1、微機原理與接口課程設計溫度控制系統(tǒng)信息科學與技術(shù)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32.2ADC0809與8255的連接52.3系統(tǒng)流程圖72.3.2. BCD碼轉(zhuǎn)換子程序92.3.3. 顯小子程序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113.3ADC0809123.4 8279鍵盤、顯示接口電路143.4.3LED

2、顯示器工作原理173.5 系統(tǒng)軟件設計.184.總結(jié)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(chǎn)的一種精度和線度較好的雙端集成傳感器，具輸出電流與絕對溫度有關(guān)，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V為(273+T)uAX10K=(2

3、.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V等于V。2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V需調(diào)至2.73V。1差動放大器具輸出V為(100K/10K)X(V-V)=T/10,如果現(xiàn)在為攝氏28?,021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

4、管的作用是吸收繼電器端開時產(chǎn)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ADC0809R對通道IN0輸入的電壓進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。為了減少輸入噪聲其他通道直接接地。ADC0809勺數(shù)據(jù)線D0-D7與8255的PB0-PB7t目連接。具片選CS與8086的地址/數(shù)據(jù)總線AD14t目連接。圖2-3ADC0809與8255的連接2.1.38086的可編程外設接口電路8255的數(shù)據(jù)口D0-D7與CPU勺6根控制線相連接，控制8255A內(nèi)部的各種操作。控制線RESETS來使8255A復位。CSft地址線A1及A0用于芯片選擇和通道尋址。分

5、別與8086的高位地址線A19,A1,A0相連接。圖2-48086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(diào)用溫度子程序，設置溫度。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集AD值并求其平均值。調(diào)用BCM轉(zhuǎn)換子程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為十進制溫度值;調(diào)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(guān)關(guān)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。開始系統(tǒng)初始化顯示提示信息調(diào)用溫度值設置子程序采集AD值并求其平均值調(diào)用溫度值設置子調(diào)用BCM轉(zhuǎn)換子程序程序重新設置溫度將其轉(zhuǎn)換為十進制溫度值并將PA0

6、撥到0以進行重新調(diào)節(jié)調(diào)用顯示子程序顯示提示信息NN實際溫度低PA0=1于給定值NY停止加熱加熱8255PC6口=08255PC6H=1YN有鍵按下返回圖2-7主程序2.3.2 BCD碼轉(zhuǎn)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19.5mM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所示。BCDK轉(zhuǎn)換子程序?qū)⒉杉玫降钠骄党艘?.3轉(zhuǎn)換為溫度值對其進行非壓縮BCD碼乘法調(diào)整通過移位得到

7、組合BCM返回圖2-8BCD碼轉(zhuǎn)換子程序2.3.3 .顯小子程序采用動態(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。溫度設置子程序顯小子程序鍵入溫度值十位上的數(shù)值將它存于,DI,先將十進制溫度值(AL)送到(BL)鍵入溫度值個位上的數(shù)值得到溫度值各位上的數(shù)將它存于，DI+1,通過查表指令得到對應的將十位上的數(shù)值左移四位并數(shù)碼管的斷碼與個位上的數(shù)值既得溫度值顯示溫度值個位上的數(shù)值設置溫度大于76?延時聲音報警并取出(BL)中的溫度值顯示錯誤信將溫度值存于，D

8、I+1,息得到溫度值十位上的數(shù)值返回返回通過查表指令得到對應的數(shù)碼管的斷碼圖2-10溫度設置子程序顯示溫度值十位上的數(shù)值延時返回圖2-9顯小子程序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(zhuǎn)換成電壓值變化量，經(jīng)過OP0L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(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后將該數(shù)字信號通過然間編程轉(zhuǎn)化為十進制BCDK,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

9、平，關(guān)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(guān)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CPUT直接與外設相連接。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AD59明成測溫系統(tǒng)。AD59近一種電壓輸入、電流輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍為-557-150?,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。具輸出電流I=（273+T）uA。本設計中串聯(lián)電阻的阻值選用2

10、KQ,所以卒出電壓V=2730+10MV.另外，為滿足系統(tǒng)輸入模擬量進行處理的功能，對其（T）+再擴展一片ADC0809以進行模擬一數(shù)字量轉(zhuǎn)化。3）顯小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）ADC080則述ADC080配采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模一數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，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

11、中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。2）ADC0809的主要特性1）8路輸入通道，8位A,D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3）轉(zhuǎn)換時間為100仙s4）單個，5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍0,5V,不需零點和滿刻度校準。6）工作溫度范圍為-40,85攝氏度7）低功耗，約15mW3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.1） ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由下圖可知，ADC080曲一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)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

12、存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。存江I卜器骼福第彳美L班俄與德-IT/轉(zhuǎn)戰(zhàn)SXS圖2-11ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)3.2） 外部特性（引腳功能）ADC08095片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖13（23所示。下面說明各引腳功能。IN0,IN7:8路模擬量輸入端。2-1,2-8:8位數(shù)字量輸出端。ADDAADDBADDC:的地址輸入線，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:A,D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC:A,D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當A,D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端

13、輸出一個高電平（轉(zhuǎn)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A,D轉(zhuǎn)換結(jié)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640KHzREF（+）、REF（-）:基準電壓。Vcc:電源，單一，5VGND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(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。STARTt升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動A,D轉(zhuǎn)換，之后EOC俞出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A,D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A,D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信

14、號可用作中斷中請。當OE俞入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)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，可以顯示多達16位的字符或數(shù)字。INTEL8279的邏輯符號如圖7-28所示。它用于8085、MCS-51系統(tǒng)。

