基于8086的溫度測控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、基于8086的溫度測控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)kJ卜.卜 力.卜.*指導(dǎo)老師設(shè)計(jì)者專業(yè)班級測控140*班林號設(shè)計(jì)日期2016年7月5號目錄一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案22溫度檢測的基本原理22.2溫度數(shù)據(jù)采集22.3顯示方案22. 4系統(tǒng)組成3三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103. 18086與A/D轉(zhuǎn)換器及顯示器的硬件連接103.2溫度檢測及放大電路11四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.11/0資源分配124.2功能模塊軟件設(shè)計(jì)13五、課程設(shè)計(jì)及調(diào)試中遇到的問題及解決方法145.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法145.2 系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問題及解決方法14

2、六、收獲與體會1516參考文獻(xiàn)一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作出具有如下功能的溫度測控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)一個溫度測控系統(tǒng)，溫度測量部分采用ADC0809,控制輸出部分采用8255控制加熱器加熱/冷卻，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一路溫度信號的測控，在3位LED顯示器上顯示當(dāng)前溫度?？刂茰囟确秶?76.5C。，每隔0.2s檢測一次，每點(diǎn)連續(xù)采集5次，取其中值，經(jīng)標(biāo)度變換，轉(zhuǎn)為BCD碼后送顯示器顯示，每Is刷新一次顯示。設(shè)定溫度為0C時，變換放大電路送出的模擬量為0.0V,此時AD輸出的數(shù)字量為OOH：溫度為76.59時變換器送出對應(yīng)電壓4.98V,此時AD輸出的數(shù)字量為FFH.即每0.3c對應(yīng)1LSB的變化量,對應(yīng)電壓值為19.

3、5mV。報(bào)警溫度設(shè)定為76.5。（2,此時，輸出電壓約為5.0V左右。顯示方式為：例：溫度：45.0C0設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器、I/O接口、顯示、鍵盤等微機(jī)接口電路，可在線鍵盤參數(shù)設(shè)置、檢測、顯示、報(bào)警。并設(shè)計(jì)出電路原理圖，說明工作原理，編寫程序及程序流程圖。二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1 溫度檢測的基本原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用溫度傳感器AD590構(gòu)成測溫系統(tǒng)。AD590是一種電壓輸入、電流輸出型集成溫度傳感器。測溫范圍是550150C,非線性誤差在0.30-C,其輸出電流與溫度成正比，溫度每升高1開爾文，輸出電流就增加1PA,其輸出電流1=(273+T)PA。另外，為滿足系統(tǒng)輸入模擬量進(jìn)行處理的

4、功能，對其再擴(kuò)展一片ADC0809,以進(jìn)行模擬數(shù)字量的轉(zhuǎn)化。2.2 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用ADC0809做AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。ADC0809是一種8路模擬輸入、8位數(shù)字輸出的逐次逼近法A/D器件，轉(zhuǎn)換時間100us.轉(zhuǎn)換精度1/512,適用于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)只采用IN0這一路進(jìn)行模擬量采集轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。數(shù)字量00-FF經(jīng)過標(biāo)度變換為溫度值07&89。比例關(guān)系為0.3-C/lbito2.3 顯示方案本系統(tǒng)采用六位七段字符顯示器LED燈進(jìn)行顯示，前三位顯示溫度期望值，后三位顯示溫度實(shí)測值。LED顯示器由7個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器，其排列形狀如圖1.1所示。此外，顯示器中還有

5、一個圓點(diǎn)型發(fā)光二極管(在圖中以dp表示)，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號。圖1.1七段LED顯示器共陽極接法：冒a把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成會共陽極。使用時公共陽極接十5V,這樣陰極端接入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。用LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼在表1“中列出。表1-1十六進(jìn)制數(shù)字形代碼表字理共陽極代碼共陰極代碼字型共陽極代碼共陰極代碼0COH3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHb83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HdA1H5EH592H6DHE86H79H

