數(shù)據(jù)總線讀出。通過 ADD、ADD、ADD選擇通道IN0~IN7（圖中三引腳接地，選擇IN0）。參考電壓為5V，則轉化值為輸入電壓V*256/5。模數(shù)轉換部分結構如圖2-14。圖2-14模數(shù)轉換部分5熱敏電阻接口電路熱敏電阻接口電路由電源穩(wěn)壓電路、傳感器模擬量轉換電路、電壓跟隨器、反向電路和可調(diào)反向放大電路及輸出電路組成。 將熱敏電阻接入后，通過調(diào)節(jié)各個滑動電阻來調(diào)節(jié)輸出電壓阻接口電路結構如圖2-15。

JP1的大小，提供合適的電壓值給微機系統(tǒng)。熱敏電圖2-15 熱敏電阻接口電路主要元器件的清單和價格如圖主要元器件的清單和價格如圖2-16。名稱電阻可變電阻運算放大器LM741CN42.000.33uF10.08電容型號數(shù)量/個單價/元1K40.015.1K10.017.5K10.0110K70.015K10.5810K30.581uF 20.08穩(wěn)壓二極管6.8V 10.18三極管C2655 10.16PCB板1圖2-16 主要元器件的清單和價格(2)(2)軟件設計開發(fā)1.控制程序流程圖控制程序流程圖見圖2-17開始初始化8255啟動ADC0808讀取轉化后模擬數(shù)值查表比較然后轉化為實際讀數(shù)分離十位和個位查找SEGDATA 顯示數(shù)值結束圖2-17 控制程序流程圖2匯編程序設計本程序采用查表法，即根據(jù)轉換出來的十進制數(shù)，與實際溫度進行比較列出兩者之間的對應關系的表，通過將 輸出數(shù)據(jù)與表比較，查出實際溫度。其中A/D轉換接口電路采用延時等待接法。程序見附錄。(3)(3)系統(tǒng)仿真運行根據(jù)仿真結果（圖2-18），每個對應的實際溫度能很準確地在數(shù)碼管上顯示出來。圖2-18 仿真結果仿真結果達到要求。

48度時，數(shù)碼管顯示溫度也為48度，接口電路板制作1.接口電路板的工作原理接口電路主要由6個部分組成，分別是傳感器激勵電源、傳感器模擬量轉換電路、電壓跟隨器、一倍放大器、可調(diào)電壓放大器、傳感器輸出端口。傳感器激勵電源其功能是提供穩(wěn)壓源供電，否則熱敏傳電阻傳感器的激勵電源引起的微小變化將嚴重印象測試的精度。在電路中

、、C1為運算放大器同相輸入端提供穩(wěn)定的基準參考電壓，輸出電壓經(jīng)

、

R3分壓，經(jīng)RW1可調(diào)端反饋到運算放大器的反相輸入端，這樣調(diào)整就能輸出穩(wěn)定的設定電壓值。傳感器激勵電源結構如圖2-19。圖2-19 傳感器激勵電源傳感器模擬量轉換電路傳感器模擬量轉換電路是連接傳感器與放大器的端口，電路由 、、、2、Q1組成。熱敏電阻傳感器在溫度變化場下將產(chǎn)生電阻率的變化，為獲得對應的電壓值，將熱敏電阻傳感器3腳設計放置在Q基極的上偏置；與下偏置2、C2共同組成Q1基極的偏置電路，調(diào)整就能改基極電壓靜態(tài)分析公式：Ie=Ic=(VB-VBEQ)/R6得隨VB變化的Ie的值流經(jīng)R6時產(chǎn)隨溫度變化的對應電壓值。傳感器模擬量轉換電路結構如圖 2-20。圖2-20 傳感器模擬量轉換電路電壓跟隨器電壓跟隨器的輸入阻抗很大，輸出阻抗很小，可以看成是一個阻抗轉換的路，這樣可以提高原來電路帶負載的能力。電壓跟隨器部分如圖 2-21。圖2-21 電壓跟隨器一倍放大器、將電路中的、、R9阻值設計為10k，這樣運算放大器將組成一倍的相運算放大器。一倍放大器結構如圖 2-22?？烧{(diào)電壓放大器

圖2-22 一倍放大器電路中、、RW5、R11組成可調(diào)反相放大器，調(diào)輸出電壓放大倍數(shù)，其結構如圖 2-23。圖2-23 可調(diào)電壓放大器

RW5

就能微調(diào)(6) (6) 傳感器輸出端口RW6 、、、JP1組成了輸出接口電路，調(diào)整RW6就可改變輸出電壓大小，這樣能確保在最大量程時，輸出電壓不超過5V。傳感器輸出端口結構見圖2-24。圖2-24 傳感器輸出端口調(diào)試過程熱敏電阻測溫電路調(diào)試方法：正確連接正負12V電源，確認沒有接錯！調(diào)節(jié)R1用萬用表20V檔測量熱敏電阻插座R的1腳電壓，使其為10V;用導線短接熱敏電阻輸入端1、3引腳，此時對應熱敏電阻的最高測量值。用萬用表20V檔測量電路板信號輸出端制在5V以內(nèi)，如4.8V；

JP11萬用表讀數(shù)控連接熱敏電阻到（25℃）調(diào)節(jié)使三極管Q1出電壓為繼續(xù)調(diào)節(jié)使運放U4的輸出引腳（6腳）輸出為JP110.5V；建立溫度與電壓之間的關系公式；注意事項：12

