基于8086的温度系统Word下载.docx

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2设计方案与论证

采用铂电阻温度传感器的电阻与温度的关系是非线性的，用电桥实现温度升高引起的电阻变化对应于电压的变化。

经A/D转换器后，送入锁存器锁存，在经译码器输出后，再在数码管上显示，由于74LS373具有锁存功能就能实现四位的温度显示。

由于铂电阻与温度的关系是非线性的，因此输出的结果测试精度较低，并且不能达到我们对温度控制的要求。

图2-1设计方案

3设计内容

3.1系统扩展接口的选择

本次设计采用的是8086微处理器，选择8255A可编程并行接口作为系统的扩展接口，8255A的通用性强，适应灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。

3.2温度传感器与A\D转换器的选择

本系统选用温度传感器AD590构成测温系统。

AD590是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器，测温X围为-55℃~150℃，非线性误差在±

0。

30℃，其输出电流与温度成正比，温度每升高1K（K为开尔文温度），输出电流就增加1uA。

其输出电流I=（273+T）uA。

本设计中串联电阻的阻值选用2KΩ，所以输出电压V+=（2730+10T）MV.另外，为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其再扩展一片ADC0809，以进行模拟—数字量转化。

3.3显示接口芯片

为满足本次设计温度显示的需要，我们选择了8279芯片，INTEL8279芯片是一种通用的可编程的键盘、显示接口器件，单个芯片就能完成键盘键入和数码管显示控制两种功能。

3.4设计原理及功能说明

本系统采用的是8086微处理器，选择8255A可编程并行接口作为系统的扩展接口，8255A的通用性强，适应灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。

对温度进行检测，然后通过A/D转换器（ADC0809）转换成数字信号输入主机。

使用Intel8279可编程序的键盘、显示接口功能，完成键盘输入和显示控制两种功能。

针对各模块的硬件功能，对各模块设定子程序，通过主程序对这些子程序模块的调用，完成软件设计。

（1）温度测量显示部分

温度通过AD590温度传感集成芯片，将温度变化量转换成电压值变化量，经过OP07一级跟随后输入到电压放大电路，放大后的信号输入到A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，然后将该数字信号通过然间编程转化为十进制BCD码，并送到8279进行温度值的显示。

图3-1主程序流程图

3.5系统软件设计

本设计的目的是以8086微处理器为控制器，将温度传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后，送至A/D转换器；

微控制器实时采集、显示温度值（要求以摄氏度显示），同时系统还应可设定、控制温度值，使系统工作在设定温度。

通过开始界面，显示提示信息，调用温度子程序，设置温度。

通过模数转换器采集A\D值并求其平均值。

调用BCD码转换子程序将其转换为十进制温度值；

调用显示子程序，如果温度高于实际温度，就加热，反之拨动开关关闭，停止加热。

在此过程中，还可以重复设置温度值。

（1）BCD码转换子程序

设定温度为0摄氏度时变换放大电路送出的模拟量为0.0V，此时A/D输出的数字量为00H；

温度为68℃时变换器送出对应电压4.98V，此时A/D输出的数字量为FFH，即每0.3℃对应1LSB的变化量，对应电压值为19.5mV。

报警温度设定为68℃，此时，输出电压约为5.0V左右。

（2）温度值设置子程序

为了避免加热温度过高，在程序设计中加了一条，即设定值不能大于68℃，否则就认为有错系统报警。

3.6单元电路的设计（计算与说明）

（1）温度检测系统

温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号，经过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行跟随放大，输入到A/D转换器（ADC0809）转换成数字信号输入主机。

数据经过标度转换后，一方面通过数码管将温度显示出来；

另一方面，将该温度值与设定的温度值进行比较，调整电加热炉的开通情况，从而控制温度。

在断开电加热器，温度仍然异常，报警器发出声音报警，提示采取相应的调整措施。

（2）温度测量部分

A\D590是AD公司生产的一种精度和线度较好的双端集成传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V变化只引起1uA最大电流的变化或1摄氏度等效误差。

