1、电器工程学院课程设计1温度控制系统目 录第一章 温度采集系统软硬件设计任务21.1 设计内容及要求.31.2 课程设计的要求.3第二章 总体设计方案32.1 设计思想.42.2 总体设框图.4第三章 硬件设计5 3.1 硬件设计概要53.1.1 8086主控模块 53.1.2 并行接口模块.63.1.3 A/D转换模块 .93.1.4 显示模块103.2 硬件电路设计系统原理图.11第四章 软件设计.124.1 程序流程图.124.2 源程序及其说明.14第五章 绪论.19参考文献 20电器工程学院课程设计2摘要采用 8086 微处理器 并用温度传感器 AD590 采集温度数据 用 CPU 控
2、制温度值稳定在预设温度。当温度低于预设温度值时系统启动电加热器 当这个温度高于预设温度值时断开电加热器。 系统操作简便、自动化程度高、扩展方便且具有良好的人机交互的能力。该系统通过实验 取得了较为满意的控制效果。可应用在一些精度要求不太高的系统中。关键词：8086 微处理器 温度传感器 A/D 转换器 温度控制系统 第一章 温度采集系统软硬件设计1.1 实验目的为了实现计算机对生产过程及对象的控制，需要将对象的各种测量参数按照要求转换成数字信号送入计算机。经计算机运算处理后再再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在危机和生产过程之间，必须设置信息的变换和传递通道。而我们所做的模拟输入通道，
3、主要功能就是随时间变化的模拟输入电器工程学院课程设计3信号变成数字信号送入计算机，主要由 AD590温度传感器，8088CPU,8255A, A/D转换器和 LED显示器等组成。本实验通过设计一个微机控制的温度采集系统，旨在使学生能做到以下几点：1了解微机控制的温度采集系统软硬件设计原理和方法。2进一步掌握并行接口芯片和模数转换的工作原理与使用方法。1.2 实验设备l8086 系列微机一台2微机硬件实验平台。3定时/计数器、并行接口芯片4. ADC08095. 8255并口控制器1.3 实验内容及要求以 8088 CPU 为核心设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在 3位 LED
4、显示器上显示当前温度。本设计所用器件主要有传感器，A/D 转换器，8088CPU，可编程并行接口8255，LED 显示器等。首先传感器把所测的温度转换为电压，输入 A/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经过 CPU在 LED上显示出来。本设计共分以下几个模块：8088 主控模块、A/D 转换模块、并行接口模块、显示模块。第二章 总体设计方案2.1 设计思想电器工程学院课程设计4在许多传统行业中，多路高温度采集系统是不可或缺的。电厂，石化行业及制药厂等企业生产过程中，普遍存在着需要进行温度测量的场合。因为温度是生产过程和科学实验中普遍且重要的物理参数。在工业生产中，为了高效生产，必须对生
5、产过程的主要参数，如温度，压力，速度等进行有效的检测并控制。其中温度检测在生产过程中占有相当大的比例。而我们所做的课题正是以 8088cpu为核心设计一个温度巡回监测系统（A/D采用 ADC0809）.系统可实现温度信号的采集，在 3位 LED显示器上显示当前的温度。经标度变换后送 LED显示器显示，只进行一路采集。该系统主要用于温度检测，并在 LED上显示当前的温度值。当温度信号改变时，LED 显示的值也随之改变。2.2 原理框图图 2.2 原理框图8088 控制器温度传感器ADC0809并行接口8255LED 显示电器工程学院课程设计5第三章 硬件设计3.1 硬件设计概要0 系统的主要功能
6、是实现温度信号的采集，在 3 位 LED 显示器上显示当前的温度。模拟现场一个点的温度巡回检测，温度范围 0-51 摄氏度。3.1.1 8086 主控模块（1）8086 的功能简介：Intel8086/8088CPU是 Intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性：(1) 8086CPU数据总线为 16位，8088CUP 数据总线为 8位。(2)地址总线都是 20位，低 16位用于数据总线复用，可直接寻址为 1MB的存储空间。(3)有 16位的端口地址，可以寻址 64KB的 I/O端口。(4)有 99条基本指令，指令功能强大。(5)有 9种基本寻址方式。(6)可以处理内部和外部中断，
7、外部中断源多达 256个。(7)兼容性好，与 80*86，8085 在源程序一级兼容。 (8) 8086/8088标准主频为 5MHz，8086/8088-2 主频为 8MH。(9)支持单处理器或多处理器系统工作。8088为 40条引线、双列直插式封装。它们的 40条引线排列。8088 有最小组态（单微处理器组成的小系统）和最大组态（多处理器系统）两种工作模式，大部分引脚在两种组态下功能是一样的，只有 8根引脚的名称及功能不同（24脚31 脚）。（2）原理图设计电器工程学院课程设计6图 3.1.1 8088 电路原理图（3）8088 管脚连接介绍1. D0D7数据线连接 8255A接口芯片的
