基于8086温度测控系统的方案设计书最终版.docx

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基于8086温度测控系统的方案设计书最终版

论文题目：

基于8086温度测控系统的设计

专业班级：

09电子信息工程本科

小组成员:

訾安琪200900802038

张娜200900802041

孙圆芳200900802079

指导老师：

王春玲

完成时间：

2011年6月26日

摘要……………………………………………………………………………………1

前言……………………………………………………………………………………1

1方案比较及论证……………………………………………………………….1

2整体方案………………………………………………………………………….2

2.1温度控制系统的总体结构………………………………………………………2

2.2系统扩展接口的选择…………………………………………………………….2

2.3温度传感器与A\D转换器的选择……………………………………………….2

2.4显示接口芯片……………………………………………………………………2

3单元模块设计…………………………………………………………………..2

3.1温度控制………………………………………………………………………....2

3.2温度测试…………………………………………………………………………3

3.3ADC0809与8255的连接模块…………………………………………………...3

3.4微处理器模块……………………………………………………………………4

3.5显示功能模块……………………………………………………………………5

4系统工作原理及软件设计…………………………………………………..7

4.1系统工作原理…………………………………………………………………..7

4.2系统流程图……………………………………………………………………..7

5总电路原理图及系统调试…………………………………………………..9

5.1电路原理图…………………………………………………………………...9

5.2系统调试…………………………………………………………………………..9

总结……………………………………………………………………………………10

参考文献……………………………………………………………………………..11

基于8086温度测控系统的设计

摘要该课程主要运用微机原理理论知识设计出基于8086微处理器的温度测控系统，在温度处理方面采用温度传感器AD590采集温度数据，并运用CPU把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。

该系统把理论和实验良好的结合，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。

而且该实验操作系统灵活简便，控制操作简单。

【关键词】控制系统温度传感器A/D转换器8086微处理器

前言

随着电子技术的发展，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。

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。

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。

1方案比较及论证

方案一：

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。

方案二：

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68℃。

当设置温度大于68℃时，系统就会报错并退出系统。

本设计选用方案二

2整体方案

2.1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所示：

图2-1温度控制系统的原理框图

2.2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。

2.3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。

2.4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。

3单元模块设计

3.1温度控制

当PC6为高电平时，三极管导通，继电器吸合，向加热系统输出12V电压加热；反之，输入低电平，三极管截止，继电器断开，停止加热。

二极管的作用是吸收继电器端开时产生的浪涌电压。

如图3-1所示。

图3-1温度控制电路

3.2温度测量

A\D590输出的电流：

I=（273+T）uA（T为摄氏温度）。

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。

如图3-2。

图3-2温度测量电路

3.3ADC0809与8255的连接模块

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。

连接图如图3-3所示：

图3-3ADC0809与8255的连接图

3.4微处理器模块

8255A并行I\O接口模块：

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。

8086CPU的编程结构：

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3-4所示:

图3-48086CPU的编程结构图

8086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。

如图3-5。

图3-58255与cpu连接

3.5显示功能模块

8279的功能介绍逻辑符号如图3-6所示。

它用于8085、MCS-51系统。

它最多可外接8X8的键盘及16X8的七段数码显示器。

图3-68279的逻辑符号

通过控制管脚a、b、c、d、e、f、g、dp的电平即可获得所需的符号显示。

显示器的工作方式有两种，一种是静态显示：

当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。

另一种事本次设计中采用的动态显示方式：

所谓动态显示即一位一位轮流的点亮各位显示器，对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。

但由于时间间隔很小，我们就可以看到完整的显示了。

显示电路如图3-7所示：

图3-7数据显示电路

4系统工作原理及软件设计

4.1系统工作原理

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。

4.2系统流程图

1．主程序

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。

其流程图如图4-1所示。

图4-1主程序流程图

2．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68.5℃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。

其流程图如图4-2所示。

图4-2BCD码转换子程序图

5总电路原理图及系统调试

5.1电路原理图

图5-1电路原理图

5.2系统调试

我们的实验调试软件运行于DOC环境下，其步骤如下：

一、根据硬件图和原理图连接好线路。

二、在PC机上敲入程序，并对其进行的查错，编译，连接，最后生成可执行文件。

三、接上电源，敲入可执行文件的文件名，系统就开始了工作过程。

1）这是DOC屏幕上会出现的一些提示信息，如

’ENTERANYKEYTOBEGIN!

’

’***LETPA0=0TOADJUSTTHETEMPERATUREVALUE!

***’

’***LETPA0=1TOINPUTA

NEWTEMPERATUREVALUE!

***’

这里后两条只作注释用。

2）然后敲任意一个键，系统就开始进行温度测量和显示，屏幕上就会显示

’INPUTTHETEMPERATURE：

’

在这一条信息之后敲入一温度值。

注意这里敲入的温度值不能大于68摄氏度，否则屏幕将会显示’INPUTVALUEERROR!

’并返回DOC。

（以后重新设定温度时也是如此）

3）在正常情况下，敲入设定温度后系统就开始进行控制调节，当实际温度小鱼设定值时，系统就开始进行加热，如果不加改变，它就会加热一直稳定到设定的温度值；如果这是想重新设置一温度，只要把8255的PA0读取拨动开关拨到1，屏幕上就会显示：

‘INPUTANEWTEMPERATURE:

’

这里又得注意一下，在敲入一个新的设定温度之前，得先把PA0读取拨动开关拨到0，否则，在敲完设定温度之后，屏幕上又会显示同样一条信息。

因为它是根据PA0是0还是1来决定是去重新输入设定温度还是去调节温度。

如果不先把PA0拨为0，它就是一直让你输入却不进行调节。

另外，这里温度值的设定的次数没有限制。

总结

本设计采用的单片机是作为现代工业中最常用的集成芯片。

具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、易于推广应用等显著优点，通过软件逻辑控制实现对温度的控制和调节。

本文的温度控制系统，只是单片机广泛应用于各行各业中的一例。

本设计中应用了许多单片机芯片和单片机常用的外部设，单片机芯片如：

ADC0809，8255等。

单片机外部设备如：

温度检测元件AD590，键盘和显示系统中的LED显示器等。

在一学期微机课程中的学习及老师孜孜不倦的专业讲解中，我们学到了很多新知识，也发现了自身存在许足，专业知识存在诸多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。

在本次课程设计中也得到了王老师的耐心仔细指导，在此，本组成员向王春玲老师表示深深地感谢！

参考文献

[1]戴梅蕚主编．微型计算机技术及应用［M］清华大学出版社，2007

[2]何克忠主编．计算机控制系统［M］清华大学出版社，2002

[3]朱善君主编．汇编语言程序设计［M］清华大学出版社，1998．3

[4]颜永军主编．protel99电路设计与应用［M］国防工业出版社，2001．1

[5]康华光电子技术基础（模拟部分）［M］高等教育出版社，2006．1

成绩：

评语：