15、它最多可外接8X8的鍵盤及16X8的七段數(shù)碼顯示器CLKEESETRL&-?SHIFT-CN1L-adaETTILS2T9圖3-48279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骸據(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(nèi)部定時，以產(chǎn)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寸，8279被復位。（片選）：輸入線，低電平有效。當=0時，8279被選中，允許CPU寸其進行讀、寫操作，否則被禁止。A0（緩沖器地址）：輸

16、入線。當A0=1時，若CPU!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CPUB勺控制RDWR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RAMfr存有數(shù)據(jù)時，IRQ為高電平，向CPU提出中斷申請。CPU次從RAMH賣出一個字節(jié)數(shù)據(jù)時，IRQ就變成低電平。如果RAMfr還有未讀完的數(shù)據(jù)，IRQ將再次變?yōu)楦唠娖?，再次提出中斷中請求。在傳感器工作方式中，每當檢測到傳感器狀態(tài)變化時，IRQ就出現(xiàn)高電平。SL0SL3（

17、fi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(guān)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（空制/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(guān)的控制功能，作為控制功能鍵用。在傳感器方式下，CNTLB號無效。在選通輸入方式下，該信號的上升沿可將來自RL0R

18、L7勺數(shù)據(jù)存放入FIFORAM中。OUTA0-OUTA3（A顯示信號）：輸出線。OUTB0-OUTB3（B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 命令格式與命令享8279的操作方式是通過CPU寸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，CPUt8279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：D7D6D5D4

19、D3D2D1D0000DDKKK其中:D7、D&D5=000方式設置命令特征位。DD（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（D2D1、D0）:用來設定七種鍵盤、顯示工作方式2、讀顯示RAMfiT令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0011AIAAAA其中:D7D6D5=011為讀

20、顯示RAMt令字的特征位。該命令用來設定將要讀出的顯示RAM4址。AAAA（D3D2、D1、D0）用來尋址顯示RAMfir令字的特征位。由位顯示RAMfr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RAMfiT令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0100AIAAAA其中:D7D6D5=100為寫顯示RAMfir令字的特征位。在寫顯示器RAMfc前用該命令用來設定將要寫入的顯示RAMM1。AAAA（D3D2、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

21、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(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-4-3-1所示。圖3-4-3-2屬于共陽極結(jié)構(gòu),圖3-4-3-3采用共陰極結(jié)構(gòu)父DT-Q1111圖3-4-3-1圖3-4-3-2上一?占一一*eL&f一1卜白rIt11&圖3-4-3-3圖3-4-3LED顯示器工作原理通過控制管腳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

22、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(jīng)過放大和低通濾波后，送至A/D轉(zhuǎn)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(jié)通過本次課程設計，學到了很多東西，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，

23、剛開始時，很迷茫，不知如何下手。之后，在在網(wǎng)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戴梅萼微型計算機技術(shù)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CSADEQU209HZ8279EQU212HD8279EQU210HLEDMODEQU00H;左邊輸入，/I位顯示外部譯碼/I位顯示LEDFEQEQU38H;掃描頻率LE

24、DCLSEQU0C1H清除顯示RAMZ8255EQU21BHZ8255AEQU218HZ8255CEQU21AHCOUNTEQU8DATASEGMENTDATA1DB4DUP(?)MESS1DBENTERANYKEYTOBEGIN!,0DH,0AH,$MESS2DB10,13,ENTERANYKEYCANEXITTODOS!,0DH,0AH,$MESS3DB10,13,INPUTTHETEMPERATUREVALUE:,$MESS4DB10,13,INPUTVALUEERROR!,0DH,0AH,$MESS5DB10,13,INPUTANEWTEMPERATUREVALUE:,$MESS6DB

25、10,13,*LETPA0=0TOADJUSTTHETEMPERATUREVALUE!*,0DH,0AH,舟MESS7DB10,13,*LETPA0=1TOINPUTANEWTEMPERATUREVALUE!*,0DH,0AH,$LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39HDATAENDSSTACKSEGMENTSRACKSTADW50DUPTOPEQULENGTHSTASTACKENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS

26、,AXMOVES,AXMOVAH,09H;顯示提示信息一MOVDX,OFFSETMESS1INT21HMOVAH,09H;顯示提示信息六MOVDX,OFFSETMESS6INT21HMOVAH,09H;顯示提示信息七MOVDX,OFFSETMESS7INT21HMOVAH,08HINT21HMOVAH,09H;顯示提示信息三MOVDX,OFFSETMESS3INT21HCALLinput;輸入設置的溫度值存DATA1OK:MOVDX,Z8255;設置A口為輸入，C口為輸出MOVAL,92HOUTDX,ALMOVDX,Z8255CMOVAL,00HOUTDX,ALCALLdelayCALLdel

27、ayMOVDX,Z8279;初始化8279MOVAL,LEDMODOUTDX,ALMOVAH,09H;顯示提示信息二MOVDX,OFFSETMESS2INT21HBEGIN:MOVBX,0MOVCL,COUNTMOVCH,0BB:MOVDX,CSAD;啟動A/DMOVAX,0OUTDX,ALCALLdelayINAL,DX;采樣A/D值A(chǔ)DCBX,AX;求平均值LOOPBBMOVAX,BXRCRAX,1RCRAX,1RCRAX,1CALLChangetoBCD;轉(zhuǎn)化為十進制的溫度值MOVDI,OFFSETDATA1MOVDI+3,ALCALLDISMOVDI,OFFSETDATA1MOVBL,DI+2;取輸入值MOVAL,DI+3;取實際值CMPAL,BL;實際值與輸入值比較JBUP;小于則加熱MOVDX,Z8255A;否則讀開關(guān)量INAL,DXANDAL,01HJZDOWN;PA0=0則停止