微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)-基于8086簡(jiǎn)單溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、天 津 理 工 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于8086的簡(jiǎn)單溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 王一品 學(xué)號(hào) 20080946 屆 2012 班級(jí) 電氣09-4 指導(dǎo)教師 張敏 專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 目錄一、概述3二、系統(tǒng)工作原理3三、系統(tǒng)組成3四、設(shè)計(jì)內(nèi)容4五、總結(jié)13六、參考資料13一、概述本文介紹了一種基于8086微處理器的溫度測(cè)控系統(tǒng)，采用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)，用CPU控制溫度值穩(wěn)定在預(yù)設(shè)溫度。當(dāng)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)電加熱器，當(dāng)這個(gè)溫度高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)斷開(kāi)電加熱器。關(guān)鍵詞：微處理器 溫度傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 控制系統(tǒng)二、系統(tǒng)工作原理溫度信息由溫度傳感器測(cè)量并轉(zhuǎn)換成微安級(jí)的電流信號(hào)

2、，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路將溫度傳感器輸出的小信號(hào)進(jìn)行跟隨放大，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入主機(jī)。為了穩(wěn)定在設(shè)定好的溫度值，需增加PID調(diào)節(jié)功能，并利用反饋回路不斷調(diào)整控制量。其框圖如下：1s(s+1)已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)Gc(S)可簡(jiǎn)化為： ，根據(jù)對(duì)最少拍無(wú)差系1-e-1z-1z-1(1-e-1)1-e-1(1-z-1)(1-e-1z-1)統(tǒng)的要求，G(z)的表達(dá)式為 ，D(z)的表達(dá)式為 。其溫度控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。三、系統(tǒng)組成 本次設(shè)計(jì)采用的是8086微處理器，選擇8255A可編程并行接口作為系統(tǒng)的擴(kuò)展接口，8255A的通用性強(qiáng)，適應(yīng)靈活，通過(guò)它CPU可直接與

3、外設(shè)相連接。本系統(tǒng)選用溫度傳感器AD590構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。AD590是一種電壓輸入、電流輸出型集成溫度傳感器，測(cè)溫范圍為-55150，非線性誤差在±0。30，其輸出電流與溫度成正比，溫度沒(méi)升高1K（K為開(kāi)爾文溫度），輸出電流就增加1uA。其輸出電流I=(273+T)uA。本設(shè)計(jì)中串聯(lián)電阻的阻值選用2K，所以輸出電壓V+=(2730 + 10T)MV。為滿足系統(tǒng)輸入模擬量進(jìn)行處理的功能，對(duì)其再擴(kuò)展一片DAC0809，以進(jìn)行模擬數(shù)字量轉(zhuǎn)化。ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)

4、，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。為滿足本次設(shè)計(jì)溫度顯示的需要，我們選擇了8279芯片，INTEL8279芯片是一種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，單個(gè)芯片就能完成鍵盤鍵入和LED顯示控制兩種功能。備注：系統(tǒng)硬件接線應(yīng)盡量以插接形式連接，這樣便于多用途使用和故障的檢查和排除。 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容AD590是AD公司生產(chǎn)的一種精度和線度較好的雙端集成傳感器，其輸出電流與絕對(duì)溫度有關(guān)，對(duì)于電源電壓從5-10V變化只引起1uA最大電流的變化或1攝氏度等效誤差。圖4-1給出了用于獲得正比于絕對(duì)溫度的輸出電流的基本溫度敏感電路。AD590輸出的電流I=

5、（273+T）uA(T為攝氏溫度)。因此測(cè)量的電壓V為（273+T）uA×10K=（2.73+T/100）V，為了將電壓測(cè)量出來(lái)，又務(wù)必使電流I不分流出來(lái)。使用電壓跟隨器使其輸出電壓V2等于V 。由于一般電源供應(yīng)多器件之后，電源是帶雜波的，因此使用穩(wěn)壓二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓V1需調(diào)至2.73V。差動(dòng)放大器其輸出V0 為（100K/10K）×(V2-V1)=T/10，如果現(xiàn)在為攝氏28，輸出電壓為2.8V。輸出電壓接AD轉(zhuǎn)換器，那么AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線性比例的關(guān)系。圖 4-1輸出電流的基本溫度敏感電路溫度控制部分當(dāng)PC6為高電平時(shí)，