6、682H7DHF8EH71H7F8H07H火EEHOOH8SOH7FH實(shí)際使用的LED顯示器都是多位的。對多位LED顯示器，通常都是采用動態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮效果完全一樣。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段（字形代碼）的輸人之外，還要對顯示器加位的控制，這就是通常所說的段控和位控。因此多位LED顯示器接口電路需要有兩個輸出口其中一個用于輸出8條段控線（有小數(shù)點(diǎn)顯示）；另個用于輸出位控線，位控線的數(shù)目等于顯示器的位數(shù)。2.4 系統(tǒng)組成整個系統(tǒng)可以分為溫

7、度測量部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、中央處理單元、顯示單元以及控制單元。溫度測量部分：溫度傳感器以及外圍放大電路：模數(shù)轉(zhuǎn)換部分：ADC0809及其相關(guān)電路；中央處理單元：8086CPU及其相關(guān)電路；顯示單元：LED顯示器及其相關(guān)電路；控制單元：可編程DO接口芯片8255A及其相關(guān)電路?？傮w設(shè)計(jì)由上述幾個部分組成，其相互之間的關(guān)系如圖21所示：溫度傳感器的輸出經(jīng)過電壓跟隨器和運(yùn)放后交由AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換得出數(shù)字3量由8086進(jìn)行處理，并顯示在LED燈上。同時對溫度進(jìn)行控制。圖2.1總體原理圖主程序流程圖如圖2.2：主程序開始，分別調(diào)用鍵掃、AD轉(zhuǎn)換、溫度控制、保護(hù)子程序，然后無限循環(huán)執(zhí)行該過程。開始初始化

8、調(diào)用鍵盤掃描子程序調(diào)用ad轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用溫度控制子程序調(diào)用保護(hù)子程序圖2.2主程序流程圖鍵盤掃描子程序流程圖如圖2.3：執(zhí)行鍵掃程序時，首先對按下的鍵進(jìn)行賦值，根據(jù)鍵值判斷按下的是哪個鍵，如果是DAR鍵，表示進(jìn)行數(shù)字輸入，如果是MOVE鍵，退出溫度設(shè)置。如果未按鍵，直接返回主程序并繼續(xù)向下執(zhí)行。圖2.3鍵盤掃描子程序AD采樣子程序流程圖如圖2.4AD采樣每次采五個值，將其排序并存儲，經(jīng)過取舍之后進(jìn)行標(biāo)度變換得出具體溫度值，送至LED的口地址,采樣5個值9排序取平均值圖2.4AD采樣子程序控制子程序流程圖如圖2.5：控制子程序不僅僅是將三位溫度ID值進(jìn)行簡單的比較，而是經(jīng)過一定的優(yōu)化算法，使溫度

9、在一定誤差允許范圍內(nèi)不進(jìn)行加熱或冷卻，防止在平衡點(diǎn)附近控制劫作的頻繁跳動。在這里將優(yōu)化算法寫在下面：yhl:；比較溫度第二位，相差在土o7之外則控制incalcmpbl,aljawindmovbl,ds：077ahMOVAL,ds:077dhcmpal,bljbewindaddbb02hcmpal9bljbwindjmphangyh2:incblcmpbLaljbheatmovbl,ds:077ahmoval,ds:077dhcmpbLaljbeheataddal902hcmpaLbljaheatjmphangmovbl9ds:077ah;fij兩位相等則比較第三位mova(9ds:077dh

10、cmpbl,aljayh3cmpbbaljbyh4jmphangaddal,07hcmpblfaljawindjmphangyh4:addbl,07h；湘差在07之yh3:外則控cmpbbaljbheatjmphang不相等則進(jìn)行加熱或冷去口相等則延時等待圖2.5控制子程序流程圖三.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.18086與A/D轉(zhuǎn)換器及顯示器的硬件連接1.8086與AD轉(zhuǎn)換器,如圖3.1所示:CPUM/IO朋259Av74LS13874LS02=&74LS02D?OEADC08080809STARTALEIN0IN1IN74CLK c BA GND 口昕）A、圖3.18086與AD轉(zhuǎn)換器的連接2.用815

