温度测控系统设计

1、温度测控系统设计温度测控系统设计自动化专业学生 xxx指导教师 xxx摘要：温度是工业领域中十分重要又较为普遍的被控参数，其稳定性对工业产品质量有着直接的影响。本设计是以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。利用ADC0809采用中断式设计一个温度测控系统，在LED数码显示器上显示温度值，并对温度进行测试和控制，当检测温度达到温度上限60时开启风扇（即开启电机），低于下限温度30时关闭风扇，LED上的显示内容为：XX（采用十进制显示）。关键

2、词：被控参数；控制器；转换器The Design of Temperature Control SystemStudent majoring in automation major xxxTutor xxxAbstract：The temperature is very important and more common controlled parameter in the industrial field, its stability has a direct impact on the quality of industrial products. The design is based

3、 on the 8086 microprocessor as the controller, the output of the temperature sensor for the small signal after amplification and low-pass filter, sent to the A/D converter; microcontroller real-time acquisition, display temperature (in degrees Celsius display), and at the same time the system should

4、 be set up, to control the temperature value, make the system work at the set temperature. Using ADC0809 to adopt the design of a temperature control system interrupt, display the temperature value in the LED digital display, and test and control of temperature, when the detected temperature reaches

5、 the temperature limit at 60 open fan (i.e. open motor), turn off the fan below the lower limit temperature is 30 , the LED display content: XX (using decimal display).Keywords: controlled parameter; controller; transducer1 课程设计目的课程设计是学生理论联系实际，提高实际综合运用能力的一个保障，也是工程师基本训练的重要环节，电子信息工程专业的学生在学完了微机原理与接口技术课

6、程后，已经具备了对微机系统进行设计的初步能力。通过对一个具体微机系统软硬件系统的设计和调试，培养学生运用该课程的理论知识和技术知识解决工程实际问题的能力，学习微机系统的设计方法：学生通过对实验室系统的实验调试，进一步培养和提高科学实验能力，因此，本课程设计为学生提供了一个良好的理论联系实际的机会和场所，有利于为学生树立微机是一个整体系统的概念，同时加强了学生编制和调试程序的能力，进一步培养学生的独立工作能力。因此，它是教数学计划中必不可少的重要环节。本课程是电子信息工程专业的必修课。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

7、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。2 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，调整风扇的开通情况，从而控制温度。在断开风扇，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AD转换器微处理器降温控制电路报警译码显示

8、图1-1系统原理框图3系统硬件选择和设计3.1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。3.2温度传感器与AD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-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.另外，

9、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 。3.3 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。4系统各部分功能模块介绍4.1 温度测量部分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3。AD590输出的电流I=（273+T）uA(T为

10、摄氏温度)。因此测量的电压V为（273+T）uA×10K=（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基本温度敏感电路4.2 温度控制部分当PC6为高电平时，三极管导通，继电器吸合，向

11、降温系统输出12V电压降温；反之，输入低电平，三极管截止，继电器断开，停止降温。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4。图 4-2降温系统4.3ADC0809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 4-33 ADC0809与8255的连接4.4 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

12、作。控制线RESET用来使8255A复位5 。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。图 4-4可编程外设接口电路4.5数据显示部分如图4-5为数据显示系统 图 4-5数据显示系统4.6系统硬件原理图如图4-6为系统硬件原理图图 4-6系统硬件原理图5系统软件设计5.1 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AD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，不降温，反之拨动开关关闭，开始降温。在此过程中，还可以重复设置温度值。其主流程图如图5-

13、1所示N开始系统初始化显示提示信息调用温度值设置子程序实际温度低于给定值PA0=1不加热8255 PC6口=1开始降温8255 PC6口=0显示提示信息调用温度值设置子程序重新设置温度并将PA0拨到0 以进行重新调节有键按下返回采集AD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YYNNN图5-1主程序流程图5.2 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00H6 ；温度为60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。报警温度设定

14、为60，此时，输出电压约为5.0V左右。其流程图如图5-2所示通过移位得到组合BCD码BCD码转换子程序将采集得到的平均值乘以0.3 转换为温度值返回对其进行非压缩BCD码乘法调整图5-2 BCD码转换子程序流程图5.3源程序CSAD EQU 209HZ8279 EQU 212HD8279 EQU 210HLEDMOD EQU 00H； 左边输入，八位显示外部译码八位显示LEDFEQ EQU 38H; 扫描频率LEDCLS EQU 0C1H; 清除显示RAMZ8255 EQU 21BHZ8255A EQU 218HZ8255C EQU 21AHCOUNT EQU 8DATA SEGMENTDA

15、TA1 DB 4 DUP(?)MESS1 DB ENTER ANY KEY TO BEGIN! ,0DH,0AH, $MESS2 DB 10, 13, ENTER ANY KEY CAN EXIT TO DOS! ,0DH,0AH, $MESS3 DB 10, 13, INPUT THE TEMPERATURE VALUE:, $MESS4 DB 10, 13, INPUT VALUE ERROR!,0DH,0AH, $ MESS5 DB 10, 13, INPUT A NEW TEMPERATURE VALUE:, $MESS6 DB 10, 13, * LET PA0=0 TO ADJUS

