基于8086的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計-中北大學

電器工程學院課程設(shè)計PAGE1PAGE25溫度控制系統(tǒng)目錄第一章溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計任務 21.1設(shè)計內(nèi)容及要求 31.2課程設(shè)計的要求 3第二章總體設(shè)計方案 32.1設(shè)計思想 42.2總體設(shè)框圖 4第三章硬件設(shè)計 53.1硬件設(shè)計概要 53.1.18086主控模塊 53.1.2并行接口模塊 63.1.3A/D轉(zhuǎn)換模塊 93.1.4顯示模塊 103.2硬件電路設(shè)計系統(tǒng)原理圖 11第四章軟件設(shè)計 124.1程序流程圖 124.2源程序及其說明 14第五章緒論 19參考文獻 20摘要采用8086微處理器并用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)用CPU控制溫度值穩(wěn)定在預設(shè)溫度。當溫度低于預設(shè)溫度值時系統(tǒng)啟動電加熱器當這個溫度高于預設(shè)溫度值時斷開電加熱器。系統(tǒng)操作簡便、自動化程度高、擴展方便且具有良好的人機交互的能力。該系統(tǒng)通過實驗取得了較為滿意的控制效果?？蓱迷谝恍┚纫蟛惶叩南到y(tǒng)中。關(guān)鍵詞：8086微處理器溫度傳感器A/D轉(zhuǎn)換器溫度控制系統(tǒng)第一章溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計1.1實驗目的為了實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)過程及對象的控制，需要將對象的各種測量參數(shù)按照要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算機。經(jīng)計算機運算處理后再再轉(zhuǎn)換成適合于對生產(chǎn)過程進行控制的量。所以在危機和生產(chǎn)過程之間，必須設(shè)置信息的變換和傳遞通道。而我們所做的模擬輸入通道，主要功能就是隨時間變化的模擬輸入信號變成數(shù)字信號送入計算機，主要由AD590溫度傳感器，8088CPU,8255A,A/D轉(zhuǎn)換器和LED顯示器等組成。本實驗通過設(shè)計一個微機控制的溫度采集系統(tǒng)，旨在使學生能做到以下幾點：1．了解微機控制的溫度采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計原理和方法。2．進一步掌握并行接口芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作原理與使用方法。1.2實驗設(shè)備l．8086系列微機一臺2．微機硬件實驗平臺。3．定時/計數(shù)器、并行接口芯片4.ADC08095.8255并口控制器1.3實驗內(nèi)容及要求以8088CPU為核心設(shè)計一個溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)一路溫度的采集，在3位LED顯示器上顯示當前溫度。本設(shè)計所用器件主要有傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，8088CPU，可編程并行接口8255，LED顯示器等。首先傳感器把所測的溫度轉(zhuǎn)換為電壓，輸入A/D轉(zhuǎn)換器中進行轉(zhuǎn)換，然后再把得到的二進制數(shù)經(jīng)過CPU在LED上顯示出來。本設(shè)計共分以下幾個模塊：8088主控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、并行接口模塊、顯示模塊。第二章總體設(shè)計方案2.1設(shè)計思想在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠，石化行業(yè)及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍存在著需要進行溫度測量的場合。因為溫度是生產(chǎn)過程和科學實驗中普遍且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)過程的主要參數(shù)，如溫度，壓力，速度等進行有效的檢測并控制。其中溫度檢測在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。而我們所做的課題正是以8088cpu為核心設(shè)計一個溫度巡回監(jiān)測系統(tǒng)（A/D采用ADC0809）.系統(tǒng)可實現(xiàn)溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當前的溫度。經(jīng)標度變換后送LED顯示器顯示，只進行一路采集。該系統(tǒng)主要用于溫度檢測，并在LED上顯示當前的溫度值。當溫度信號改變時，LED顯示的值也隨之改變。2.2原理框圖溫度傳感器溫度傳感器LED顯示LED顯示8088控制器并行接口8255ADC08098088控制器并行接口8255ADC0809圖2.2原理框圖第三章硬件設(shè)計3.1硬件設(shè)計概要0系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)溫度信號的采集，在3位LED顯示器上顯示當前的溫度。模擬現(xiàn)場一個點的溫度巡回檢測，溫度范圍0-51攝氏度。3.1.18086主控模塊（1）8086的功能簡介：Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微處理器，具體如下主要特性：(1)

8086CPU數(shù)據(jù)總線為16位，8088CUP數(shù)據(jù)總線為8位。(2)地址總線都是20位，低16位用于數(shù)據(jù)總線復用，可直接尋址為1MB的存儲空間。(3)有16位的端口地址，可以尋址64KB的I/O端口。(4)有99條基本指令，指令功能強大。(5)有9種基本尋址方式。(6)可以處理內(nèi)部和外部中斷，外部中斷源多達256個。(7)兼容性好，與80*86，8085在源程序一級兼容。(8)