6、三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，向加熱系統(tǒng)輸出12V電壓加熱；反之，輸入低電平，三極管截止，繼電器斷開(kāi)，停止加熱。在圖4-2中，二極管的作用是吸收繼電器端開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓。圖 4-2溫度控制圖ADC0809與8255的連接模擬輸入通道地址A,B,C直接接地，因此ADC0809只對(duì)通道IN0輸入的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。為了減少輸入噪聲其他通道直接接地。ADC0809的數(shù)據(jù)線D0-D7與8255的PB0-PB7相連接。其片選CS與8086的地址/數(shù)據(jù)總線AD14相連接。圖 4-3 ADC0809與8255的連接圖8086的可編程外設(shè)接口電路8255的數(shù)據(jù)口D0-D7與CPU的6根控制線相連接，控制8255A

7、內(nèi)部的各種操作?？刂凭€RESET用來(lái)使8255A復(fù)位。CS和地址線A1及A0用于芯片選擇和通道尋址。圖 4-48086的可編程外設(shè)接口電路圖數(shù)據(jù)顯示部分本設(shè)計(jì)中我們采用功能強(qiáng)大的可編程設(shè)置型顯示器8279來(lái)對(duì)控制溫度和實(shí)際溫度進(jìn)行顯示。顯示可以是白熾燈，也可以是8段數(shù)碼管，設(shè)計(jì)要求顯示數(shù)值，因此我們采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的8段數(shù)碼管。8279顯示功能介紹：8279內(nèi)部有16X8的顯示RAM,通過(guò)顯示寄存器和兩個(gè)四位端口0UT A0-3,0UT BO-3來(lái)刷新顯示, 顯示器可以是白熾燈,也可以是8段數(shù)碼管,顯示RAM可以是16X8的形式,也可以構(gòu)成兩個(gè)16x4 的RAM形式,顯示RAM可由CPU

8、進(jìn)行讀寫,被讀寫的RAM字節(jié)地址由顯示地址寄存器指示. 顯示地址寄存器保存當(dāng)前CPU讀或?qū)懙哪莻€(gè)RAM地址,以及正顯示著的那兩個(gè)4位半字節(jié)的地址, 讀寫地址由CPU命令編程,也可置為每次讀寫后地址自動(dòng)加1的工作方式,在設(shè)置了正確的工作 方式后,顯示RAM可直接由CPU讀出,半字節(jié)A和半字節(jié)B地址自動(dòng)由8279更新,以適應(yīng)由CPU送入的數(shù)據(jù),A和B半字節(jié)可獨(dú)立送入,也可作為一個(gè)字送入,隨CPU所設(shè)置的工作方式而定 。電路工作原理：AD轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換結(jié)果由十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制后分別存儲(chǔ)在54H,55H,56H,57H,58H,59H.中。8279連接一個(gè)74ls38譯碼器，經(jīng)過(guò)譯碼再接6個(gè)8段數(shù)碼管

9、分別顯示每個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。圖 4-5數(shù)據(jù)顯示圖系統(tǒng)硬件原理圖圖 4-6系統(tǒng)硬件原理圖軟件程序的主循環(huán)框架程序的主循環(huán)框架如圖所示，在系統(tǒng)進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作即初始化之后，程序就主循環(huán)，主循環(huán)的工作是進(jìn)行采樣時(shí)間控制、控制測(cè)量過(guò)程、LED顯示循環(huán)、按鍵并且處理、數(shù)據(jù)查表處理、線性插值、數(shù)據(jù)顯示，然后周而復(fù)始地進(jìn)行主循環(huán)程序。在主程序循環(huán)的過(guò)程中隨時(shí)響應(yīng)按鍵中斷，進(jìn)入校準(zhǔn)程序。主程序邏輯圖程序： ORG 0000H LJMP STARTSTART: MOV DPTR,#0CFA0H MOVX DPTR,A MOV R0,#0FFHLOOP1: DJNZ R0,LOOP1 ;延時(shí)，等待轉(zhuǎn)換完畢 M