11、5作LED顯示器接口圖3-2是使用8155作6位LED顯示器的接口電路。其中C口為輸出口（位控口），以PC。PG輸出位控線。由于位控線的驅(qū)動電流較大，8段全亮?xí)r約40八60mA,因此PC口輸出加74LS06進(jìn)行反相和提高驅(qū)動能力，然后再接各LED顯示器的位拉瑞。B口也為輸出口（段控口），以輸出8位字形代碼（段控線）。段控線的負(fù)載電流約為8mA,為提高顯示亮度，通常加74LS244進(jìn)行段控輸出驅(qū)動AIR Al1 AMEXET COWP PRT OWWRBG&SMX歌0XMMOWXTOPjPARMQVHIEPCHEPUOVNCXiLAST圖3.28155作6位LED顯示器接口電路3.2溫度檢測及放

12、大電路如圖3.3所示圖3.3溫度檢測及放大電路四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.11/0資源分配在DVCC系列實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)上系統(tǒng)所用接口器件地址安排如下：8155控制口FF20H8155A口（字位）FF21H8155B（字形）FF22H8155C（鍵掃）FF23H8255控制口FF2BH8255A口FF28H8255B口FF29H8255C口FF2AHADC0809地址13端口001OhDVCC0806實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)用各接口器件模塊其地址由74LS138譯碼產(chǎn)生。其譯碼輸出地址如下表4-2所示。表4-2索皮狀態(tài)!58洋岡相人138譯碼蝌出G1G2rBAYOY1Y2Y3Y5Y6Y78086A15地AMAI3A

13、I2OOH10K20M30H40M50K60M70M在8086狀態(tài)下，Y0Y7作為用戶目標(biāo)程序、數(shù)據(jù)或1/0口片選地址.接口器件地址譯碼電路原理圖如下圖4.1所示.ZYN31/ 1、S、 001。2。3。4。50607圖4.1接口器件地址譯碼電路原理圖D4.2功能模塊軟件設(shè)計(jì)1 .初始化模塊包括初始化8255的工作方式和LED燈的初始值。設(shè)置8255位基本輸入輸出方式，溫度期望值初始為37.09。2 .鍵掃模塊功能設(shè)計(jì)鍵盤掃描程序要求：按下DAR鍵進(jìn)入溫度期望值的輸入，按下MOVE鍵退出鍵盤輸入按STEP鍵刪除上一個輸入值鍵盤鍵值存在DS:0752H并且賦值給AL。3 .顯示模塊功能設(shè)計(jì)將存在

14、LED燈對應(yīng)位置的字形碼進(jìn)行顯示，每一位的顯示要有一定的延時以保證足夠的亮度。4 .AD采樣模塊功能設(shè)計(jì)從IN0口進(jìn)行采樣，每次采樣5個值，將其依次存放在代碼段a開始的5個字的存儲空間里。5 .取均值模塊功能設(shè)計(jì)將代碼段以a開始的5個字存儲空間里儲存的采樣值按照從小到大的順序儲存起來。并將這五個值去掉最大最小值后取均值。7 .標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)將AX中的值進(jìn)行標(biāo)度變換（00-ff變換為0768）,并將變換所得的數(shù)字按位存放在代碼段以ascbuf開始的5字節(jié)空間的后三個字節(jié)空間。&溫度控制程序設(shè)計(jì)將采樣所得中值與鍵盤輸入所得溫度期望值進(jìn)行比較，確定需要進(jìn)行的控制操作，利用8255的B端口進(jìn)行加熱或

