微原课程设计杨刚.docx
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微原课程设计杨刚
编号0814239
课程设计
（2008级本科）
题目：
温度测控系统设计
院（系）：
物理与机电工程学院
专业：
电气工程及其自动化
作者姓名：
杨刚
指导教师：
张静职称：
副教授
完成日期：
2011年06月30日
二〇一一年六月
课程设计任务书
2011年春季学期
学生姓名
杨刚
学号
0814239
专业方向
电力系统
班级
08级2班
题目名称
温度测控系统的设计
一、设计内容及技术要求：
利用ADC0809采用中断式设计一个温度测控系统，在LED数码显示器上温度值，并对温度进行测试和控制，当检测温度达到温度上限60℃时开风扇（即开启电动机），低于下限30℃时关闭风扇，LED上的显示内容为：
XX（采用十进制显示）。
二、课程设计总结报告要求：
1、选用8086/8088CPU和适当的储存器芯片、接口芯片完成相应的功能。
2、画出详细的硬件接线图。
3、给出程序设计思路、画出个程序的流程图。
4、给出RAM地址分配表。
5、给出所有程序清单并加上必要注释。
6、完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、硬件设计思路、硬件原理图、软件设计思路、程序流程框图、程序清单、所有器件型号、总结体会、参考文献等）。
三、设计进度：
第一周：
星期一上午讨论设计题目
星期一下午至星期二查资料
星期三至星期五完成对硬件电路的基本设计
第二周：
星期一至星期二完成软件流程图及软件设计
星期三至星期四软硬件系统调试，写说明书，画图
星期五答辩
指导教师签字：
温度测控系统设计说明书
摘要
系统操作便、自动化、智能化早已是现代微机型计算机的职能，通过计算机来达到人机交互早就不是什么新闻了。
本文的设计就是通过计算机的判断对电风扇（电机）的开启和关断来达到对温度的控制，其中的测量和控制完全由计算机识别及控制。
获取温度数据是由温度传感器进行采集，然后由ADC0809将模拟量转换成数字量。
当温度大于60℃时则自动开启电风扇，当温度小于30℃时则自动关闭电风扇，从而让其温度控制在一定的温度范围（30℃-60℃）。
关键词：
微处理器温度传感器A/D转换器控制系统
一前言
1.1引言
近年来温度测控系统不仅在工业设计、工程建设中应用广泛，而且在人们日常生活中也常常需要用到温度控制。
大到大型钢铁厂、化工厂等，小到酒店、温室、家电等。
温度控制的应用随处可见，随着人们生活质量的提高及温度控制技术的成熟，温度控制将更好的服务于社会。
随着电子技术的发展，特别是大规模的电路生产，给人们的生活带来根本性的变化，如果说微型机算机的出现是现代化的科学研究得到了质的飞跃，那么微型计算机控制技术的出现则是给现代化工业控制领域带来了一次新的革命。
温度控制系统在现代化工业设计、工程建设及日常生活中的应用越来越广泛，早期的温度控制主要应用与工厂中，例如钢厂的水溶温度测控。
随着计算机科学技术的不断发展，微型计算机得到了广泛的应用，是人们利用计算机设计和开发各种应用系统的基础。
同时微型计算机接口技术也是一门实践性较强的课程。
微机控制系统的发展非常迅速，应用也极为广泛，它由于体积小、功能强、性能稳定、价格低廉等优点，使其在工业控制系诸多领域得到了极为广泛的发展及应用。
在此基础上发展起来的智能仪器无论是在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、应用功能等方面或在解决技术问题的深度及广度方面都有了巨大的发展，以一种崭新的面貌展现在人们的面前。
通过本次的课程设计，理论与实践相结合可以更好的掌握知识，更好的学习微机接口的应用技术，使我们将课堂所学到的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。
1.2设计的主要工作
1选用8086CPU和合适的储存芯片、接口芯片等
2明确设计思路，画出相似的硬线接线图画出个程序的流程图。
3给出RAM地址分配表。
4给出所有程序清单并加上必要注释。
5完成设计说明书
1.3设计要求
1用ADC0809采用中断方式设计一个温度测控系统，在LED数码显示器上显示温度值，
2并对温度进行测试和控制，当检测温度到达温度上限60℃时开风扇（即开启电动机），低于下限30℃时关闭风扇，LED上的显示内容为：
XX℃（采用十进制显示）。
二设计原理及方案
该温度测控系统的总体设计方案是利用ADC0809来完成A/D转换，每完成一次转换就产生一次中断，利用8259来管理中断，在中断子程序中，利用8255控制LED显示温度的大小，并且通过判断温度的大小与设定温度的关系，利用8255完成对风扇的开闭控制。
鉴于实验台上并没有温度传感器，因此温度用旋钮模拟电压来代替；对于风扇，在实验中用电机来代替（电机工作代表风扇转动，反之风扇关闭）。
根据总体设计方案，可以得到该温度测控系统可分为三个功能模块。
温度测量模块，风扇控制模块，LED显示模块。
温度测量模块，完成对于温度模拟量的采集，并将其转换成数字量。
风扇控制模块，利用转换后的数字量控制风扇开闭。
LED显示模块，利用LED来显示出当前的温度大小。
该温度测控系统各功能模块之间的组成原理如图2-1-1温度测控系统组成原理图所示。
上图中风扇控制模块，LED显示模块均在中断子程序中，每次ADC0809发出转换结束的中断后都要调用这两个模块。
三温度测控系统的接口电路设计图
下图中ADC0809的INO输入端接模拟量的输出端，进行模拟温度量的采集，CLOCK接0.5M；8255A中A、B口与数码管连接如上图，PC0接直流电机的DCIN，其中地址端口接200。
8259的端口地址接210-217H，8255端口地址208-20FH
该系统是利用ADC0809转换器、8255可并行通信接口和中断控制器8259设计的温度测控系统。
