微机控制技术课程设计-基于8086简单温控系统设计

1、天 津 理 工 大 学课程设计报告题目：基于8086的简单温控系统设计学生姓名 王一品 学号 20080946 届 2012 班级 电气09-4 指导教师 张敏 专业电气工程及其自动化 目录一、概述3二、系统工作原理3三、系统组成3四、设计内容4五、总结13六、参考资料13一、概述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。关键词：微处理器 温度传感器 A/D转换器 控制系统二、系统工作原理温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号

2、，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。为了稳定在设定好的温度值，需增加PID调节功能，并利用反馈回路不断调整控制量。其框图如下：1s(s+1)已知被控对象的传递函数Gc(S)可简化为： ，根据对最少拍无差系1-e-1z-1z-1(1-e-1)1-e-1(1-z-1)(1-e-1z-1)统的要求，G(z)的表达式为 ，D(z)的表达式为 。其温度控制系统的原理框图如图所示。三、系统组成 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

3、外设相连接。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-55150，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2K，所以输出电压V+=(2730 + 10T)MV。为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其再扩展一片DAC0809，以进行模拟数字量转化。ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。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

4、模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D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。 四、设计内容AD590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。AD590输出的电流I=（273+T

5、）uA(T为摄氏温度)。因此测量的电压V为（273+T）uA10K=（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AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例的关系。图 4-1输出电流的基本温度敏感电路温度控制部分当PC6为高电平时，三极管导通，继电器吸合，向加热系统输

6、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。在图4-2中，二极管的作用是吸收继电器端开时产生的浪涌电压。图 4-2温度控制图ADC0809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 4-3 ADC0809与8255的连接图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

7、使8255A复位。CS和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。图 4-48086的可编程外设接口电路图数据显示部分本设计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。显示可以是白炽灯，也可以是8段数码管，设计要求显示数值，因此我们采用结构简单、价格便宜的8段数码管。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0UT A0-3,0UT BO-3来刷新显示, 显示器可以是白炽灯,也可以是8段数码管,显示RAM可以是16X8的形式,也可以构成两个16x4 的RAM形式,显示RAM可由CPU进行读写,被读写的RAM字节地址由显

8、示地址寄存器指示. 显示地址寄存器保存当前CPU读或写的那个RAM地址,以及正显示着的那两个4位半字节的地址, 读写地址由CPU命令编程,也可置为每次读写后地址自动加1的工作方式,在设置了正确的工作 方式后,显示RAM可直接由CPU读出,半字节A和半字节B地址自动由8279更新,以适应由CPU送入的数据,A和B半字节可独立送入,也可作为一个字送入,随CPU所设置的工作方式而定 。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。图 4-

9、5数据显示图系统硬件原理图图 4-6系统硬件原理图软件程序的主循环框架程序的主循环框架如图所示，在系统进行一系列的准备工作即初始化之后，程序就主循环，主循环的工作是进行采样时间控制、控制测量过程、LED显示循环、按键并且处理、数据查表处理、线性插值、数据显示，然后周而复始地进行主循环程序。在主程序循环的过程中随时响应按键中断，进入校准程序。主程序逻辑图程序： ORG 0000H LJMP STARTSTART: MOV DPTR,#0CFA0H MOVX DPTR,A MOV R0,#0FFHLOOP1: DJNZ R0,LOOP1 ;延时，等待转换完毕 MOVX A,DPTR MOV 75H

10、,A MOV DPTR,#0CFA1H MOVX DPTR,A MOV R0,#0FFHLOOP2: DJNZ R0,LOOP2 ;延时，等待转换完毕 MOVX A,DPTR MOV 74H,A MOV R3,75H LCALL ZHUA MOV R1,76H DISP: MOV A,R1 ;从R1中取计算结果 SWAP A ;分离高四位和低四位 ANL A,#0FH ;并依次存放在50H到51H中 MOV 50H,A MOV A,R1 ANL A,#0FH MOV 51H,A MOV R3,74H LCALL ZHUA MOV R2,76H DISP2: MOV A,R2 ;从R2中取转换结

11、果 SWAP A ;分离高四位和低四位 ANL A,#0FH ;并依次存放在52H到53H中 MOV 52H,A ;52H,53H在中分别存放的是实际温度值的 MOV A,R2 ;十六进制的高位和低位 ANL A,#0FH MOV 53H,A XIANSHI:MOV R4,50H MOV R5,51H LCALL ZHUAN MOV 54H,R4 MOV 55H,R5 MOV 56H,R6 MOV R4,52H MOV R5,53H LCALL ZHUAN MOV 57H,R4 MOV 58H,R5 MOV 59H,R6 MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令字 MOV A,#9

12、0H MOVX DPTR,A MOV R0,#54H ;存放转换结果地址初值送R0 MOV R1,#06H MOV DPTR,#0CFE8H DL0: MOV A,R0 ACALL TABLE ;转换为显码 MOVX DPTR,A ;送显码输出 INC R0 DJNZ R1,DL0 SJMP DEL1 ;延时一段时间使显示更稳定TABLE: INC A MOVC A,A+PC RET DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDEL1: MOV R0,#255 DEL2: MOV R1,#255DE