15、者吹風(fēng)操作。在平衡點(diǎn)附近的溫度控制代碼需要優(yōu)化防止頻繁跳變。五、課程設(shè)計(jì)及調(diào)試中遇到的問題及解決方法5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法1 .由于溫度的測量總會滯后于其實(shí)際值，AD采樣值不能準(zhǔn)確反映實(shí)際溫度。為此，每次采樣5個值，編寫取其中值，使采樣值能較準(zhǔn)確地反映實(shí)際值。2 .數(shù)字量06ff不能直觀反映溫度值因此編寫了標(biāo)度變換程序?qū)6FF線性變換為0-768。3 .由于溫度值的顯示帶小數(shù)點(diǎn)，因此對于不同的LED顯示位需要不同的字形碼，為此編寫程序?qū)⒉煌瑸閰^(qū)分開來，使顯示加上小數(shù)點(diǎn)。5.2 系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問題及解決方法1 .顯示刷新時，黑屏?xí)r間太長，達(dá)到了2s,為此分別對鍵掃、AD轉(zhuǎn)換、

16、溫度控制三大模塊單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)黑屏是由AD轉(zhuǎn)換模塊引起，然后對程序進(jìn)行檢查，取消了不必要的每個單次采樣之間的軟件延時，再次調(diào)試，問題解決。2 .調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，雖然系統(tǒng)能滿足溫度測控的要求，但是其精度較差，表現(xiàn)為超調(diào)量大、在平衡位置控制行為頻繁跳變。為此，對溫度控制模塊的代碼進(jìn)行優(yōu)化，使其在實(shí)測溫度在期望值的土0.6。（3的范圍內(nèi)時不進(jìn)行控制動作，而是進(jìn)行延時，演示完畢直接從程序開始運(yùn)行。以此增加控制精度，使溫度穩(wěn)定在平衡點(diǎn)土0.6匕的范圍內(nèi)。3 .對上述溫度控制子程序進(jìn)行優(yōu)化時編譯不通過，提示錯誤信息巧mpoutofrangefor12bytes!0向老師咨詢之后才知道是jmp指令本身不能跳

17、得太遠(yuǎn)的緣故。4 .調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，期望值的輸入是任意的，但是我們知道系統(tǒng)的溫度實(shí)際值范圍應(yīng)該是076.89,因此期望值的輸入不應(yīng)大于這個值。因此加入一個起保護(hù)功能的小程序，每次執(zhí)行完鍵掃模塊（也就是期望值的輸入），就檢驗(yàn)該期望值的合理性，如果輸入不合理的值將會進(jìn)行自動調(diào)整。從而保證溫度測控系統(tǒng)的安全運(yùn)行。5 .調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，溫度的實(shí)時變化存在小范圍內(nèi)的小幅度跳變，也就是說對于溫度采樣值的取舍算法存在問題，導(dǎo)致濾波不滿足要求。為此，將原先的采樣5個值取中值的算法改為采樣五個值去掉最大最小值剩余三個數(shù)取均值。問題得以解決。六、收獲與體會這次微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)歷時一個星期，在這段時間里，可以說得是苦多于甜

18、，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。以前在上課的時候，老師經(jīng)常強(qiáng)調(diào)在寫一個程序的時候，一定要事先把程序原理方框圖化出來，但是我開始總覺得這樣做沒必要，很浪費(fèi)時間。但是，這次課程設(shè)計(jì)完全改變了我以前的那種錯誤的認(rèn)識，以前我接觸的那些程序都是很短、很基礎(chǔ)的，但是在課程設(shè)計(jì)中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務(wù)，畫程序方框圖是很有必要的。因?yàn)橥ㄟ^程序方框圖，在做設(shè)計(jì)的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務(wù)都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于杳錯。其次，以前對于編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，但是經(jīng)過一段上機(jī)的實(shí)踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運(yùn)行結(jié)果，怎么去了解每個寄存器的內(nèi)容以確保程序的正確性上都有了很大程度的提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相