图4-1给出了用于获得正比于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路。

A\D590输出的电流I=（273+T）uA（T为摄氏温度）。

因此测量的电压V为（273+T）uA×

10K=（2.73+T/100）V，为了将电压测量出来，又务必使电流I不分流出来。

使用电压跟随器使其输出电压V2等于V。

由于一般电源供应多器件之后，电源是带杂波的，因此使用稳压二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调至2.73V。

差动放大器其输出V0为（100K/10K）×

（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28℃，输出电压为2.8V。

输出电压接A\D转换器，那么A\D转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例的关系。

图3-2输出电流的基本温度敏感电路

图3-3ADC0809与8255的连接

模拟输入通道地址A,B,C直接接地，因此ADC0809只对通道IN0输入的电压进行模数转换。

为了减少输入噪声其他通道直接接地。

ADC0809的数据线D0-D7与8255的PB0-PB7相连接。

其片选CS与8086的地址/数据总线AD14相连接。

图3-48086的可编程外设接口电路

8255的数据口D0-D7与CPU的6根控制线相连接，控制8255A内部的各种操作。

控制线RESET用来使8255A复位。

CS和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。

分别与8086的高位地址线A19，A1,A0相连接。

数据显示部分中我们采用功能强大的可编程设置型显示器8279来对控制温度和实际温度进行显示。

我们用8段数码管显示。

8279显示功能介绍：

8279内部有16X8的显示RAM,通过显示寄存器和两个四位端口0UTA0-3,0UTBO-3来刷新显示,显示器可以是8段数码管,

图3-5电路工作原理：

AD转换器将转换结果由十六进制转换为十进制后分别存储在54H,55H,56H,57H,58H,59H.中。

8279连接一个74ls38译码器，经过译码再接6个8段数码管分别显示每个存储单元的内容

4.8086微处理器及其体系结构

4.18086微处理器的一般性能特点

（1）16位的内部结构，16位双向数据信号线；

（2）20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元；

（3）较强的指令系统；

（4）利用第16位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口；

（5）中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个；

（6）单一的＋5V电源，单相时钟5MHz。

4.2.8086CPU的编程结构

图4-18086/8088CPU内部功能结构图

编程结构：

是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。

从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）和执行部件EU（ExecutionUnit）。

4.38255A并行I\O接口

8255A芯片内包含有3个8位的端口，它们是A口，B口和C口。

这3个端口均可作为CPU与外设通讯时的缓冲器或锁存器，当需要“状态”或“联络”信号时，C口可以提供，此时，将C口的高4位为A口所用，C口的低4位为B口所用。

3个端口通过各自的输入/输出线与外设联系。

并行输入/输出端口：

一个并行输入/输出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作为CPU总线与外围的接口。

具有24个可编程设置的I/O口，即使3组8位的I/O口为PA口，PB口和PC口。

它们又可分为两组12位的I/O口，A组包括A口及C口（高4位，PC4~PC7），B组包括B口及C口（低4位，PC0~PC3）。

A组可设置为基本的I/O口，闪控（STROBE）的I/O闪控式，双向I/O3种模式；

B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式，而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。

8255引脚功能：

RESET:

复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。

CS:

芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时，即=0时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；

=1时，8255无法与CPU做数据传输。

RD:

读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即=0且=0时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。

WR:

写入信号，当这个输入引脚为低电平时，即=0且=0时，允许CPU将数据或控制字写入8255。

D0～D7:

三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

PA0～PA7:

端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。

PB0～PB7:

端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。

PC0～PC7:

端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。

端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。

A0、A1:

地址选择线，用来选择8255的PA口，PB口，PC口和控制寄存器。

当A0=0，A1=0时，PA口被选择；

当A0=0，A1=1时，PB口被选择；

当A0=1，A1=0时，PC口被选择；

当A0=1。

A1=1时，控制寄存器被选择。

4.4ADC0809概述

ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

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。

（1）ADC0809的主要特性

1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs

4）单个＋5V电源供电

5）模拟输入电压X围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度X围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。

（2）ADC0809的内部逻辑结构

由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。

多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。

三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数