基于8086微處理器的溫度控制系統(tǒng)

1、目錄一、系統(tǒng)方案選取分析2二、系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計(jì)31、系統(tǒng)擴(kuò)展接口的選擇32、溫度傳感器與AD轉(zhuǎn)換器的選擇33、顯示接口芯片34、鍵盤輸入3三、單元模塊設(shè)計(jì)33.1溫度控制與檢測(cè)系統(tǒng)3溫度控制43.1.2 溫度測(cè)量43.2 8086微處理器及其體系結(jié)構(gòu)53.3 ADC0809與8255的連接53.4 8279的功能介紹63.5 LED顯示器73.6鍵盤83.7報(bào)警部分電路連接8四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)84.1系統(tǒng)流程圖94.2、程序14六、小結(jié)23七、參考文獻(xiàn)24摘 要：本文介紹了一種基于8086微處理器的溫度控制系統(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

2、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)斷開電加熱器并報(bào)警。系統(tǒng)操作簡便、自動(dòng)化程度高、擴(kuò)展方便且具有良好的人機(jī)交互的能力。該系統(tǒng)取得了較為滿意的控制效果。可應(yīng)用在一些精度要求不太高的系統(tǒng)中。為了降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，在滿足性能的要求下，選擇低成本器件，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：微處理器 溫度傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 報(bào)警一、 系統(tǒng)方案選取分析設(shè)計(jì)一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將溫度控制到某一設(shè)定值，并保持穩(wěn)定。同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際需要重新設(shè)置溫度并進(jìn)行重新控制調(diào)節(jié)，使溫度達(dá)到或超過一新的設(shè)定值，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。這里的重新設(shè)置和控制可以進(jìn)行無限多次，當(dāng)然這個(gè)設(shè)置值得在某一最大值范圍之內(nèi)，這里把最

3、大值設(shè)為68。當(dāng)設(shè)置溫度大于68時(shí)，體統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，蜂鳴器則開始報(bào)警。另外溫度經(jīng)過溫度傳感器后通過微處理器顯示。 溫度設(shè)定電壓跟隨器運(yùn)算放大電路溫度傳感器AD轉(zhuǎn)換器微處理器加熱控制電路報(bào)警譯碼顯示圖 1.1系統(tǒng)原理框圖二、 系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)擴(kuò)展接口的選擇本次設(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，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。2、溫度傳感器與AD轉(zhuǎn)換器的選擇本系統(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

4、，其輸出電流與溫度成正比，溫度沒升高1K（K為開爾文溫度），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.另外，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ADC0809，以進(jìn)行模擬數(shù)字量轉(zhuǎn)化。3、顯示接口芯片為滿足本次設(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。4、鍵盤輸入為滿足輸入設(shè)定溫度我們采用四乘四矩陣鍵盤。三、單元模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的是8086微處理器，選擇8255A可編程并行接

5、口作為系統(tǒng)的擴(kuò)展接口，8255A的通用性強(qiáng)，適應(yīng)靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。溫度控制系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入主機(jī)。使用Intel8279可編程序的鍵盤、顯示接口功能，完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。3.1溫度控制與檢測(cè)系統(tǒng)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)，經(jīng)過運(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)。數(shù)據(jù)經(jīng)過標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，一方面通過數(shù)碼管將溫度顯示出來；另一方面，將該溫度值與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，調(diào)整電加熱的開通情況，從而控制溫度。在斷開電加熱時(shí)，溫度

6、仍然異常，報(bào)警器發(fā)出聲音報(bào)警，提示采取相應(yīng)的調(diào)整措施。3.1.1 溫度控制當(dāng)PC6為高電平時(shí)，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，停止加熱。二極管的作用是吸收繼電器端開時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓。如圖3.1所示。圖3.1.1 溫度控制3.1.2 溫度測(cè)量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。AD590輸出的電流：I=（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/

