基于8086的温度采集系统软硬件设计-中北大学

1、电器工程学院课程设计温度控制系统目 录第一章 温度采集系统软硬件设计任务21.1 设计内容及要求31.2 课程设计的要求3第二章 总体设计方案32.1 设计思想42.2 总体设框图4第三章 硬件设计5 3.1 硬件设计概要5 3.1.1 8086主控模块5 3.1.2 并行接口模块6 3.1.3 A/D转换模块9 3.1.4 显示模块103.2 硬件电路设计系统原理图11第四章 软件设计124.1 程序流程图12 4.2 源程序及其说明14第五章 绪论19参考文献20摘要采用8086微处理器并用温度传感器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

2、热器当这个温度高于预设温度值时断开电加热器。 系统操作简便、自动化程度高、扩展方便且具有良好的人机交互的能力。该系统通过实验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。 关键词：8086微处理器 温度传感器 A/D转换器 温度控制系统 第一章 温度采集系统软硬件设计1.1实验目的为了实现计算机对生产过程及对象的控制，需要将对象的各种测量参数按照要求转换成数字信号送入计算机。经计算机运算处理后再再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在危机和生产过程之间，必须设置信息的变换和传递通道。而我们所做的模拟输入通道，主要功能就是随时间变化的模拟输入信号变成数字信号送入计算机，主要由

3、AD590温度传感器，8088CPU,8255A, A/D转换器和LED显示器等组成。本实验通过设计一个微机控制的温度采集系统，旨在使学生能做到以下几点：1了解微机控制的温度采集系统软硬件设计原理和方法。2进一步掌握并行接口芯片和模数转换的工作原理与使用方法。1.2实验设备 l8086系列微机一台 2微机硬件实验平台。 3定时/计数器、并行接口芯片 4. ADC0809 5. 8255并口控制器1.3实验内容及要求以8088 CPU 为核心设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8088CPU，可编程并行接口

4、8255，LED显示器等。首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来。本设计共分以下几个模块：8088主控模块、A/D转换模块、并行接口模块、显示模块。第二章 总体设计方案2.1 设计思想 在许多传统行业中，多路高温度采集系统是不可或缺的。电厂，石化行业及制药厂等企业生产过程中，普遍存在着需要进行温度测量的场合。因为温度是生产过程和科学实验中普遍且重要的物理参数。在工业生产中，为了高效生产，必须对生产过程的主要参数，如温度，压力，速度等进行有效的检测并控制。其中温度检测在生产过程中占有相当大的比例。 而我们所做的课题正是以8

5、088cpu为核心设计一个温度巡回监测系统（A/D采用ADC0809）.系统可实现温度信号的采集，在3位LED显示器上显示当前的温度。经标度变换后送LED显示器显示，只进行一路采集。 该系统主要用于温度检测，并在LED上显示当前的温度值。当温度信号改变时，LED显示的值也随之改变。2.2 原理框图温度传感器LED显示 8088控制器并行接口8255ADC0809图 2.2 原理框图第三章 硬件设计3.1 硬件设计概要0系统的主要功能是实现温度信号的采集，在3位LED显示器上显示当前的温度。模拟现场一个点的温度巡回检测，温度范围0-51摄氏度。3.1.1 8086主控模块（1）8086的功能简介

6、：Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性：(1) 8086CPU数据总线为16位，8088CUP数据总线为8位。(2)地址总线都是20位，低16位用于数据总线复用，可直接寻址为1MB的存储空间。(3)有16位的端口地址，可以寻址64KB的I/O端口。(4)有99条基本指令，指令功能强大。(5)有9种基本寻址方式。(6)可以处理内部和外部中断，外部中断源多达256个。(7)兼容性好，与80*86，8085在源程序一级兼容。 (8) 8086/8088标准主频为5MHz，8086/8088-2主频为8MH。(9)支持单处理器或

7、多处理器系统工作。8088为40条引线、双列直插式封装。它们的40条引线排列。8088有最小组态（单微处理器组成的小系统）和最大组态（多处理器系统）两种工作模式，大部分引脚在两种组态下功能是一样的，只有8根引脚的名称及功能不同（24脚31脚）。（2）原理图设计图 3.1.1 8088电路原理图 （3）8088管脚连接介绍 1. D0D7数据线连接8255A接口芯片的PA0PA7口； 2. A0,A1地址线连接8255A地址线A0,A1； 3. A2A19通过逻辑器和8255A的CS连接； 4. IOR,IOW连接8255A的WR,RD； 5. RESET连接8255A的RESET； 6. CL

8、K接为标准的4.77MHZ； 7. 8088为最小模式下。 3.1.2 并行接口模块(1)8255A的功能简介1. 8255A内部结构8255A芯片是一个采用NMOS工艺制造的40引脚双列直插式（DIP）封装组件。8255A有3个8位数据端口，即A口、B口及C口，它们都可以分别作为输入口或输出口使用；A组控制与B组控制；读写控制逻辑；数据总路线缓冲器。2. 8255A主要的外部引脚图3.1.2a8255A引脚图PA7PA0：A口的8条IO线。8条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有A口允许这样做。PB7PB0：B口的8条IO线。不可以设置成双向口，其它和A口一样。PC

9、7PC0：C口的8条IO线。不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高4位和低4位，这两组可以任意设置为输入或输出。除了作为独立的IO线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、B口作联络线使用。A1、A0：端口地址选择信号。用于选择8255A的3个数据端口和一个控制口。当A1A0=00时，选择端口A；为01时，选择端口B；为10，选择端口C；为11时，选择控制口。3. 8255A工作方式方式0：基本的输入输出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：选通输入输出方式（应答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：双向传输方式。只有A口可以工作在此方式下。4. 8255A方式控制字格