8、PA0PA7口；2. A0,A1地址线连接 8255A地址线 A0,A1；3. A2A19通过逻辑器和 8255A的 CS连接；4. IOR,IOW连接 8255A的 WR,RD；5. RESET连接 8255A的 RESET；6. CLK接为标准的 4.77MHZ；7. 8088为最小模式下。3.1.2 并行接口模块(1)8255A 的功能简介1. 8255A 内部结构8255A芯片是一个采用 NMOS工艺制造的 40引脚双列直插式（DIP）封装组电器工程学院课程设计7件。8255A 有 3个 8位数据端口，即 A口、B 口及 C口，它们都可以分别作为输入口或输出口使用；A 组控制与 B组控
9、制；读写控制逻辑；数据总路线缓冲器。2. 8255A 主要的外部引脚图 3.1.2a 8255A 引脚图PA7PA0：A 口的 8条 IO 线。8 条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有 A口允许这样做。PB7PB0：B 口的 8条 IO 线。不可以设置成双向口，其它和 A口一样。PC7PC0：C 口的 8条 IO 线。不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高 4位和低 4位，这两组可以任意设置为输入或输出。除了作为独立的IO 线外，C 口还经常为 A口、B 口服务，配合 A口、B 口作联络线使用。A1、A0：端口地址选择信号。用于选择 8255A的 3个数据端口和
10、一个控制口。当 A1A0=00时，选择端口 A；为 01时，选择端口 B；为 10，选择端口 C；为 11时，选择控制口。3. 8255A 工作方式方式 0：基本的输入输出方式。A 口、B 口、C 口都可以工作在些方式下。方式 1：选通输入输出方式（应答方式）。A 口、B 口工作在此方式下。方式 2：双向传输方式。只有 A口可以工作在此方式下。4. 8255A 方式控制字格式电器工程学院课程设计8D7 D6、D5 D4 D3 D2 D1 D01 A 口 A 口 C 口高 4 位 B 口 B 口 C 口低 4 位00 方式 001 方式 11x 方式 20 输出1 输入0 输出1 输入0 方式
11、01 方式 10 输出1 输入0 输出1 输入表 1(2)原理图设计图 3.1.2 b 8255A 系统原理图（3）8255A 管脚连接介绍8255A的 D0D7接 8088的 D0D7；A 口 PA0PA7接三片八段 LED显示器； B口接 ADC0809的八个数据口。C 口的 PC0PC2作为三片 LED的片选。C 口的PC5PC7和 ADC0809的 ALE START、ENABLE、EOC 相连。当 EOC为高电平时表示转换完成，CPU 可以从数据口读数据。CPU 通过 8255A给 START一个正脉冲，是ADC0809开始工作。PROTEL 原理图中用网络标号连接。电器工程学院课程
12、设计9（4）8255A 的各个口地址图 3.1.2c 8255A 地址由原理图图 3.1.1，图 3.1.2 b 和图 3.1.2c 可知：8255A的 PA口地址为：0000H；PB 口地址为：0001H；PC口地址为：0002H；控制口地址为：0003H。3.1.3 A/D 转换模块（1）ADC0809 的功能简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的 CMOS工艺 8通道，8 位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个 8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8路模拟输入信号中的一个进行 A/D转换。首先输入 3位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译
13、码选通 8路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D 转换，之后 EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到 A/D转换完成，EOC 变为高电平，指示 A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当 OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。电器工程学院课程设计10(2)原理图设计图 3.1.3 ADC0809 与系统连接原理图（3）ADC 管脚连接介绍IN0连接传感器，为模拟信号输入端。ADD-A,ADD-B,ADD-C 全部接地，表示选中模拟信号输入端 IN0。EOC 接 8255A的 PC7，当 EOC
14、为高电平时表示转换完成，CPU 可以从数据口读数据。(4) AD590 传感器电路电器工程学院课程设计11图 3.1.4 AD590 传感器连接电路此电路可以将温度传感器输出的电流值，经过调整可以得到 100mv/。3.1.4 显示模块（1）8 段 LED 管脚原理图（2）8 段 LED 与 8255A 的连接LED的 AH分别与 8255A的 PA0PA7相连。采用共阴极连接方法。用 8255A的 PC0、PC1、PC2 分别控制 3片 LED的选通。3.2 总硬件设计图 电器工程学院课程设计12图 3.2 系统总原理图第四章 软件设计4.1 程序流程图程序的主要功能是负责温度的转化，读出处