当转动旋钮时，ADC0809将模拟量转换成数字量，8259中断控制器接收到中断，并且向CPU发出中断请求，在中断子程序中利用8255的PC0去驱动电机转动，并且调用显示子程序将转换好的温度在LED上显示出来。
温度测控系统的接口电路设计图
四系统流程图及功能框图
上图实现了本次实验所要要求的功能：
检测温度到达温度上限60℃时启动直流电动机，而温度低于下限30℃时停止电动机，并在数码管上显示所采集到的数字量和转换后的模拟量。
功能框图
五部分器件功能
1.ADC0809
ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
1、主要特性
1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位；
2）具有转换起停控制端；
3）转换时间为100μs；
4）单个＋5V电源供电；
5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准；
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW。
2、内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近
3、外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。
ADC0809引脚图
引脚功能：
IN0～IN7：
8路模拟量输入端；
2-1～2-8：
8位数字量输出端；
ADDA、ADDB、ADDC：
3位地址输入线，用于选通8路模拟
输入中的一路；
ALE：
地址锁存允许信号，输入，高电平有效；
START：
A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少
100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降
沿启动A/D转换）；
EOC：
A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端
输出一个高电平（转换期间一直为低电平）；
OE：
数据输出允许信号，输入，高电平有效。
当A／D转换结
束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数
字量；
CLK：
时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、
REF（-）：
基准电压。
Vcc：
电源，单一＋5V；
GND：
接地。
2．8255
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。
具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。
8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。
同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。
由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：
与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
8255内部结构图：
8255引脚图：
8255引脚图功能：
RESET:
复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存
器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成
输入方式；
CS:
芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,
表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255
无法与CPU做数据传输；
RD:
读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,
允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即
CPU从8255读取信息或数据；
WR:
写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0
时,允许CPU将数据或控制字写入8255；
D0～D7:
三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当
CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/
写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送；
PA0～PA7:
端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲
器，一个8位的数据输入锁存器；
PB0～PB7:
端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8
位的输入输出缓冲器；
PC0～PC7:
端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓
冲器，一个8位的数据输入缓冲器。
端口C可以通
过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的
端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B
配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端
口；
A0,A1:
