基于8086的温度测控系统课程设计

1、基于8086的温度测控系统课程设计微机应用系统设计与综合实验设计报告设计题目温度测控系统的设计kJ卜.卜 力.卜.*指导老师设计者专业班级测控140*班林号设计日期2016年7月5号目录一、系统设计要求1二、系统总体设计方案22温度检测的基本原理22.2温度数据采集22.3显示方案22. 4系统组成3三、系统硬件设计103. 18086与A/D转换器及显示器的硬件连接103.2温度检测及放大电路11四、系统软件设计124.11/0资源分配124.2功能模块软件设计13五、课程设计及调试中遇到的问题及解决方法145.1 系统设计中遇到的问题及解决方法145.2 系统调试中遇到的问题及解决方法14

2、六、收获与体会1516参考文献一、系统设计要求设计并制作出具有如下功能的温度测控系统。设计一个温度测控系统，温度测量部分采用ADC0809,控制输出部分采用8255控制加热器加热/冷却，系统实现一路温度信号的测控，在3位LED显示器上显示当前温度。控制温度范围076.5C。，每隔0.2s检测一次，每点连续采集5次，取其中值，经标度变换，转为BCD码后送显示器显示，每Is刷新一次显示。设定温度为0C时，变换放大电路送出的模拟量为0.0V,此时AD输出的数字量为OOH：温度为76.59时变换器送出对应电压4.98V,此时AD输出的数字量为FFH.即每0.3c对应1LSB的变化量,对应电压值为19.

3、5mV。报警温度设定为76.5。（2,此时，输出电压约为5.0V左右。显示方式为：例：温度：45.0C0设计要求：设计相应的AD转换器、I/O接口、显示、键盘等微机接口电路，可在线键盘参数设置、检测、显示、报警。并设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。二、系统总体设计方案2.1 温度检测的基本原理系统设计采用温度传感器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。测温范围是550150C,非线性误差在0.30-C,其输出电流与温度成正比，温度每升高1开尔文，输出电流就增加1PA,其输出电流1=(273+T)PA。另外，为满足系统输入模拟量进行处理的

4、功能，对其再扩展一片ADC0809,以进行模拟数字量的转化。2.2 温度数据采集系统采用ADC0809做AD转换实验。ADC0809是一种8路模拟输入、8位数字输出的逐次逼近法A/D器件，转换时间100us.转换精度1/512,适用于多路数据采集系统。系统只采用IN0这一路进行模拟量采集转化为数字量输出。数字量00-FF经过标度变换为温度值07&89。比例关系为0.3-C/lbito2.3 显示方案本系统采用六位七段字符显示器LED灯进行显示，前三位显示温度期望值，后三位显示温度实测值。LED显示器由7个发光二极管组成，因此也称之为七段LED显示器，其排列形状如图1.1所示。此外，显示器中还有

5、一个圆点型发光二极管(在图中以dp表示)，用于显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。图1.1七段LED显示器共阳极接法：冒a把发光二极管的阳极连在一起构成会共阳极。使用时公共阳极接十5V,这样阴极端接入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。用LED显示器显示十六进制数的字形代码在表1“中列出。表1-1十六进制数字形代码表字理共阳极代码共阴极代码字型共阳极代码共阴极代码0COH3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHb83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HdA1H5EH592H6DHE86H79H

6、682H7DHF8EH71H7F8H07H火EEHOOH8SOH7FH实际使用的LED显示器都是多位的。对多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即逐个地循环地点亮各位显示器。这样虽然在任一时刻只有一位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。为了实现LED显示器的动态扫描，除了要给显示器提供段（字形代码）的输人之外，还要对显示器加位的控制，这就是通常所说的段控和位控。因此多位LED显示器接口电路需要有两个输出口其中一个用于输出8条段控线（有小数点显示）；另个用于输出位控线，位控线的数目等于显示器的位数。2.4 系统组成整个系统可以分为温

