温度采集系统设计.docx

1、温度采集系统设计目录1 引言 12 温度采集系统设计要求 13 设计的意义和方案 14 硬件设计 24.1 硬件设计概要 24.2 芯片列表及其功能说明 34.2.1 芯片列表 34.2.2 主控芯片简介 34.2.3 可编程并行接口芯片简介 54.2.4 A/D转换器简介 74.3 硬件电路设计系统原理图及其说明 85 程序流程图及其说明 136 源程序及说明 167 总结 22参考文献 231引言在现代的多种行业中，温度采集系统成为了不可或缺的应用。温度是生产与科学研究必须要考虑的环境参数，多种企业在生产过程中，存在着许多需要采集相应的温度信息的场合与器械。为了提高产品质量与生产效率，厂家

2、需对产品及生产环境的温度、压力、速度等因素进行监测和控制。本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习与理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。2 温度采集系统的设计要求设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。温度检测显示范围为0099，精确度为0.1。本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8088CPU，可编程并行接口8255，LED显示器等。首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A/D转换器中进行转换，

3、然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来。3设计的意义和方案该课程设计所要实现的正是设计一个以8088cpu为核心的温度监测系统，（A/D采用ADC0809）。系统可实现温度信号的采集，在3位LED显示器上显示当前的温度。当温度信号改变时，LED显示的值也随之改变。图3.1系统整体框图4 硬件设计4.1硬件设计概要本温度采集系统硬件用8088CPU主控，温度传感器用LM335 系列电压输出型传感器，用3位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。本设计所选的温度传感器为LM335系列电压输出集成温度传感器，此传感器的工作温度范围为-10100摄氏度，作为一个电压源，当工作电流在0.4

4、5mA范围内变化时，并不影响传感器的性能，因为它的动态电阻小于1欧姆，如果在25摄氏度下标定，在100度宽的温度范围内误差小于1摄氏度，具有良好的输出线性。它工作原理图如下：图4.1 电压型集成温度传感器原理图图4.2 八段共阴极数码显示管4.2 芯片列表及其功能说明4.2.1芯片列表主控芯片8088CPU，A/D转换器0809，可编程并行接口芯片8255，LED显示器4.2.2 8088CPU简介8088CPU是双列直插40脚封装。部分引脚采用分时复用方式，即在不同时间传送不同的信息；还有一些引脚的功能因CPU的工作方式（最小最大方式）的不同而不同。地址总线和数据总线地址和数据分时使用引脚，

5、共占20根引脚。20根地址总线，用于输出CPU要访问的内存单元（或I/O端口）的地址，为三态输出信号；（与数据和状态线复用）16根数据总线，用来在CPU与内存（或I/O端口）之间传送数据，为三态双向信号。（与低16位地址线复用） AD15AD0地址/数据总线A19/S6A16/S3地址/状态线控制总线MN/MX工作方式选择控制线，用来控制8088的工作方式。MN/MX接+5V，最小方式，由8088提供系统所需要的全部控制信号，用来构成单处理机系统；MN/MX接地，最大方式，系统部分总线控制信号由专用的总线控制器8288提供，该方式用于多处理机系统。与工作方式无关的控制线RD读控制信号READY

6、准备好信号RESET复位信号INTR可屏蔽中断请求NMI不可屏蔽中断请求TEST测试信号BHE/S7数据总线高8位允许/状态S7信号MN/MX工作方式选择ALE地址锁存允许DEN数据传送允许DT/R数据发送/接收信号M/IO存储器/输入输出选择信号WR写控制信号INTA中断响应信号HOLD总线请求信号HLDA总线响应信号LOCK总线锁定信号RQ/GT1和RQ/GT0总线请求响应CLK时钟信号VCC电源（输入）接+5V电源。GND地线图4.3 8088引脚图4.2.3 可编程并行接口芯片简介可编程接口芯片选择8255A芯片8255A内部结构8255A芯片是一个采用NMOS工艺制造的40引脚双列直

7、插式（DIP）封装组件。8255A有3个8位数据端口，即A口、B口及C口，它们都可以分别作为输入口或输出口使用；A组控制与B组控制；读写控制逻辑；数据总路线缓冲器。8255A的引脚图4.4 8255A引脚图PA7PA0：A口的8条IO线。8条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有A口允许这样做。PB7PB0：B口的8条IO线。不可以设置成双向口，其它和A口一样。PC7PC0：C口的8条IO线。不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高4位和低4位，这两组可以任意设置为输入或输出。除了作为独立的IO线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、B口作联络线使用。A1、A0：

8、端口地址选择信号。用于选择8255A的3个数据端口和一个控制口。当A1A0=00时，选择端口A；为01时，选择端口B；为10，选择端口C；为11时，选择控制口。8255A工作方式方式0：基本的输入输出方式。A口、B口、C口都可以工作在些方式下。方式1：选通输入输出方式（应答方式）。A口、B口工作在此方式下。方式2：双向传输方式。只有A口可以工作在此方式下。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 输出1 输入0 输出1 输入0方式01方式10 输出1 输入0 输出1 输入表4.1 8255A方式控制字