8086/8088標準主頻為5MHz，8086/8088-2主頻為8MH。(9)支持單處理器或多處理器系統(tǒng)工作。8088為40條引線、雙列直插式封裝。它們的40條引線排列。8088有最小組態(tài)（單\o"微處理器"微處理器組成的小系統(tǒng)）和最大組態(tài)（多處理器系統(tǒng)）兩種工作模式，大部分引腳在兩種組態(tài)下功能是一樣的，只有8根引腳的名稱及功能不同（24腳~31腳）。（2）原理圖設(shè)計圖3.1.18088電路原理圖（3）8088管腳連接介紹1.D0D7數(shù)據(jù)線連接8255A接口芯片的PA0~PA7口；2.A0,A1地址線連接8255A地址線A0,A1；3.A2~A19通過邏輯器和8255A的CS連接；4.IOR,IOW連接8255A的WR,RD；5.RESET連接8255A的RESET；6.CLK接為標準的4.77MHZ；7.8088為最小模式下。3.1.2并行接口模塊(1)8255A的功能簡介1.8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A芯片是一個采用NMOS工藝制造的40引腳雙列直插式（DIP）封裝組件。8255A有3個8位數(shù)據(jù)端口，即A口、B口及C口，它們都可以分別作為輸入口或輸出口使用；A組控制與B組控制；讀／寫控制邏輯；數(shù)據(jù)總路線緩沖器。2.8255A主要的外部引腳圖3.1.2a 8255A引腳圖PA7~PA0：A口的8條I／O線。8條線只能同時作為輸入或輸出，不能分開使用，可設(shè)置成雙向口，也只有A口允許這樣做。PB7~PB0：B口的8條I／O線。不可以設(shè)置成雙向口，其它和A口一樣。PC7~PC0：C口的8條I／O線。不可以設(shè)置成雙向口，但它可以分拆為兩組即高4位和低4位，這兩組可以任意設(shè)置為輸入或輸出。除了作為獨立的I／O線外，C口還經(jīng)常為A口、B口服務，配合A口、B口作聯(lián)絡(luò)線使用。A1、A0：端口地址選擇信號。用于選擇8255A的3個數(shù)據(jù)端口和一個控制口。當A1A0=00時，選擇端口A；為01時，選擇端口B；為10，選擇端口C；為11時，選擇控制口。3.8255A工作方式方式0：基本的輸入／輸出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：選通輸入／輸出方式（應答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：雙向傳輸方式。只有A口可以工作在此方式下。4.8255A方式控制字格式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輸出1輸入0輸出1輸入0方式01方式10輸出1輸入0輸出1輸入表1(2)原理圖設(shè)計圖3.1.2b8255A系統(tǒng)原理圖（3）8255A管腳連接介紹8255A的D0~D7接8088的D0~D7；A口PA0~PA7接三片八段LED顯示器；B口接ADC0809的八個數(shù)據(jù)口。C口的PC0—PC2作為三片LED的片選。C口的PC5~PC7和ADC0809的ALESTART、ENABLE、EOC相連。當EOC為高電平時表示轉(zhuǎn)換完成，CPU可以從數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)。CPU通過8255A給START一個正脈沖，是ADC0809開始工作。PROTEL原理圖中用網(wǎng)絡(luò)標號連接。（4）8255A的各個口地址圖3.1.2c8255A地址由原理圖圖3.1.1，圖3.1.2b和圖3.1.2c可知：8255A的PA口地址為：0000H；PB口地址為：0001H；PC口地址為：0002H；控制口地址為：0003H。3.1.3A/D轉(zhuǎn)換模塊（1）ADC0809的功能簡介ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。(2)原理圖設(shè)計圖3.1.3ADC0809與系統(tǒng)連接原理圖（3）ADC管腳連接介紹IN0連接傳感器，為模擬信號輸入端。ADD-A,ADD-B,ADD-C全部接地，表示選中模擬信號輸入端IN0。EOC接8255A的PC7，當EOC為高電平時表示轉(zhuǎn)換完成，CPU可以從數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)。(4)AD590傳感器電路圖3.1.4AD590傳感器連接電路此電路可以將溫度傳感器輸出的電流值，經(jīng)過調(diào)整可以得到100mv/℃。3.1.4顯示模塊（1）8段LED管腳原理圖（2）8段LED與8255A的連接LED的A~H分別與8255A的PA0~PA7相連。采用共陰極連接方法。用8255A的PC0、PC1、PC2分別控制3片LED的選通。3.2總硬件設(shè)計圖圖3.2系統(tǒng)總原理圖第四章軟件設(shè)計4.1程序流程圖程序的主要功能是負責溫度的轉(zhuǎn)化，讀出處理并實現(xiàn)在LED上實時顯示。（1）總流程圖數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集采集成功？量化編碼轉(zhuǎn)化為非壓縮BCD碼顯示LED結(jié)束YN（2）數(shù)據(jù)采集程序流程圖啟動轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換讀入EOC值讀入EOC值EOC=1?EOC=1? NY轉(zhuǎn)換完成讀入量化信號轉(zhuǎn)換完成讀入量化信號恢復初始化恢復初始化（3）溫度顯示程序流程圖取操作數(shù)取操作數(shù)碼型轉(zhuǎn)換碼型轉(zhuǎn)換位選LED位選LED取LED對應段碼取LED對應段碼LED段碼輸出LED段碼輸出延時延時4.2源程序與相應注解DATASEGMENTBUF1DB？