冰箱温度控制系统.docx
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冰箱温度控制系统
冰箱温度控制系统
1．引言
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁
剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
它对实时任务有很强的支持能力，有可扩展的处理器结构，而且功耗很低，由于这些特性，近几年嵌入式系统开始风靡。
应用的领域更是广泛，通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式的应用领域。
随着技术的迅速发展，家用电器的发展日新月异。
家里的冰箱由最初的单门到双门，由有氟到无氟，由手动调节到电脑微控，我是亲眼见证。
现在用的冰箱就是带有显示的微电脑自动控制，因此在做设计时考虑自己尝试设计一个简单冰箱温度控制系统。
2．系统功能及硬件描述
在冰箱温度控制系统中，中央控制器通过总线和各个单元进行实时通
讯并完成各项控制和显示功能。
单元是温度感应器、手动调节按钮、温度显示器以及温度调节器。
他们是系统的终端设备，温度感应器采集温度信息，通过A/D转换，经过通道上报给控制器，同时转发给温度显示器和温度调节器，温度调节器根据接收到的温度调节冰箱内的温度，同时也可以手动调节温度，按下手动调节按钮后，发出中断，控制器读取信息后发送给温度调节器和温度显示器。
图1冰箱温度控制系统结构框图
（1）Z80和内存以及地址分配
因为小组合作设计的时候用的是Z80，相对比较熟悉，所以还是选用Z80。
CPU与内存连接示意图如下：
图2CPU与内存连接图
图2表示CPU与内存连接情况，具体地址分配在后面会介绍，用高位地址线A15作为片选信号，MERQ有效情况下，当A15为0时，片选ROM，当A15为1时片选RAM。
ROM和RAM分别采用芯片28F256和27C256。
图3Z80引脚图
Z80是8位的微处理器，它是第四代改进的微处理器。
有40个引脚，引脚图如上所示。
A0到A15是16位地址线，其中内存使用16位，而I/O只使用低8位。
D0到D7是8位数据线，用于与内存以及I/O的数据交互。
其他几个主要的引脚有：
MREQ（MemoryRequest）为低时表示内存地址有效，因为Z80中内存地址和I/O地址是分开的；IORQ（I/ORequest）为低时表示I/O地址有效；INT和NMI分别表示可屏蔽中断和不可屏蔽中断。
图4地址连线图
在本系统中，地址分配情况为：
A15A14……………………A1A0
00……………………00/1
00…………………………0/1ROM（0000H---7FFFH）
00……………………10/1
A15A14……………………A1A0
10……………………00/1
10…………………………0/1RAM（8000H---FFFFH）
10……………………10/1
A15A14……………………A1A0
00…………………………0/1I/O扩展部分
11…………………………0/1（0000H---FFFFH）
I/O端具体地址分配：
A/D转换（ADC0804）：
0000H——0003H
D/A转换（DAC0832）：
0004H——0007H
调节键盘（8279）：
0008H——000BH
温度调节器：
000CH
（2）A/D转换（ADC0804）和D/A转换（DAC0832）
A/D转换：
A/D转换模块比较简单，由温度感应器采集到温度信息后，送给ADC0804进行A/D转换。
图5ADC0804芯片引脚图
ADC0804芯片是8位芯片，主要引脚功能：
CS：
片选信号，低电平有效
WR、RD：
读写信号，低电平有效
Vin+、Vin-：
模拟信号输入量，由温度传感器通过电平调整产生。
INTR：
中断请求信号，低电平有效，在系统中没有使用
DB0——DB7：
8位数据输出信号。
D/A转换：
实现对数据模拟化，以控制温度调节器。
使用8位ADC0832芯片，芯片内数据两极缓存，同时使用并口芯片8055模拟量引脚信号Iout1和Iout2。
DAC芯片引脚图如下：
图6：
ADC0832引脚图
主要引脚功能：
ILE、CS、WR1：
输入信号，控制DAC0832中的第一级数据缓存；低电平有效
WR2、XFER：
输入信号，控制DAC0832中的第二级数据缓存；低电平有效
DI0－DI7：
8位数据输入信号
Iout2、Iout1：
D/A转换后的模拟输出信号，通过放大器放大后驱动温度调节器。
（3）调节按钮键盘及显示
图7按键通信及显示框图
系统中采用8279芯片来实现主机与输入按钮的接口电路。
图88279芯片引脚图
8279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输入和LED显示控制两种功能。
键盘部分提供的扫描方式，可以和64个按键或传感器的阵列相连。
能自动消除开关抖动以及N个键同时按下的保护。
8279采用单一5V电源供电，40脚封装。
主要引脚功能有：
D0到D7为双向数据总线，用来传送8279与CPU之间的数据和命令；A0为高电平时，表示数据总线上为命令或状态，为低电平时，表示数据总线上为数据；SL0到SL3用来扫描按键开关，传感器阵列和显示数字，这些都可以被编程或译码；RL0到RL7是回送线，经过按键或传感器开关与扫描线联接，只有当一个按键闭合时，对应的返回线变为低电平；SHIFT是换位功能键；CNTL/STB对于键盘输入方式用作控制输入端，在选通输入方式中作选通用。
控制键盘如图所示：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
+
-
根据需求采用12个按键。
数字键用于直接设置温度，+和-用于上升一度和下降一度。
对于数字键的处理，如果是一次按键：
CPU解析出数值转为低4位16进制表示，并将高四为填零发往指定的端口进行显示控制，且需要暂存此值；如果是二次按键：
CPU解析出数值转为低4位16进制表示，而上一次按键解析出的数值将填充高四位，再发往指定端口显示。
+和-键，如果CPU识别出是这几个键时，只需做简单的送数处理，实现显示控制。
3．硬件系统电路原理图
CPU控制部分原理图
内存部分原理图
A/D、D/A转换部分原理图
键盘和显示部分原理图
4．软件设计部分
主要数据结构：
inttemp_get；//采集到的温度值
inttemp_set；//设定的温度值
intkbcode；//键盘操作码
intcount；//按键次数
流程图如下：
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