熱敏電阻類型是電路板的輸出電壓不能高于5V，否則會燒壞微機實驗箱電路！電路板實物圖片以下是電路板實物圖片，如圖 2-25圖2-25 電路板實物圖聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機調(diào)試的關鍵點就是要知道

Dias實驗箱已經(jīng)定義各個地址，不能自己定義。還需掌握聯(lián)機調(diào)試的方法。138Y002或非門電路來控制的ALEIOR138Y002非門電路來控制來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的讀取。實驗箱內(nèi)部6口定義為FFDD。

74LS37，字形口定義為FFDC，字位138譯碼器使能控制信號G接使能控制段、、C片選口分別接地址總、、。74LS273與數(shù)據(jù)總線D0~D7相連。聯(lián)機調(diào)試總體圖片如圖2-262-272-282-29。圖2-26 聯(lián)機調(diào)試總體圖片圖2-27 聯(lián)機調(diào)試總體圖片圖2-28 聯(lián)機調(diào)試總體圖片心得體會本次課程設計我學會了proteus 軟件的使用和編程。從開始對這個軟件的一無所知到慢慢學會使我明白只要用心去學習， 我們就會有很大的提高，萬事開頭難，只要我們不打退堂鼓，困難最終會被我們以各個擊破。而且繪圖很考驗我們的細心，在繪圖的過程中少了什么關鍵微機元件、 部分引腳沒有定義或一些接口沒有接信號輸入等都會使后面編程產(chǎn)生錯誤， 所以說做什么事情都要細心。這次的編程，書上的程序雖然都大體學過，可是它們是彼此分離的，沒有形成一個整體，而且平時我們?nèi)狈ζ涞氖褂?，導致剛開始好一段時間我對程序的編制是一點頭緒也沒有的。不過隨著資料查閱不斷增多、程序閱讀的增多及聽別的小組討論產(chǎn)生的想法使我對匯編語言的基本知識更加熟悉同時也增加我對本次課程設計匯編語言設計的能力。通過這次課程設計，我明白，做好一個課程設計，需要我們的細心、耐心、的活是我一個人干的，但是在完成的過程中我常在那里聽別組成員一起討論編程與調(diào)試，一起發(fā)現(xiàn)問題、討論問題，然后避免犯他們犯過的錯誤，吸收他們一些我沒有的想法，大大提高了解決問題的速度。在做課程設計之前我覺得課程設計只是對著門課所學的知識單純的總結，但通過這次課程設計我發(fā)現(xiàn)自己的觀點太片面，課程設計不僅是對所學知識的一種檢驗， 而且也是對能力的一種提高。課程設計過程中，只有把理論知識拿到實際運用中才能發(fā)現(xiàn)它的樂趣， 才能發(fā)現(xiàn)快樂?？粗约鹤龀鰜淼臇|西，很開心。我想微機原理課程設計和其他課程設計有共同的地方，那就而且它也有它的獨特的地方，那就是編程和自己做出實物，之前的課程設計基本都是計算而且沒有實物，很無聊很枯燥。所以這次很有趣，也使我有更多的興趣學習微機原理和其他的匯編。力。身為組長，我獨攬了大部分的工作。探其根本，大概是我對別人的不信任及自身缺乏溝通能力。這種性格給我?guī)砹瞬簧倏囝^，我自己也曾嘗試改變， 不有點根深蒂固了。最后感謝老師在課程設計中對我們的悉心指導與幫助。參考文獻周佩玲，彭虎，傅忠謙. 微機原理與接口技術（第3版電子工業(yè)出版社，2011李國棟，汪新中，陸志平，等. 微機原理與接口技術課程設計.浙江大學版社，2007顧暉等，微機原理與接口技術 基于8086和Proteus仿真（第2版），電子工業(yè)出版社，2015附錄：Proteus程序DATASEGMENTSEGDATADB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;LEDTABLE1 DB18,19,21,22,24,26,28,29,31

顯示0~F;基準電壓為5V，DB33,35,37,39,41,43,46,48,50;模擬電壓VDB52,55,57,59,61,64,66,68,71DB73,76,78,80,83,85,87,90,92N=V*256/5得;AD 轉換十進制表DB94,97,99,101,103,106,108,110DB112,114,117,119,121,123,125,127DB129,131,133,135,137,139,140,142,144TABLE2DB20,21,22,23,24,25,26,27,28,29;模擬值對應實際溫度DB30,31,32,33,34,35,36,37,38,39DB40,41,42,43,44,45,46,47,48,49DB50,51,52,53,54,55,56,57,58,59DB60,61,62,63,64,65,66,67,68,69DB70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80A8255EQU40H ;8255A口、B口、C口、控制口定義B8255EQU42HC8255EQU44HQ8255EQU46HAD0808EQU50H;ADC0808口定義DATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODESTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,Q8255

8255控制口賦值90HMOVAL,90HOUTDX,AL;A;A、、C0、C輸出HERE:MOVDX,AD0808MOVAL,0;選擇通道0OUTDX,ALMOVCX,100H;延時等待數(shù)據(jù)轉換完成LOOP$INAL,DX;讀取數(shù)據(jù)MOVSI,0COMP:CMPAL,TABLE1[SI];將模擬量與模擬量表中數(shù)據(jù)JNAA1;比較，得出模擬量INCSIJMPCOMPA1:MOVAL,TABLE2[SI];將模擬量轉化為實際溫度MOV