10、OVX A,DPTR MOV 75H,A MOV DPTR,#0CFA1H MOVX DPTR,A MOV R0,#0FFHLOOP2: DJNZ R0,LOOP2 ;延時(shí)，等待轉(zhuǎn)換完畢 MOVX A,DPTR MOV 74H,A MOV R3,75H LCALL ZHUA MOV R1,76H DISP: MOV A,R1 ;從R1中取計(jì)算結(jié)果 SWAP A ;分離高四位和低四位 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:

11、MOV A,R2 ;從R2中取轉(zhuǎn)換結(jié)果 SWAP A ;分離高四位和低四位 ANL A,#0FH ;并依次存放在52H到53H中 MOV 52H,A ;52H,53H在中分別存放的是實(shí)際溫度值的 MOV A,R2 ;十六進(jìn)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 ;

12、寫顯示RAM命令字 MOV A,#90H MOVX DPTR,A MOV R0,#54H ;存放轉(zhuǎn)換結(jié)果地址初值送R0 MOV R1,#06H MOV DPTR,#0CFE8H DL0: MOV A,R0 ACALL TABLE ;轉(zhuǎn)換為顯碼 MOVX DPTR,A ;送顯碼輸出 INC R0 DJNZ R1,DL0 SJMP DEL1 ;延時(shí)一段時(shí)間使顯示更穩(wěn)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 D

13、EL2: MOV R1,#255DEL3: 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中裝著帶計(jì)算的數(shù)據(jù) MOV B,#51 ;用了60H,61H,62H,63H,R3,R7 DIV AB MOV 7AH,A ;個(gè)位數(shù)放入60H MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,

14、C MOV A,#10 MUL AB MOV B,#51 DIV AB JB F0,LOPP1 ADD A,#5LOPP1: MOV 79H,A ;小數(shù)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計(jì)算結(jié)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為十六進(jìn)制中高位，R5

15、為十六進(jìn)制中低位 SJMP LOP2 ;R4,R5,R6為十進(jìn)制的百位，十位，個(gè)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 ;存放個(gè) RET END系統(tǒng)調(diào)試首先我在計(jì)算機(jī)上對(duì)軟件進(jìn)行了編譯調(diào)試，運(yùn)行成功后，與連接好的硬件電路結(jié)合，利用萬(wàn)用表、示波器等儀器對(duì)電路各功能模塊進(jìn)行了檢測(cè)，最終達(dá)到了我們所希望得到的功能。在調(diào)試過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，記錄如下：1、 數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)始終不變，后

16、來(lái)發(fā)現(xiàn)是由于將AD轉(zhuǎn)換器的入口地址 寫錯(cuò)了，雖然軟件單獨(dú)運(yùn)行沒(méi)有錯(cuò)，但是在硬件電路上不能正常使用。2、數(shù)碼管能夠正?？刂频臏囟戎?，但是將電位器從右至左調(diào)節(jié)，溫控模塊上HEART登始終不亮，而理論上當(dāng)電位器調(diào)節(jié)到一定值時(shí)，此燈應(yīng)該由不亮變?yōu)榱?，顯示溫箱開(kāi)始加熱。經(jīng)檢查，主程序在最后對(duì)控制溫度和實(shí)際溫度進(jìn)行比較的過(guò)程中對(duì)兩種情況采取了相同的行動(dòng)，使得系統(tǒng)不能達(dá)到應(yīng)有的要求，通過(guò)對(duì)程序的修改，解決了這個(gè)問(wèn)題。最終該系統(tǒng)能較好的通過(guò)調(diào)節(jié)電位器對(duì)溫箱溫度進(jìn)行控制，并且能實(shí)現(xiàn)實(shí)際溫度與控制溫度的數(shù)碼顯示。五、總結(jié)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)與實(shí)踐，我順利完成了溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。我總結(jié)了以下幾點(diǎn)收獲：1、首先是對(duì)所學(xué)知識(shí)得到