9、格式表为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。即：PA0PA7，PB0PB7，PC0PC7均可作为I/O线使用，没有限制一定传送什么信号；口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分别设定为输入口或输出口。方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。方式控制字方式控制字决定了8255的工作方式。8255工作之前软件上必须初始化，即将方式控制字写入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。4.2.4 A/D转换器简介A/D转换器选择ADC0809芯片ADC0809包括一个8位的逼近型的ADC部

10、分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，再多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛。ADC0809的主要技术指标为：分辨率：8位单电源：+5V 总的不可调误差：1LSB转换时间：取决于时钟频率模拟输入范围：单极性05V 时钟频率范围：10KHZ1280KHZ图4.5 ADC0809 引脚图4.3硬件电路设计系统原理图及其说明图4.6硬件电路设计原理图图4.7 A/D转换模块原理图图4.8主控模块原理图图4.9并行接口模块原理图图4.10显示模块原理图5 程序流程图及其说明总流程图数据采集系统流程图温度显示子程序流程图6 源程序D

11、ATA SEGMENTBUF1 DB ?BUF2 DW ?BUF3 DW ?LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDATA ENDSSTACK SEGMENGTSTA1 DW ?STACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACKEN_8255 PROC NEAR ；以下是数据采集部分 MOV DX,37BH MOV AL,91H OUT DX,AL RETEN_8255 ENDPSTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX MOV AX

12、,STACK MOV SS,AX LEA SI,BUF1 CALL EN_8255 ；调用初始化8255程序 MOV BL,0 ；通道号，初始指向第0路 MOV CX,1 ；共采集1次AGAIN: MOV AL,BL MOV DX,379H ；送通道地址 OUT AX,AL OR AL,10H OUT DX,AL ；送ALE信号（上升沿） AND AL,0EFH OUT DX,AL ；输出START信号（下降沿） NOP ；空操作等待转换 MOV DX,37AHWAIT1: INT AL,DX ；读EOC状态 AND AL,20H JZ WAIT1 ；若EOC为地电平则等待 MOV DX,37

13、9H MOV AL,BL OR AL,20H OUT DX,AL ；EOC端为高电平则输出读允许信号OE=1 MOV DX,378H IN AL,DX ；读入转换结果 MOV SI,AL ；把转换的数字量送存储器 MOV DX,379H MOV AL,0 OUT DX,AL ；若完成数据采集则回到初始状态START2: MOV AX,SI ；以下程序是把二进制转化为压缩BCD码 LEA SI,BUF2 LEA DI,BUF3 XOR DX,DX MOV CX,OAH ；基数10 DIV CX CMP AL,0 ；商=0？ JNZ NEXT1 ；不等则跳到NEXT1 MOV DI,AL ；等就存

14、结果NEXT1: MOV DI,DL DIV CX CMP AL,0 JNZ NEXT2 INC DI MOV DI,ALNEXT2: MOV DL,O DIV CX INC DI MOV DI,DL INC DI MOV DI,ALDON: MOV AX,DI+1 ；这小段是把扩展二进制转化为压缩BCD码 MOV CF,0 MOV CL,4 ROL AX,DI ADC AX,DI ADD DI,2 MOV DX,DI SAL DX,CL MUL DX,10H ADC DX,AX MOV DI,DX RETDISP1: PROC NEAR ；这段是显示子程序LEA BL,LED MOV AL,

15、DI LEA BX,TAB XLAT TAB CMP AL,BL JNZ DISP3 OUT 0FF01HDISP3: INC DI JMP DISP1TAB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,40H REPSTART3: MOV DX,0FF03H ；以下是温度实时显示部分 MOV AL,91H OUT DX,ALDON: MOV DX.,FF00H INT AL,DX JNZ DON MOV DX,0FF01H CALL DISP1 ；调用显示子程序 OUT DX.,AL CALL DELAY ；调用延时子程序EXIT: MOC AH,

16、4CH INT 21H DELAY: PROC NEAR ；延时子程序 MOV CX, 150000DELAY1: LOOP DELAY1 REPCODE ENDSEND START7心得体会通过本次课程设计，我们巩固了课本学习的一些知识点，尤其是该课程设计中用到的几个芯片的功能和特点，培养了收集相关资料和整理资料的能力，尤其是熟悉了protel软件的设计和仿真操作。学会了用所学得的相关知识来解决实际操作中遇到的困难，很有收获感。在为期一周的设计过程中，我们小组成员相互讨论共同完善，终于在规定的时间内完成了设计任务。感谢指导老师给我们的无私帮助和热情讲解。这样的机会很难得，我们会继续努力，争取做好每一个需要的设计任务。参考文献1 周耿烈.微机原理与接口技术实验指导书，2001年3月2 雷丽文.微机原理与接口技术.电子工业出版社，1999年第一版3 沈美明.IBM PC机汇编语言程序设计.清华大学出版社，1991年第一版4 周荷琴.微型计算机原理与接口技术.中国科学技术大学出版社，2004.125 刘全忠.汇编语言实用程序.天津大学出版社，1991.66 李朝青.单片机DSP外围数字IC技术手册.北京航空航天大学出版社，2003.7 刘乐善.微型计算机接口技术及应用.华中科技大学出版社，20048 刘书明.高性能数模与模数转换器件.西安电子科技大学出版社，2000