7、100）V，為了將電壓測(cè)量出來，又務(wù)必使電流I不分流出來。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 溫度測(cè)量3.2 8086微處理器及其體系結(jié)構(gòu)8255的數(shù)據(jù)口D0-D7與CPU的6根控制線相連接，控制8255A內(nèi)部的各種操作?？刂凭€RESET用來使8255A復(fù)位。CS和

8、地址線A1及A0用于芯片選擇和通道尋址。分別與8086的高位地址線A19，A1,A0相連接。圖 3.2 8086的可編程外設(shè)接口電路3.3 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3.3 ADC0809與8255的連接3.4 8279的功能介紹Intel8279是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示接口器件，單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤部分提供一

9、種掃描的工作方式，可以和具有64個(gè)按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對(duì)鍵盤不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識(shí)別按下的鍵并給出編碼，能對(duì)雙鍵或n鍵同時(shí)按下實(shí)行保護(hù)。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其它顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)，可以顯示多達(dá)16位的字符或數(shù)字。INTEL 8279的邏輯符號(hào)如圖7-28所示。它用于8085、MCS-51系統(tǒng)。它最多可外接8X8的鍵盤及16X8的七段數(shù)碼顯示器。圖3.4 8279的邏輯符號(hào)3.5 LED顯示器工作原理：發(fā)光二極管組成的顯示器事單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。它由若干個(gè)發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當(dāng)某一個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相

10、應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)比劃被點(diǎn)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出多種字符。顯示器的工作方式有兩種，一種是靜態(tài)顯示：當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。另一種事本次設(shè)計(jì)中采用的動(dòng)態(tài)顯示方式：所謂動(dòng)態(tài)顯示即一位一位輪流的點(diǎn)亮各位顯示器，對(duì)于每一位顯示器來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。但由于時(shí)間間隔很小，我們就可以看到完整的顯示了。圖 3.5 數(shù)據(jù)顯示部分3.6 鍵盤鍵盤在本實(shí)驗(yàn)中的作用由于本設(shè)計(jì)需要向系統(tǒng)輸入一個(gè)溫度設(shè)定值，所以鍵盤起到了輸入溫度設(shè)定值的作用。 圖3.6鍵盤連接部分3.7 報(bào)警部分電路連接 圖3.7 報(bào)警部分電路四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的目的是以8086微處理器

11、為控制器，將溫度傳感器輸出的小信號(hào)經(jīng)過放大和低通濾波后，送至A/D轉(zhuǎn)換器；微控制器實(shí)時(shí)采集、顯示溫度值（要求以攝氏度顯示），同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)可設(shè)定、控制溫度值，實(shí)現(xiàn)溫度超值后報(bào)警的功能。4.1系統(tǒng)流程圖主程序通過開始界面，顯示提示信息，調(diào)用溫度子程序，設(shè)置溫度。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集AD值并求其平均值。調(diào)用BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值；調(diào)用顯示子程序，如果溫度低于實(shí)際溫度，就加熱，反之則報(bào)警。在此過程中，還可以重復(fù)設(shè)置溫度值。其流程圖如圖4.1所示。N開始系統(tǒng)初始化顯示提示信息調(diào)用溫度值設(shè)置子程序?qū)嶋H溫度低于給定值PA0=1加熱8255 PC6口=1開始報(bào)警8255 PC7口=1顯示提示信

12、息調(diào)用溫度值設(shè)置子程序重新設(shè)置溫度并將PA0撥到0 以進(jìn)行重新調(diào)節(jié)返回采集AD值并求其平均值調(diào)用BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值調(diào)用顯示子程序YYNNN有鍵按下圖 4.1主程序流程圖2BCD碼轉(zhuǎn)換子程序設(shè)定溫度為0攝氏度時(shí)變換放大電路送出的模擬量為0.0V，此時(shí)A/D輸出的數(shù)字量為00H；溫度為68時(shí)變換器送出對(duì)應(yīng)電壓4.98V，此時(shí)A/D輸出的數(shù)字量為FFH，即每0.3對(duì)應(yīng)1LSB的變化量，對(duì)應(yīng)電壓值為19.5mV。報(bào)警溫度設(shè)定為68，此時(shí)，輸出電壓約為5.0V左右。其流程圖如圖4.2所示。通過移位得到組合BCD碼BCD碼轉(zhuǎn)換子程序?qū)⒉杉玫降钠骄党艘?.3 轉(zhuǎn)換為溫度值返回對(duì)其進(jìn)