7、度测量部分、模数转换部分、中央处理单元、显示单元以及控制单元。温度测量部分：温度传感器以及外围放大电路：模数转换部分：ADC0809及其相关电路；中央处理单元：8086CPU及其相关电路；显示单元：LED显示器及其相关电路；控制单元：可编程DO接口芯片8255A及其相关电路。总体设计由上述几个部分组成，其相互之间的关系如图21所示：温度传感器的输出经过电压跟随器和运放后交由AD转换，AD转换得出数字3量由8086进行处理，并显示在LED灯上。同时对温度进行控制。图2.1总体原理图主程序流程图如图2.2：主程序开始，分别调用键扫、AD转换、温度控制、保护子程序，然后无限循环执行该过程。开始初始化

8、调用键盘扫描子程序调用ad转换子程序调用温度控制子程序调用保护子程序图2.2主程序流程图键盘扫描子程序流程图如图2.3：执行键扫程序时，首先对按下的键进行赋值，根据键值判断按下的是哪个键，如果是DAR键，表示进行数字输入，如果是MOVE键，退出温度设置。如果未按键，直接返回主程序并继续向下执行。图2.3键盘扫描子程序AD采样子程序流程图如图2.4AD采样每次采五个值，将其排序并存储，经过取舍之后进行标度变换得出具体温度值，送至LED的口地址,采样5个值9排序取平均值图2.4AD采样子程序控制子程序流程图如图2.5：控制子程序不仅仅是将三位温度ID值进行简单的比较，而是经过一定的优化算法，使温度

9、在一定误差允许范围内不进行加热或冷却，防止在平衡点附近控制劫作的频繁跳动。在这里将优化算法写在下面：yhl:；比较温度第二位，相差在土o7之外则控制incalcmpbl,aljawindmovbl,ds：077ahMOVAL,ds:077dhcmpal,bljbewindaddbb02hcmpal9bljbwindjmphangyh2:incblcmpbLaljbheatmovbl,ds:077ahmoval,ds:077dhcmpbLaljbeheataddal902hcmpaLbljaheatjmphangmovbl9ds:077ah;fij两位相等则比较第三位mova(9ds:077dh

10、cmpbl,aljayh3cmpbbaljbyh4jmphangaddal,07hcmpblfaljawindjmphangyh4:addbl,07h；湘差在07之yh3:外则控cmpbbaljbheatjmphang不相等则进行加热或冷去口相等则延时等待图2.5控制子程序流程图三.系统硬件设计3.18086与A/D转换器及显示器的硬件连接1.8086与AD转换器,如图3.1所示:CPUM/IO朋259Av74LS13874LS02=&74LS02D?OEADC08080809STARTALEIN0IN1IN74CLK c BA GND 口昕）A、图3.18086与AD转换器的连接2.用815

11、5作LED显示器接口图3-2是使用8155作6位LED显示器的接口电路。其中C口为输出口（位控口），以PC。PG输出位控线。由于位控线的驱动电流较大，8段全亮时约40八60mA,因此PC口输出加74LS06进行反相和提高驱动能力，然后再接各LED显示器的位拉瑞。B口也为输出口（段控口），以输出8位字形代码（段控线）。段控线的负载电流约为8mA,为提高显示亮度，通常加74LS244进行段控输出驱动AIR Al1 AMEXET COWP PRT OWWRBG&SMX歌0XMMOWXTOPjPARMQVHIEPCHEPUOVNCXiLAST图3.28155作6位LED显示器接口电路3.2温度检测及放

12、大电路如图3.3所示图3.3温度检测及放大电路四、系统软件设计4.11/0资源分配在DVCC系列实验开发系统上系统所用接口器件地址安排如下：8155控制口FF20H8155A口（字位）FF21H8155B（字形）FF22H8155C（键扫）FF23H8255控制口FF2BH8255A口FF28H8255B口FF29H8255C口FF2AHADC0809地址13端口001OhDVCC0806实验系统上实验用各接口器件模块其地址由74LS138译码产生。其译码输出地址如下表4-2所示。表4-2索皮状态!58洋冈相人138译码蝌出G1G2rBAYOY1Y2Y3Y5Y6Y78086A15地AMAI3A

