八路温度检测与报警课程设计.docx
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八路温度检测与报警课程设计
微型计算机控制设计报告
姓名：
孟祥爱
专业：
电子信息科学与技术
班级：
09级2班
学号：
0901050222
指导教师：
崔建明
信息科学与工程学院电子信息系
2012年11月7日
基于单片机的温度监测与预警系统
摘要
随着温度检测理论和技术的不断更新,温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。
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8086/8088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。
关键词：
微处理器8086/8088；温度测量；声光报警；数码管显示
引言
温度是一种最基本的环境参数，对于我们来说，不仅仅是一个量的反映，更能直接影响作用到我们的生活中，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。
我们身边大自然中动植物的生存繁衍与周围环境的温度也息息相关。
工农业生产、科学研究对温度也都有较高的要求，如石油、化工、冶金、纺织、机械制造等行业，有些特殊的行业，比如航空航天类行业对温度就有一个更高的要求，我们常接触到的食品行业中，水果、蔬菜、肉类等的保存就需要保证一定的温度，食品加工中也需要保证相应的温度，如果空气温度不适应，极有可能产生不良反应，严重的可能直接影响到人们的生命健康。
我们电子科技行业也同样离不开对温度的测量和控制，如制造大规模集成电路时就需要极精确的温度控制。
工业温度的测量和控制在激光器、光纤光栅的使用及其他的工农业生产和科学研究中应用广泛。
因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器。
随着科技的发展，技术要求的重视，温度测量的精度也越来越被看重。
所以高精度温度测量系统的研究就非常有意义。
目前，微机检测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。
第一章系统硬件电路设计
1.1总体思想
温度测量是采用温度传感器（金属铂），然后通过A\D转换器，将电压这个模拟量转换成数字量，报警的实现是通过芯片8255A来控制的，其中我们加入8253定时器，通过与中断控制器8259A的结合进行定时温度检测，从而实现温度的测量和报警。
综合考虑我们用到的硬件有，8088CPU，可编程并行输入/输出接口芯片8255A，可编程定时器/计数器8253，中断控制器8259A，ADC0809，74LS138译码器。
1.2芯片介绍
1.8088CPU
8088CPU采用40条引脚的DIP封装，引脚信号如图
图18088CPU
8088是一个Intel以8086为基础的微处理器，拥有16位元暂存器和8位元外部资料总线。
2.8255A可编程接口芯片
Intel8255A是专为Intel公司的微处理器配套的接口芯片，8255A为可编程芯片，可用程序设定或改变其工作状态，CPU通过它可直接与外设相连接。
它有3个8位并行I/O口，具有3个通道3种工作方式，其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。
引脚信号如图
图28255A
3.8253定时器/计数器
8253上有3个独立的16位计数器通道，可作为定时器或计数器使用；每个计数器都可以设定为按照二进制或二进制编码的十进制（BCD）计数；计数率可高达2.6MHz；每个通道有6种工作方式，可由程序设置和改变；所有的输入/输出都与TTL兼容。
引脚信号如图
图38253
4.8259A中断控制器
8259A是一种可编程中断控制器，能够管理8级中断，每级中断都可以被屏蔽或允许，允许多级中断嵌套，具有中断查询方式功能，供CPU以查询方式与各外设进行I/O操作。
引脚信号如图
图48259A
5.ADC0809
ADC0809是逐次逼近式8位A/D转换器，具有8个模拟量输入通道，单极性，输入电压范围0~5V，转换时间100us，片内带有三态输出锁存器。
引脚信号如图
图5ADC0809
6.74LS138译码器
引脚信号如图
图674LS138
1.3硬件模块的设计
1.3.1整体设计--硬件原理框图
图7原理框图
1.3.2温度测量电路如图
传感器采用金属铂电阻，在一定温度范围内成线性，传感器把温度信号转换成电压信号，传感器的微弱电压输出经运算放大器放大送ADC0809
图8温度转换电路
1.3.3硬件连接图
图9原理图
1.4温度显示模块电路
显示部分由3位数码管构成,采用的是动态扫描方式。
其中段选占用8个I/O口，而位选占用4个I/O口，段选和位选为同相驱动。
这种方法由于不需要对每个LED数码管单独配置锁存和驱动电路，因而可简化硬件电路，当LED数码管个数较多时，更加明显。
1.5报警电路模块
将DS18B20读出的温度与设定的温度比较，如温度超限，单片机将P1.0口置0，温度超限报警显示LED亮，蜂鸣器报警。
图1.1报警电路
1.6基于AT89S52单片机的温度测量系统总电路
下图为该温度测量系统的硬件电路图
图1.2测温系统的硬件电路图
第二章控制系统软件设计设计
2.1程序流程图
1.主程序流程图
2.中断服务子程序
8253定时器产生五秒的脉冲信号，产生的边沿信号给8259A的IR0用来控制中断，中断主要用来判断温度是否满足设定温度范围，不满足则报警
3.报警子程序
2.2实验源程序
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE
ORG1200H
START:
CLI
MOVDX,0FFF0H;中断初始化，ICW1,电平触发，单片使用，不要ICW4
MOVAL,1BH
OUTDX,AL
MOVDX,0FFF1H;ICW2