BUF2DB？BUF3DB？BUF4DB？LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODEDS:DATAINIT_8255PROCNEAR;初始化8255MOVDX,0003HMOVAL,8AHOUTDX,ALRETINIT_8255ENDPSTART:MOVAX,SEGDATAMOVDS,AXMOVSI,OFFSETDATALEADI,BUF1LEASI,LEDCALLINIT_8255AGAIN:MOVDX,0002HMOVAL,08HOUTDX,ALMOVAL,00HOUTDX,ALNOPMOVDX,0002HCAIJI:INAL,DXTESTAL,80HJZCAIJIMOVDX,0001HINAL,DX；從B口讀入ADC0809的8位二進制數(shù)ANDAX,00FFHMOVBL,5；將8位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換位模擬量，即電壓DIVBLIMULBL；將模擬電壓轉(zhuǎn)換成相應溫度，AL中放的是商，AH放的是余數(shù)MOVBUF1,AH；將余數(shù)放入BUF1中MOVBUF2AHADDBUF1,BUF2；生成溫度的小數(shù)位ANDAX,00FFHDIVAX,0AH；此時AL中放的是商，即十位，AH中放的是余數(shù)，即個位數(shù)MOVBUF3,ALMOVBUF4,AHL1:LEASI,LEDADDSI,BUF3;找到高位相應LED段碼MOVDX,0002HMOVAL,01H;選通PC0口使第一個LED顯示高位段碼OUTDX,ALMOVDX,0000H;MOVAL,[SI]OUTDX,AL;顯示相應的段碼CALLDELAYL2:LEASI,LED;讓SI回到首地址ADDSI,BUF4;找到個位相應LED段碼MOVDX,0002HMOVAL,02HOUTDX,ALMOVDX,0000H；顯示相應的段碼MOVAL,[SI]ADDAL,80H；驅(qū)動個位和小數(shù)點OUTDX,ALCALLDELAYL3:LEASI,LED;讓SI回到首地址ADDSI,BUF1MOVDX,0002HMOVAL,04HOUTDX,ALMOVDX,0000HMOVAL,[SI]OUTDX,ALCALLDELAYL4:JMPCAIJI;循環(huán)檢測溫度EXIT:MOVAH,4CHINT21HDELAYPROCNEARMOVCX,1000DELAY1:LOOPDELAY1REPCODEENDSENDSTART第五章結(jié)論通過本次課程設(shè)計掌握了微機系統(tǒng)的開發(fā)步驟,可編程并行接口接口芯片8255A，ADC0809和LED的用法，掌握了匯編,程序的設(shè)計。本次設(shè)計需要熟練掌握匯編語言，熟悉可編程并行接口接口芯片8255A,ADC0809,內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳和功能，熟悉LED顯示器的結(jié)構(gòu)及譯碼方式。在編程方面，由于剛剛接觸匯編語言，對匯編語言的邏輯算法的指令不是非常熟悉，所以在編程當中遇到很大的困難。比如在從ADC0809中獲取的操作數(shù)，轉(zhuǎn)換成相應的溫度值。這里需要很巧的邏輯運算，而匯編語言不像c語言那樣可以直接將表達式寫入便可直接計算，匯編里的除法還需考慮余數(shù)，進位等問題。經(jīng)過我們的討論和驗證，最后終于把程序完成。最后通過本次課程設(shè)計我也獲得了許多收益，首先，讓我更好的掌握了ADC0809,8255A芯片的工作原理、方式及其應用。其次，讓我學會了如何設(shè)計一個簡單的微機系統(tǒng)，以及設(shè)計一個簡單微機系統(tǒng)所需要的步驟和設(shè)計中需要注意的地方。參考文獻1.周耿烈，《微機原理與接口技術(shù)實驗指導書》，蘭州工專計算機工程系，2001年3月。2.雷麗文，《微機原理與接口技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，1999年第一版。3.沈美明，《IBMPC機匯編語言程序設(shè)計》，清華大學出版社，1991年第一版。致謝在隴東學院三年的學習，生活即將結(jié)束之際，我要衷心感謝這些年來隴東學院對我的培養(yǎng)以及電氣與工程學院各位老師及同學對我的幫助和鼓勵。

首先，感謝我的導師彭世林教授對我的悉心指導，本論文就是在彭老師的精心指導下完成的。在大三時就開始接受彭老師的教導，他負責微機原理專業(yè)課程的教授，彭老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和高尚的敬業(yè)精神讓我肅然起敬，無論在生活上還是在學習上，彭老師都是我的良師益友，我從他身上學到了很多很多，他對我的諄諄教誨讓我終生受益，在此我對彭老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。

最后，忠心感謝各位專家、教授百忙之中評審我的論文，鑒于本人現(xiàn)在大三，好多主要知識還沒有涉及到，并且寫作水平有限，懇請各位老師批評指正，并借此機會讓各位致以誠摯的問候。電氣工程學院課程設(shè)計學生姓名（小四）學院指導老師專業(yè)答辯日期基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于