10、式D7D6、D5D4D3D2D1D01A口A口C口高4位B口B口C口低4位00 方式001 方式11x 方式20 输出1 输入0 输出1 输入0方式01方式10 输出1 输入0 输出1 输入 表 1(2)原理图设计图 3.1.2 b 8255A系统原理图（3）8255A管脚连接介绍8255A的D0D7接8088的D0D7；A口PA0PA7接三片八段LED显示器； B口接ADC0809的八个数据口。C口的PC0PC2作为三片LED的片选。C口的PC5PC7和ADC0809的ALE START、ENABLE、EOC相连。当EOC为高电平时表示转换完成，CPU可以从数据口读数据。CPU通过8255A

11、给START一个正脉冲，是ADC0809开始工作。PROTEL原理图中用网络标号连接。 （4）8255A的各个口地址 图 3.1.2c 8255A地址由原理图图 3.1.1，图 3.1.2 b和图 3.1.2c可知：8255A的PA口地址为：0000H；PB口地址为：0001H；PC口地址为：0002H；控制口地址为：0003H。3.1.3 A/D转换模块（1）ADC0809的功能简介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路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。首先输入3位地址

12、，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。(2)原理图设计图 3.1.3 ADC0809与系统连接原理图（3）ADC管脚连接介绍IN0连接传感器，为模拟信号输入端。ADD-A,ADD-B,ADD-C全部接地，表示选中模拟信号输入端IN0。EOC接8255A的PC7，当EOC为高

13、电平时表示转换完成，CPU可以从数据口读数据。(4) AD590传感器电路 图3.1.4 AD590传感器连接电路此电路可以将温度传感器输出的电流值，经过调整可以得到100mv/。3.1.4 显示模块（1）8段LED管脚原理图（2）8段LED与8255A的连接LED的AH分别与8255A的PA0PA7相连。采用共阴极连接方法。用8255A的PC0、PC1、PC2分别控制3片LED的选通。3.2 总硬件设计图 图 3.2 系统总原理图第四章 软件设计4.1 程序流程图 程序的主要功能是负责温度的转化，读出处理并实现在LED上实时显示。 （1） 总流程图 数据采集采集成功？量化编码转化为非压缩BC

14、D码显示LED结束YN （2） 数据采集程序流程图 启动转换读入EOC值EOC=1?N Y转换完成读入量化信号恢复初始化（3）温度显示程序流程图 取操作数码型转换 位选LED取LED对应段码LED段码输出延时4.2 源程序与相应注解DATA SEGMENT BUF1 DB ？BUF2 DB ？BUF3 DB ？BUF4 DB ？LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE DS:DATAINIT_8255 PROC NEAR ;初始化8255 MOV DX,0003H MOV

15、 AL,8AH OUT DX,AL RETINIT_8255 ENDPSTART: MOV AX,SEG DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET DATA LEA DI,BUF1 LEA SI,LED CALL INIT_8255AGAIN: MOV DX,0002H MOV AL,08H OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL NOP MOV DX,0002HCAIJI :IN AL,DX TEST AL,80H JZ CAIJI MOV DX,0001H IN AL, DX ；从B口读入ADC0809的8位二进制数 AND AX,00FFH MOV

16、BL,5 ；将8位二进制数转换位模拟量，即电压 DIV BL IMUL BL ； 将模拟电压转换成相应温度，AL中放的是商，AH放的是余数 MOV BUF1,AH ；将余数放入BUF1中 MOV BUF2 AH ADD BUF1,BUF2 ；生成温度的小数位 AND AX,00FFH DIV AX ,0AH ；此时AL中放的是商，即十位，AH中放的是余数，即个位数 MOV BUF3,AL MOV BUF4,AH L1: LEA SI ,LED ADD SI,BUF3 ;找到高位相应LED段码MOV DX,0002H MOV AL,01H ;选通PC0口使第一个LED显示高位段码OUT DX,A

17、LMOV DX,0000H; MOV AL,SIOUT DX,AL ;显示相应的段码CALL DELAYL2: LEA SI, LED ;让SI回到首地址ADD SI,BUF4 ;找到个位相应LED段码 MOV DX,0002HMOV AL,02HOUT DX,ALMOV DX,0000H ；显示相应的段码MOV AL,SIADD AL,80H ；驱动个位和小数点OUT DX,ALCALL DELAYL3: LEA SI, LED ;让SI回到首地址 ADD SI,BUF1 MOV DX,0002H MOV AL,04H OUT DX,AL MOV DX,0000H MOV AL,SI OUT

18、 DX,AL CALL DELAYL4:JMP CAIJI ;循环检测温度 EXIT:MOV AH,4CH INT 21HDELAY PROC NEAR MOV CX,1000DELAY1:LOOP DELAY1 REPCODE ENDSEND START 第五章 结论通过本次课程设计掌握了微机系统的开发步骤,可编程并行接口接口芯片8255A，ADC0809和LED的用法，掌握了汇编,程序的设计。本次设计需要熟练掌握汇编语言，熟悉可编程并行接口接口芯片8255A,ADC0809,内部结构、外部引脚和功能，熟悉LED显示器的结构及译码方式。在编程方面，由于刚刚接触汇编语言，对汇编语言的逻辑算法的指令不是非常熟悉，所以在编程当中遇到很大的困难。比如在从ADC0809中获取的操作数，转换成相应的温度值。这里需要很巧的逻辑运算，而汇编语言不像c语言那样可以直接将表达式写入便可直接计算，汇编里的除法还需考虑余数，进位等问题。经过我们的讨论和验证，最