13、L3: DJNZ R1,DEL3 DJNZ R0,DEL2 BIJIAO: MOV A,50H CJNE A,52H,AA MOV A,51H CJNE A,53H,AA SJMP BBAA: JNC CCBB: SETB P1.1 SJMP DDCC: CLR P1.1 DD: LJMP START ;返回主程序ZHUA: MOV A,R3 ;R3中装着带计算的数据 MOV B,#51 ;用了60H,61H,62H,63H,R3,R7 DIV AB MOV 7AH,A ;个位数放入60H MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10 MUL AB

14、 MOV B,#51 DIV AB JB F0,LOPP1 ADD A,#5LOPP1: MOV 79H,A ;小数后第一位放入61H MOV A,79H MOV B,#02 MUL AB MOV 78H,A MOV A,7AH MOV B,#20 MUL AB MOV R7,78H ADD A,R7 MOV 77H,A ;63H中存放的是乘除法的计算结果 MOV A,#100 MOV R7,77H SUBB A,R7 MOV 76H,ARET ZHUAN: CLR A ;用了R4，R5，R6 CJNE R4,#00H,LOP1 ;R4为十六进制中高位，R5为十六进制中低位 SJMP LOP2

15、 ;R4,R5,R6为十进制的百位，十位，个位LOP1: ADD A,#10H DJNZ R4,LOP1LOP2: ADD A,R5 MOV B,#64H DIV AB MOV R4,A ;存放百位 MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A ;存放十位 MOV R6,B ;存放个 RET END系统调试首先我在计算机上对软件进行了编译调试，运行成功后，与连接好的硬件电路结合，利用万用表、示波器等仪器对电路各功能模块进行了检测，最终达到了我们所希望得到的功能。在调试过程中也出现了一些问题，记录如下：1、 数码管显示的数据始终不变，后来发现是由于将AD转换器的入口地址

16、写错了，虽然软件单独运行没有错，但是在硬件电路上不能正常使用。2、数码管能够正常控制的温度值，但是将电位器从右至左调节，温控模块上HEART登始终不亮，而理论上当电位器调节到一定值时，此灯应该由不亮变为亮，显示温箱开始加热。经检查，主程序在最后对控制温度和实际温度进行比较的过程中对两种情况采取了相同的行动，使得系统不能达到应有的要求，通过对程序的修改，解决了这个问题。最终该系统能较好的通过调节电位器对温箱温度进行控制，并且能实现实际温度与控制温度的数码显示。五、总结经过学习与实践，我顺利完成了温度控制系统的设计。我总结了以下几点收获：1、首先是对所学知识得到了进一步的巩固，对A/D转换器进行多

17、路转换、8086各引脚功能及如何扩展外部芯片时三总线的连接等知识更加熟悉了。2、经过各种途径的查资料，了解了很多没学过的新知识，比如温度采集模块的应用。这些都是我们在生活中应用很多的器件，而在课堂上不一定会学到，我们在平时学习生活中应该多查找相关资料，以此来充实自己。3、设计过程中我也参与了编程，虽然中间都没能一次成功，但是经过调试修改，最后还是实现了要求的功能，这让我对编程的兴趣又增加了不少，但是也发现了自己很多的不足，对流程图的编写不够熟练应此也不能很清晰的编写程序，容易出现一些逻辑上的错误。这让我又一次意识到多实践的重要性，电气专业的我们，更加需要多多动手操作。6、张敏老师在教室或是实验

18、室督促我们，真的是很负责任的老师，这也让我们更加觉得应该付出更多的努力去对待这次的课程设计。虽然课设已经结束了，但是我们要学的还有很多，在以后的学习生活中。我一定要多多锻炼自己的动手能力，不断学习知识来武装自己。六、参考资料1 赖寿宏观微型计算机控制技术M机械工业出版社，2007.62 杨素行等MCS-51微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社，19953 胡汉才.微机原理其接口技术.北京 :清华大学出版社, 2004.14624 沈美明，温冬婵IBM-PC汇编语言程序设计M清华大学出版社，1991.6课程设计任务书、指导书课程设计题目： 基于8086的简单温控系统设计.课程设计任务书一、课

19、程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作量）利用微型计算机控制技术课程中所学的Intel 8086为CPU的16位微型计算机系统及其主要的可编程接口芯片微型计算机控制技术8255A、DAC0832等设计简单的温控单元。输入是数字量后，用数模转换器DAC0832改变输出电压大小，从而控制加热温度。为了稳定在设定好的温度值，需增加PID调节功能，并利用反馈回路不断调整控制量。其框图如下： 已知被控对象的传递函数Gc(S)可简化为：，根据对最少拍无差系统的要求，设计出D(z)的表达式设计要求： 1）在对D/A转换设计的过程中，通过编程使DAC0832输出对应从0V到+5V的电压，达到控制电加热部件功率的作用。 2）设计电压转换部分的硬件电路，自定义端口地址，并绘出相应的地址接线图（包括8086、DAC0832及必要的译码电路等）； 3）推导D(z)的传递函数据。 4）完成系统的软件设计，设计流程图； 二、课程设计参考资料1 赖寿宏观微型计算机控制技术M机械工业出版社，2007.62 杨素行等MCS-51微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社，19953 胡汉