毕业设计论文-基于8086微处理器的温度测控系统设计.doc
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基于8086微处理器的温度测控系统设计
摘要
本文介绍了一种基于8086微处理器的温度测控系统，采用温度传感器AD590采集温度数据，用CPU控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。
为了降低整个系统的成本，在满足性能的要求下，选择低成本器件，简化系统设计。
关键词：
微处理器温度传感器A/D转换器控制系统
DesignofTemperatureControlbasedona8086Microprocessor
ABSTRACT
Thepaperintroducesatemperaturecontrolsystembasedona8086microprocessor.ThetemperaturesensorAD590isadoptedinthissystemtogathertemperaturedataandusesCPUtocontrolthetemperature.Whenthetemperatureislowerthantheappropriatetemperature,thissystemturnsontheheater.Whenthistemperatureishigherthantheappropriatetemperature,theheatingsystemisturnedoff.
Thissystemhashighautomaticdegree,goodhuman-computerinteractionandeasytoextend,economyandpracticalityisgood.Thesystemwastestedandthetestresultshowedthatthissystemcouldachievequitegoodcontrolperformance.Itisusedinthesystemwhichisnotneedhighaccuracy.Inordertoreducethecostofwholesystem,lowcostdevicesareselectedandthesystemstructureissimplifiedinthedesignwhileperformancerequirementaremet.
Keywords:
MicrocomputerTemperatureA\Dconvertercontrolsystem
前言
在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机，电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费浪费。
近年来，温度控制系统不仅在工业设计、工程建设中应用广泛，而且在人们的日常生活中也常常需要用到温度控制。
大到大型钢铁厂、化工厂等，小到酒店、温室、家电等。
温度监控的应用随处可见，随着人们生活质量的提高及温度控制技术的成熟，温度控制将更好的服务于社会。
随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么微型计算机控制技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。
目前，微处理器8086在工业控制系统诸多领域得到了广泛的应用,由于它具有极好的稳定性，更快和更准确的运算精度。
温度控制系统在现代工业设计、工程建设及日常生活中的应用越来越广泛,早期的温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度控制，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。
目前，微机测控系统的发展非常迅速，应用也极为广泛，它由于体积小、功能强、性能稳定、价格低廉等优点，使其在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。
在此基础上发展起来的智能仪器无论是在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、应用功能等方面或在解决测试技术问题的深度及广度方面都有了巨大的发展，以一种崭新的面貌展现在人们的面前。
随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛运用，智能仪器有了更大的发展。
温度测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。
第一章设计主要工作思路
方案一：
设计一种可控制的温度加热系统，实现温度的上升或下降。
其中，温度的传感和放大部分通过AD590温度传感器集成芯片和运算放大器来实现温度的上升或下降，通过给加热系统通断电来实现。
当需要加热时，8255的PC6输出高电平；当需要降温时，8255的PC6输出低电平，关闭加热系统，让加热器自然冷却而起到降温效果。
加热或降温的控制信号通过8255的PA0读取拨动开关的状态来实现。
系统流程图如图1-1所示：
读开关状态
开始
N
降温
8255PC6口=0
PA0=1
显示提示信息
Y
采集A/D值求其平均值
升温
8255PC6口=1
返回
转换为BCD码并显示字符
读开关状态
Y
有键按下否
N
返回DOC
图1-1
分析和讨论：
该方案达到了温度的上升或下降控制，但温度上升到多少或下降到多少都得由人来控制，为了让微机来自动控制，引入了方案二。
方案二：
设计一种温度控制方法将温度控制在某一设定值。
其硬件与方案一差不多，只是它的加热控制信号是直接通过软件来控制，而不是通过PA0拨动开关来实现。
在该实验利用PC机键盘输入设定温度值。
当系统采集的温度值低于设定值时，开通加热系统，反之，当温度高于设定值时，关闭加热系统。
仍然利用8255的PC6口控制加热系统。
其流程图如图1-2所示：
开始
显示提示信息
设置温度
设置温度大于实际温度
N
停止加热
Y
加热
显示温度
有键按下？
N
Y
返回DOC
图1-2
分析和讨论：
该系统实现了将温度控制到一设定值，并保持稳定，但温度值只能设定一次。
当在控制过程中，如果有时想将温度再调高点就办不到了，为此引入了第三方案。
方案三：
设计一种温度控制方法将温度控制到某一设定值，并保持稳定。
同时还可以根据实际需要重新设置温度并进行重新控制调节，使温度达到一新的设定值，并保持稳定。
这里的重新设置和控制可以进行无限多次，当然这个设置值得在某一最大值范围之内，这里把最大值设为76℃。
当设置温度大于76℃时，系统就会报错并退出系统。
其流程图见第五章图5-1。
经过对以上三方案得分析、比较，我觉得方案三比较完善些，于是我采用方案三作为本场次设计的总体方案。
第二章温度控制系统的总体概况
1.1温度控制系统的总体结构
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。
其温度控制系统的原理框图如图1-1所示。
电压跟随器
运算放大电路
温度传感器
A\D转换器
微
处
理
器
加热控制电路
报警
译码
显示
图1-1系统原理框图
1.2系统硬件选择和设计
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。
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，测温范围为-55℃~150℃，非线性误差在±0。
30℃，其输出电流与温度成正比，温度没升高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、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LED显示控制两种功能。
备注：
系统硬件接线应尽量以插接形式连接，这样便于多用途使用和故障的检查和排除。
第三章系统主要元件功能与原理介绍
3.18086微处理器及其体系结构
3.1.18086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。
另外，Intel公司同期推出的Intel8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，与Intel8088微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位I/O接口芯片相兼容。
3.1.28086CPU的编程结构
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）。
8086CPU的内部功能结构如图3－1所示:
图3-18086/8088CPU内部功能结构图
1、执行部件（EU）
功能：
负责指令的执行。
组成：
包括①ALU（算术逻辑单元）、②通用寄存器组和③标志寄存器等，主要进行8位及16位的各种运算。
2、总线接口部件（BIU）
功能：
负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。
具体来看，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。
组成：
它由①段寄存器（DS、CS、ES、SS）、②16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码）、③20位地址加法器（用来产生20位地址）和④6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。
3、8086BIU的特点
①8086的指令队列分别为6/4个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中，可以提高CPU的工作效率。
②地址加法器用来产生20位物理地址。
8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CP
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