15、理并实现在 LED上实时显示。（1） 总流程图电器工程学院课程设计13数据采集采集成功？量化编码转化为非压缩 BCD 码显示 LED结束YN（2） 数据采集程序流程图启动转换读入 EOC 值电器工程学院课程设计14NY（3）温度显示程序流程图EOC=1?转换完成读入量化信号恢复初始化取操作数电器工程学院课程设计154.2 源程序与相应注解DATA SEGMENT BUF1 DB ？BUF2 DB ？BUF3 DB ？BUF4 DB ？LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE
16、 DS:DATAINIT_8255 PROC NEAR ;初始化 8255MOV DX,0003HMOV AL,8AHOUT DX,ALRETINIT_8255 ENDPSTART: MOV AX,SEG DATAMOV DS,AXMOV SI,OFFSET DATA 码型转换取 LED 对应段码位选 LEDLED 段码输出延时电器工程学院课程设计16LEA DI,BUF1 LEA SI,LEDCALL INIT_8255AGAIN: MOV DX,0002HMOV AL,08HOUT DX,ALMOV AL,00H OUT DX,ALNOPMOV DX,0002HCAIJI :IN AL,D
17、X TEST AL,80H JZ CAIJIMOV DX,0001H IN AL, DX ；从 B口读入 ADC0809的 8位二进制数AND AX,00FFHMOV BL,5 ；将 8位二进制数转换位模拟量，即电压DIV BLIMUL BL ； 将模拟电压转换成相应温度，AL 中放的是商，AH放的是余数MOV BUF1,AH ；将余数放入 BUF1中MOV BUF2 AHADD BUF1,BUF2 ；生成温度的小数位AND AX,00FFH电器工程学院课程设计17电器工程学院课程设计18DIV AX ,0AH ；此时 AL中放的是商，即十位，AH 中放的是余电器工程学院课程设计19数，即个位
18、数MOV BUF3,ALMOV BUF4,AHL1: LEA SI ,LEDADD SI,BUF3 ;找到高位相应 LED段码MOV DX,0002H MOV AL,01H ;选通 PC0口使第一个 LED显示高位段码OUT DX,ALMOV DX,0000H; MOV AL,SIOUT DX,AL ;显示相应的段码CALL DELAYL2: LEA SI, LED ;让 SI回到首地址ADD SI,BUF4 ;找到个位相应 LED段码MOV DX,0002HMOV AL,02HOUT DX,ALMOV DX,0000H ；显示相应的段码MOV AL,SIADD AL,80H ；驱动个位和小数
19、点OUT DX,ALCALL DELAY电器工程学院课程设计20L3: LEA SI, LED ;让 SI回到首地址ADD SI,BUF1MOV DX,0002H MOV AL,04HOUT DX,ALMOV DX,0000HMOV AL,SIOUT DX,ALCALL DELAYL4:JMP CAIJI ;循环检测温度EXIT:MOV AH,4CHINT 21HDELAY PROC NEARMOV CX,1000DELAY1:LOOP DELAY1REPCODE ENDSEND START电器工程学院课程设计21第五章 结论通过本次课程设计掌握了微机系统的开发步骤,可编程并行接口接口芯片82
20、55A，ADC0809 和 LED的用法，掌握了汇编,程序的设计。本次设计需要熟练掌握汇编语言，熟悉可编程并行接口接口芯片8255A,ADC0809,内部结构、外部引脚和功能，熟悉 LED显示器的结构及译码方式。在编程方面，由于刚刚接触汇编语言，对汇编语言的逻辑算法的指令不是非常熟悉，所以在编程当中遇到很大的困难。比如在从 ADC0809中获取的操作数，转换成相应的温度值。这里需要很巧的逻辑运算，而汇编语言不像 c语言那样可以直接将表达式写入便可直接计算，汇编里的除法还需考虑余数，进位等问题。经过我们的讨论和验证，最后终于把程序完成。最后通过本次课程设计我也获得了许多收益，首先，让我更好的掌握
21、了ADC0809, 8255A芯片的工作原理、方式及其应用。其次，让我学会了如何设计一个简单的微机系统，以及设计一个简单微机系统所需要的步骤和设计中需要注意的地方。电器工程学院课程设计22参考文献1.周耿烈，微机原理与接口技术实验指导书，兰州工专计算机工程系，2001年 3月。2.雷丽文，微机原理与接口技术，电子工业出版社 ，1999 年第一版。3.沈美明，IBM PC机汇编语言程序设计，清华大学出版社，1991 年第一版。电器工程学院课程设计23致 谢在陇东学院三年的学习，生活即将结束之际，我要衷心感谢这些年来陇东学院对我的培养以及电气与工程学院各位老师及同学对我的帮助和鼓励。首先，感谢我的导师彭世林教授对我的悉心指导，本论文就是在彭老师的精心指导下完成的。在大三时就开始接受彭老师的教导，他负责微机原理专业课程的教授，彭老师严谨的治学态度和高尚的敬业精神让我肃然起敬，无论在生活上还是在学习上，彭老师都是我的良师益友，我从他身上学到了很多很多，他对我的谆谆教诲让我终生受益，在此我对彭老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。最后，忠心感谢各位专家、教授百忙之中评审我的论文，鉴于本人现在大三，好多主要知识还没有涉及到，并且写作水平有限，恳请各位老师批评指正，并借此机会让各位致以诚挚的问候。24电气工程学院课程设计学 生 姓 名 （小四） 学 院 指 导 老 师 专 业 答 辩 日 期 25