13、I2OOH10K20M30H40M50K60M70M在8086状态下，Y0Y7作为用户目标程序、数据或1/0口片选地址.接口器件地址译码电路原理图如下图4.1所示.ZYN31/ 1、S、 001。2。3。4。50607图4.1接口器件地址译码电路原理图D4.2功能模块软件设计1 .初始化模块包括初始化8255的工作方式和LED灯的初始值。设置8255位基本输入输出方式，温度期望值初始为37.09。2 .键扫模块功能设计键盘扫描程序要求：按下DAR键进入温度期望值的输入，按下MOVE键退出键盘输入按STEP键删除上一个输入值键盘键值存在DS:0752H并且赋值给AL。3 .显示模块功能设计将存在

14、LED灯对应位置的字形码进行显示，每一位的显示要有一定的延时以保证足够的亮度。4 .AD采样模块功能设计从IN0口进行采样，每次采样5个值，将其依次存放在代码段a开始的5个字的存储空间里。5 .取均值模块功能设计将代码段以a开始的5个字存储空间里储存的采样值按照从小到大的顺序储存起来。并将这五个值去掉最大最小值后取均值。7 .标度转换程序设计将AX中的值进行标度变换（00-ff变换为0768）,并将变换所得的数字按位存放在代码段以ascbuf开始的5字节空间的后三个字节空间。&温度控制程序设计将采样所得中值与键盘输入所得温度期望值进行比较，确定需要进行的控制操作，利用8255的B端口进行加热或

15、者吹风操作。在平衡点附近的温度控制代码需要优化防止频繁跳变。五、课程设计及调试中遇到的问题及解决方法5.1 系统设计中遇到的问题及解决方法1 .由于温度的测量总会滞后于其实际值，AD采样值不能准确反映实际温度。为此，每次采样5个值，编写取其中值，使采样值能较准确地反映实际值。2 .数字量06ff不能直观反映温度值因此编写了标度变换程序将O6FF线性变换为0-768。3 .由于温度值的显示带小数点，因此对于不同的LED显示位需要不同的字形码，为此编写程序将不同为区分开来，使显示加上小数点。5.2 系统调试中遇到的问题及解决方法1 .显示刷新时，黑屏时间太长，达到了2s,为此分别对键扫、AD转换、

16、温度控制三大模块单独进行调试，发现黑屏是由AD转换模块引起，然后对程序进行检查，取消了不必要的每个单次采样之间的软件延时，再次调试，问题解决。2 .调试时发现，虽然系统能满足温度测控的要求，但是其精度较差，表现为超调量大、在平衡位置控制行为频繁跳变。为此，对温度控制模块的代码进行优化，使其在实测温度在期望值的土0.6。（3的范围内时不进行控制动作，而是进行延时，演示完毕直接从程序开始运行。以此增加控制精度，使温度稳定在平衡点土0.6匕的范围内。3 .对上述温度控制子程序进行优化时编译不通过，提示错误信息巧mpoutofrangefor12bytes!0向老师咨询之后才知道是jmp指令本身不能跳

17、得太远的缘故。4 .调试时发现，期望值的输入是任意的，但是我们知道系统的温度实际值范围应该是076.89,因此期望值的输入不应大于这个值。因此加入一个起保护功能的小程序，每次执行完键扫模块（也就是期望值的输入），就检验该期望值的合理性，如果输入不合理的值将会进行自动调整。从而保证温度测控系统的安全运行。5 .调试时发现，温度的实时变化存在小范围内的小幅度跳变，也就是说对于温度采样值的取舍算法存在问题，导致滤波不满足要求。为此，将原先的采样5个值取中值的算法改为采样五个值去掉最大最小值剩余三个数取均值。问题得以解决。六、收获与体会这次微机原理课程设计历时一个星期，在这段时间里，可以说得是苦多于甜

18、，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。以前在上课的时候，老师经常强调在写一个程序的时候，一定要事先把程序原理方框图化出来，但是我开始总觉得这样做没必要，很浪费时间。但是，这次课程设计完全改变了我以前的那种错误的认识，以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，画程序方框图是很有必要的。因为通过程序方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在程序测试的过程中也有利于杳错。其次，以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果，怎么去了解每个寄存器的内容以确保程序的正确性上都有了很大程度的提高。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相