MOVAL,08H
OUTDX,AL
MOVAL,01H;ICW4,非自动EOI
OUTDX,AL
MOVAL,0FEH;设置ocw1,中断屏蔽，开放IRO
OUTDX,AL
MOVAX,OFFSETINTER0;设置中断向量表
MOVBX,0020H
MOV[BX],AX
MOVAX,00H
MOVBX,0022H
MOV[BX],AX
MOVDX,0FFEBH;定时器0，只读高字节，方式3，BCD计数
MOVAL,27H
OUTDX,AL
MOVAL,10H
MOVDX,0FFE8H
OUTDX,AL
MOVDX,0FFEBH;定时器2，先读低再读高，方式3，BCD计数
MOVAL,0B7H
OUTDX,AL
MOVAL,02H
MOVDX,0FFEAH
OUTDX,AL
MOVAL,01H
OUTDX,AL
MOVDX,0FFDBH;8255A初始化，PC高四位输出，第四位输入
MOVAL,81H
OUTDX,AL
MOVDX,0FFD8H;A口初始化，灯灭
MOVAL,0FFH
OUTDX,AL
;-----------A/D服务程序-----------------
ADS:
LEABX,TABLE
MOVDX,0FFE0H
MOVAL,00H
OUTDX,AL
MOVCX,0FH
LOOP$
INAL,DX
MOVAH,AL;显示高4位
ANDAL,0F0H
MOVCL,4
SHRAL,CL
XLAT
MOVDX,0FFDCH
OUTDX,AL
MOVAL,02H
MOVDX,0FFDDH
OUTDX,AL
MOVAL,AH;显示低4位
ANDAL,0FH
XLAT
MOVDX,0FFDCH
OUTDX,AL
MOVAL,01H
MOVDX,0FFDDH
OUTDX,AL
STI
JMPADS
;--------------中断服务程序--------------------
INTER0:
movdx,0fff0h
moval,20h
outdx,al;非自动EOI
PUSHAX
MOVAL,AH
CMPAL,0EEH
JAESOUND1
CMPAL,22H
JBESOUND2
JMPRETURN
;报警
SOUND1:
MOVDX,0FFDBH;PC口输出一个正脉冲
MOVAL,0EH
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
LOOP$
INCAL
OUTDX,AL
MOVCX,0FFH
LOOP$
MOVDX,0FFD8H;黄灯
MOVAL,0FEH
OUTDX,AL
MOVCX,0FH
LOOP$
MOVAL,0FFH
OUTDX,AL
JMPRETURN
SOUND2:
MOVDX,0FFDBH;PC口输出一个正脉冲
MOVAL,0EH
OUTDX,AL
MOVCX,0FH
LOOP$
INCAL
OUTDX,AL
MOVCX,0FH
LOOP$
MOVDX,0FFD8H;红灯
MOVAL,0FDH
OUTDX,AL
MOVCX,0FH
LOOP$
MOVAL,0FFH
OUTDX,AL
RETURN:
POPAX
MOVDX,0FFF0H
MOVAL,20H
OUTDX,AL
IRET
TABLEDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,00H,92H,82H,0F8H,80H
DB90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
CODEENDS
ENDSTART
第三章系统调试
3.1硬件调试
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。
根据方案设计的要求，调试过程共分三大部分：
硬件调试、软件调试和软硬联调
调试过程：
1、按实验图连接线路
2、打开电源，双击“Intel8088微机实验系统”，把把编好的程序输入进去。
3、进行编译、连接、装载，如果有错误，根据提示返回源程序修改，直到没有错误为止
4、运行程序：
（1）转动ADC0809旁的电压旋钮，观看数码管示数是否变化
（2）用示波器观察8253定时器的OUT2口的输出波形是否为方波
脉冲信号
（3）转动旋钮使温度（这里是用电压模拟）低于或高于，看蜂鸣
器和LED指示灯是否能正常工作，程序分析，温度高时红灯
亮并报警，温度低时黄灯亮并报警
本实验程序实现的是一定温度范围的保温报警功能，实际中只要把模
拟旋钮改为特定的传感器就可实现不同场合的温度控制
第四章结论
任何一个计算机系统都是一个复杂的整体，学习计算机原理是要涉及到整体的每一部分。
讨论某一部分原理时又要涉及到其它部分的工作原理。
这样一来，不仅不能在短时间内较深入理解计算机的工作原理，而且也很难孤立地理解某一部分的工作原理。
所以，在循序渐进的课堂教学过程中，我总是处于“学会了一些新知识，弄清了一些原来保留的问题，又出现了一些新问题”的循环中，直到课程结束时，才把保留的问题基本搞清楚。
学习该门课程知识时，其思维方法也和其它课程不同，该课程偏重于工程思维，具体地说，在了解了微处理器各种芯片的功能和外部特性以后，剩下的是如何将它们用于实际系统中，其创造性劳动在于如何用计算机的有关技术和厂家提供的各种芯片，设计实用的电路和系统，再配上相应的应用程序，完成各种实际应用项目。
这次设计主要的困难来自对程序的理解。
功夫不负有心人，经过四个人的合作和努力，我们最后对实验的原理有了清晰的认识。
虽然实验台上的很多模块单元没有用到，但是就系统功能来说，我觉得我们做的还是不错的。
这次课设却让我们对实验台有了足够的了解，让我们知道了实验台上各个模块的用法；而且它还让我们对自己动手写程序来控制实验台的运作有了一定的基础。
虽然实验台只是一个小型的模拟平台，但是通过对它的学习和操作，我们对有关接口的知识将会有一个更广泛的认识，而且它对我们以后的学习也会有帮助的。
参考文献
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