17、了進(jìn)一步的鞏固，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行多路轉(zhuǎn)換、8086各引腳功能及如何擴(kuò)展外部芯片時(shí)三總線的連接等知識(shí)更加熟悉了。2、經(jīng)過(guò)各種途徑的查資料，了解了很多沒(méi)學(xué)過(guò)的新知識(shí)，比如溫度采集模塊的應(yīng)用。這些都是我們?cè)谏钪袘?yīng)用很多的器件，而在課堂上不一定會(huì)學(xué)到，我們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)生活中應(yīng)該多查找相關(guān)資料，以此來(lái)充實(shí)自己。3、設(shè)計(jì)過(guò)程中我也參與了編程，雖然中間都沒(méi)能一次成功，但是經(jīng)過(guò)調(diào)試修改，最后還是實(shí)現(xiàn)了要求的功能，這讓我對(duì)編程的興趣又增加了不少，但是也發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足，對(duì)流程圖的編寫不夠熟練應(yīng)此也不能很清晰的編寫程序，容易出現(xiàn)一些邏輯上的錯(cuò)誤。這讓我又一次意識(shí)到多實(shí)踐的重要性，電氣專業(yè)的我們，更加需要多多

18、動(dòng)手操作。6、張敏老師在教室或是實(shí)驗(yàn)室督促我們，真的是很負(fù)責(zé)任的老師，這也讓我們更加覺(jué)得應(yīng)該付出更多的努力去對(duì)待這次的課程設(shè)計(jì)。雖然課設(shè)已經(jīng)結(jié)束了，但是我們要學(xué)的還有很多，在以后的學(xué)習(xí)生活中。我一定要多多鍛煉自己的動(dòng)手能力，不斷學(xué)習(xí)知識(shí)來(lái)武裝自己。六、參考資料1 賴壽宏觀微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M機(jī)械工業(yè)出版社，2007.62 楊素行等MCS-51微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，19953 胡漢才.微機(jī)原理其接口技術(shù).北京 :清華大學(xué)出版社, 2004.14624 沈美明，溫冬嬋IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)M清華大學(xué)出版社，1991.6課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、指導(dǎo)書課程設(shè)計(jì)題目： 基于8086的簡(jiǎn)

19、單溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì).課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作量）利用微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中所學(xué)的Intel 8086為CPU的16位微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其主要的可編程接口芯片微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)8255A、DAC0832等設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的溫控單元。輸入是數(shù)字量后，用數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832改變輸出電壓大小，從而控制加熱溫度。為了穩(wěn)定在設(shè)定好的溫度值，需增加PID調(diào)節(jié)功能，并利用反饋回路不斷調(diào)整控制量。其框圖如下： 已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)Gc(S)可簡(jiǎn)化為：，根據(jù)對(duì)最少拍無(wú)差系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)出D(z)的表達(dá)式設(shè)計(jì)要求： 1）在對(duì)D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)編程使DAC0832輸出對(duì)應(yīng)從0V到+5V的電壓，達(dá)到控制電加熱部件功率的作用。 2）設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換部分的硬件電路，自定義端口地址，并繪出相應(yīng)的地址接線圖（包括8086、DAC0832及必要的譯碼電路等）； 3）推導(dǎo)D(z)的傳遞函數(shù)據(jù)。 4）完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流程圖； 二、課程設(shè)計(jì)參考資料1 賴壽宏觀微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M機(jī)械工業(yè)出版社，2007.62 楊素行等MCS-51微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，19953