13、行非壓縮BCD碼乘法調(diào)整圖4.2 BCD碼轉(zhuǎn)換子程序3.顯示子程序采用動(dòng)態(tài)顯示方式，其流程圖如圖4.3所示。4.溫度值設(shè)置子程序問了避免加熱溫度過高，在程序設(shè)計(jì)中加了一條，即設(shè)定值不能大于68，否則就認(rèn)為有錯(cuò)系統(tǒng)報(bào)警。其流程圖如圖4.4所示。得到溫度值各位上的數(shù)通過查表指令得到對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管的斷碼溫度值設(shè)置子程序鍵入溫度值十位上的數(shù)值將它存于DI鍵入溫度值個(gè)位上的數(shù)值將它存于DI+1將十位上的數(shù)值左移四位并與個(gè)位上的數(shù)值既得溫度值設(shè)置溫度大于68將溫度值存于DI+1返回聲音報(bào)警并顯示錯(cuò)誤信息返回顯示溫度值十位上的數(shù)值延時(shí)返回顯示子程序NY圖 4.4溫度值設(shè)置先將十進(jìn)制溫度值（AL）送到(BL)通

14、過查表指令得到對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管的斷碼顯示溫度值個(gè)位上的數(shù)值延時(shí)取出（BL）中的溫度值得到溫度值十位上的數(shù)值圖4.3顯示子程序5、掃描按鍵子函數(shù)流程圖 開始寫入8279控制字有鍵按下？NONO KEYYES讀FIFO/ROM,鍵號(hào)轉(zhuǎn)化為鍵值并輸出RET圖4.5 按鍵掃描流程圖結(jié)束4.2、程序CSAD EQU 209HZ8279 EQU 212HD8279 EQU 210HLEDMOD EQU 00H； 左邊輸入，八位顯示外部譯碼八位顯示LEDFEQ EQU 38H; 掃描頻率LEDCLS EQU 0C1H; 清除顯示RAMZ8255 EQU 21BHZ8255A EQU 218HZ8255C EQU

15、 21AHCOUNT EQU 8DATA SEGMENTDATA1 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 D

16、B 10, 13, * LET PA0=0 TO ADJUST 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,D

17、S: DATA,ES: DATA,SS: STACKSTART: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV ES, AXMOV AH,09H ; 顯示提示信息一 MOV DX, OFFSET MESS1 INT 21HMOV AH,09H ; 顯示提示信息六 MOV DX, OFFSET MESS6 INT 21H MOV AH,09H ; 顯示提示信息七 MOV DX, OFFSET MESS7 INT 21H MOV AH,08H INT 21H MOV AH,09H ; 顯示提示信息三 MOV DX, OFFSET MESS3 INT 21HCALL input ; 輸入設(shè)

18、置的溫度值存DATA1OK： MOV DX, Z8255 ; 設(shè)置A口為輸入，C口為輸出MOV AL, 92H OUT DX, AL MOV DX, Z8255C MOV AL, 00HOUT DX, AL CALL delay CALL delayMOV DX, Z8279 ; 初始化8279 MOV AL, LEDMOD OUT DX, AL MOVAH, 09H ; 顯示提示信息二 MOV DX, OFFSET MESS2 INT 21HBEGIN: MOV BX, 0 MOV CL, COUNT MOV CH, 0BB: MOV DX, CSAD ; 啟動(dòng)A/D MOV AX, 0 O