16、T THE TEMPERATURE VALUE!*,0DH,0AH, $ MESS7 DB 10, 13, * LET PA0=1 TO INPUT A NEW TEMPERATURE VALUE!*, 0DH,0AH, $LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39HDATA ENDSSTACK SEGMENT SRACKSTA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS: CODE,DS: DATA,ES: DATA,SS: STACKSTA

17、RT: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV ES, AX MOV AH,09H ; 显示提示信息一 MOV DX, OFFSET MESS1 INT 21H MOV AH,09H ; 显示提示信息六 MOV DX, OFFSET MESS6 INT 21H MOV AH,09H ; 显示提示信息七 MOV DX, OFFSET MESS7 INT 21H MOV AH,08H INT 21H MOV AH,09H ; 显示提示信息三 MOV DX, OFFSET MESS3 INT 21H CALL INPUT ; 输入设置的温度值存DATA1OK： MOV DX, Z82

18、55 ; 设置A口为输入，C口为输出 MOV AL, 92H OUT DX, AL MOV DX, Z8255C MOV AL, 00H OUT DX, AL CALL delay CALL delay MOV DX, Z8279 ; 初始化8279 MOV AL, LEDMOD OUT DX, AL MOV AH, 09H ; 显示提示信息二 MOV DX, OFFSET MESS2 INT 21HBEGIN: MOV BX, 0 MOV CL, COUNT MOV CH, 0BB: MOV DX, CSAD ; 启动A/D MOV AX, 0 OUT DX, AL CALL DELAY I

19、N AL, DX ; 采样A/D值 ADC BX, AX ; 求平均值 LOOP BB MOV AX, BX RCR AX, 1 RCR AX, RCR AX, 1 CALL CHANGTU BCD ; 转化为十进制的温度值 MOV DI, OFFSET DATA1 MOV DI+3 , AL CALL DIS MOV DI, OFFSET DATA1 MOV BL, DI+2 ; 取输入值 MOV AL, DI+3 ; 取实际值 CMP AL, BL ; 实际值与输入值比较 JB UP ; 小于则不降温 MOV DX, Z82555A ; 否则读开关量 IN AL, DX AND AL, 0

20、1H JZ DOWN ; PA0=0 则开始降温 MOV AH, 09H; PA0=1 则设置新的温度值，并将PA0切 换到0进行新的控制调节 MOV DX, OFFSET MESS5 INT 21H CALL INPUT JMP BEGINUP: MOV AL, 40H JMP AADOWN: MOV AL, 00HAA: MOV DX, Z8255C OUT DX, AL MOV AH, 0BH ; 坚持键盘状态，有键按下则返回DOC INT 21H CMP AL, 0 JZ CC MOV AX, 4C00H INT 21HCC: JMP BEGIN DELAY PROC NEAR ; 延

21、时子程序 PUSH CX MOV CX, 0F00H LOOP $ POP CX RET Delay ENDPINRUT PROC MEAR ;温度值的设置子程序 MOV AH, 1H INT 21H MOV DI, OFFSET DATA1 MOV DI, AL MOV BH, AL MOV AH, 1L INT 21H MOV DI+1, AL MOV BL, AL AND BH, 0FH RCL BH, 1 RCL BH, 1 RCL BH, 1RCL BH, 1 AND BH, 0FH OR BL, BH MOV AL, BL CMP AL, 76H 输入温度大于60则显示错误信息 J

22、A ERR MOV DI+2, AL RET Input ENDPERR: MOV AH, 09H ; 显示错误提示信息 MOV DX, OFFSET MESS4 INT 21H MOV AX, 4C00H INT 21HCHANG TO BCD PROC NEAR ; BCD码转换子程序 MOV BL, 3 MUL BL MOV BL, 10 DIV BL AAM ; 非压缩BCD码乘法调整指令 MOV BL, AL MOV AL, AH MOV CL, 04H ROR AL, CL XOR AL, BL RET CHANG TO BCD ENDPDIS PROC NEAR ; 显示子程序

23、MOV BL, AL MOV AL, 0FH PUSH AX MOV DX , Z8279 MOV AL , 90H OUT DX, AL POP AX PUSH BX LEA BX, LED XLAT POP BX MOV DX, D8279 OUT DX, AL CALL DELAY MOV AL, BL MOV CL, 04H ROR AL, CL AND AL, 0FH LEA BX, LED XLAT MOV DX, D8279 OUT DX, AL CALL DELAY CALL DELAY RET DIS ENDP CODE ENDS END START6 系统调试通过前一部分的

24、介绍说明，我们对系统的工作情况有了大体的了解。为了进一步了解系统的工作过程，这里介绍一下系统调试过程及调试过程中出现的一些具体的问题。我们的实验调试软件运行于DOC环境下，其步骤如下：（1） 根据硬件图和原理图连接好线路。（2） 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。（3） 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。 这是DOC屏幕上会出现的一些提示信息，如ENTER ANY KEY TO BEGIN!* LET PA0=0 TO ADJUST THE TEMPERATURE VALUE!* LET PA0=1 TO INPUT A NEW TEMPERATURE VALUE!*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INPUT THE TEMPERATURE：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76摄氏度，否则屏幕将会显示INPUT VALUE ERROR !并返回 DOC。（以后重新设定温度时也是如此）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