19、UT DX, AL CALL delay INAL, DX ; 采樣A/D值 ADC BX, AX ; 求平均值LOOP BBMOV AX, BX RCR AX, 1 RCR AX, RCR AX, 1 CALL changtoBCD ; 轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制的溫度值MOV DI, OFFSET DATA1 MOV DI+3 , AL CALL DIS MOV DI, OFFSET DATA1 MOV BL, DI+2 ; 取輸入值 MOV AL, DI+3 ; 取實(shí)際值 CMP AL, BL ; 實(shí)際值與輸入值比較 JB UP ; 小于則加熱 MOV DX, Z82555A ; 否則讀開關(guān)量 IN

20、AL, DX AND AL, 01H JZ DOWN ; PA0=0 則停止加熱MOV AH, 09H; PA0=1 則設(shè)置新的溫度值，并將PA0切換到0進(jìn)行新的控制調(diào)節(jié) MOV DX, OFFSET MESS5 INT 21H CALL input JMP BEGINUP: MOV AL, 40H JMP AADOWN: MOV AL, 00HAA: MOV DX, Z8255C OUT DX, AL MOVAH, 0BH ; 堅(jiān)持鍵盤狀態(tài)，有鍵按下則返回DOC INT 21H CMP AL, 0 JZ CC MOV AX, 4C00H INT 21HCC: JMP BEGINDelayPR

21、OC NEAR ; 延時(shí)子程序 PUSH CX MOV CX, 0F00H LOOP $ POP CX RET Delay ENDPInputPROCMEAR ;溫度值的設(shè)置子程序LEA DI,buffer2;利用buffer2讀入鍵盤輸入值KeyA:CALLSCAN_KEY JNCKeyA STOSB;讀入第一個(gè)鍵值(溫度的十位)KeyB:CALLSCAN_KEY JNCKeyB STOSB;讀入第二個(gè)鍵值(溫度個(gè)位) CALLDISPROC;調(diào)用顯示函數(shù) MOV DI, OFFSET DATA1MOV DI, AL MOV BH, AL MOV AH, 1L INT 21H MOV DI+

22、1, AL MOV BL, ALAND 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 ; 輸入溫度大于76則顯示錯(cuò)誤提示信息 JA erro MOV DI+2, AL RET Input ENDPSCAN_KEY PROC NEAR MOV DX,CMD_8279 IN AL,DX;讀狀態(tài)READ_FIFO:ANDAL,7 ;(判斷是否為0.與7相與操作，有鍵按下不為0) JZ NO_KEY ;是否有鍵按下READ: MOV AL,40H OUT DX,AL

23、 ;讀FIFO RAM MOV DX,DATA_8279 IN AL,DX ANDAL,3FH STC;有鍵SCAN_KEY1:RETNO_KEY: CLC ;（CF置0）;無鍵按下，清CYJMP SCAN_KEY1SCAN_KEY ENDPERR: MOVAH, 09H ; 顯示錯(cuò)誤提示信息 MOV DX, OFFSET MESS4 INT 21H MOV AX, 4C00H INT 21H MOV DX,OFFDBH MOV AL,21AH OUT DX,AL CALL delay RETChangetoBCD PROC NEAR ; BCD碼轉(zhuǎn)換子程序MOV BL, 3 MUL BL M

24、OV BL, 10 DIV BL AAM ; 非壓縮BCD碼乘法調(diào)整指令 MOV BL, AL MOV AL, AHMOV CL, 04H ROR AL, CL XOR AL, BL RET Change toBCD ENDPDISPROC NEAR ; 顯示子程序 MOV BL, AL MOV AL, 0FH PUSH AX MOV DX , Z8279 MOV AL , 90H OUT DX, ALPOP AX PUSH BX LEA BX, LED XLAT POP BX MOV DX, D8279 OUT DX, AL CALL delay MOV AL, BLMOV CL, 04H ROR AL, CLAND AL, 0FH LEA BX, LED XLAT MOV DX, D8279 OUT DX, AL CALL