地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制
寄存器. 当A0=0,A1=0时,PA口被选择; 当
A0=0,A1=1时,PB口被选择; 当A0=1,A1=0时,PC口
被选择; 当A0=1.A1=1时,控制寄存器被选择。
3．8259
8259A是专门为了对8085A和8086/8088进行中断控制而设计的芯片，它是可以用程序控制的中断控制器。
单个的8259A能管理8级向量优先级中断。
在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成64级的向量优先级中断系统。
8259A有多种工作方式，能用于各种系统。
各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的。
在总线控制器的控制下,8259A芯片可以处于编程状态和操作状态.编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程的状态
8259A内部结构：
8259A引脚图：
8259A主要功能：
功能：
就是在有多个中断源的系统中，接受外部的中断请求，并进行判断，选中当前优先级最高的中断请求，再将此请求送到cpu的INTR端；当cpu响应中断并进入中断子程序的处理过程后，中断控制器仍负责对外部中断请求的管理。
引脚功能：
D7～D0：
双向、三态数据线，与CPU系统总线连接。
RD：
读信号，输入，低电平有效。
当
有效时CPU对8259A进行读操作。
WR：
写信号，输入，低电平有效。
当
有效时CPU对8259A进行写操作。
A0：
端口地址选择信号，输入，由8259A片内译码，选择内部寄存器。
CS：
片选信号，输入，低电平有效。
当CS有效时8259A被选中。
SP/SN：
双向信号线，用于从片选择或总线驱动器的控制信号。
当8259A工作于非缓冲方式时，SP/SN作为输入信号线，用于从片选择。
级联中的从片SP/SN接低电平，主片
接高电平。
当8259A工作于缓冲方式时，SP/SN作为输出信号线，用做8259A与系统总线驱动器的控制信号。
INT：
中断请求信号，与CPU的中断请求信号相连。
INTA：
中断响应信号，与CPU的中断应答信号相连。
CAS2～CAS0：
级联信号线，作为主片与从片的连接线，主片为输出，从片为输入，主片通过CAS2～CAS0的编码选择和管理从片。
IR7～IR0：
中断请求输入信号，由外设输入。
六汇编源程序代码
codesegment
assumecs:
code,ds:
code
start:
movax,cs
movds,ax
movdx,20bh
moval,80h
outdx,al;8255初始化
************************************************************
moval,13h;8259初始化
movdx,210h
outdx,al;ICW1初始化
moval,08h
movdx,211h
outdx,al;ICW2初始化
moval,01h
outdx,al;ICW4初始化
inal,dx
andal,0feh
outdx,al;OCW1打开非屏蔽位
************************************************************
pushds
movax,0
movds,ax
movax,offsetintr
movds:
wordptr[4*08h],ax
movax,cs
movds:
wordptr[4*08h+2],ax;设置中断向量
popds
************************************************************
movdx,200h
movax,0
outdx,al;开始转化
sti
rel:
nop
jmprel
************************************************************
aabprocnear;初始界面显示程序
pushbx
pushax
pushdi
pushcx
leabx,TABLE
leadi,BUFDA
movcl,11011111b;位码
next:
movdx,208h
moval,cl
outdx,al;输出位码
moval,[di];取段码
xlat
movdx,209h;输出段码
outdx,al
pushcx
movcx,030h
delay1:
loopdelay1;软件延迟
popcx
cmpcl,11111011b;判断是否扫完一遍
jzaaaa;显示完一遍则返回
incdi
rorcl,1;循环右移一位
jmpnext
aaaa:
popcx
popdi
popax
popbx
ret
aabendp
************************************************************
intrprocnear
pushax
pushbx
movdx,200h
inal,dx
movdl,100
muldl
movdl,255
divdl
pushax
callbinidec
callaab
popax
cmpal,60
jnlFunon
cmpal,30
jnlbbb
jmpFunoff
Funon:
movdx,20ah
moval,1
outdx,al
jmpbbb
Funoff:
movdx,20ah
moval,0
outdx,al
bbb:
movdx,200h
moval,0
outdx,al
moval,20h
movdx,210h
outdx,al
popbx
popax
iret
intrendp
binidecprocnear
popax
pushdx
pushsi
movah,0
movdl,100
divdl
movsi,offsetBUFDA
mov[si],al
movdl,10
moval,ah
movah,0
divdl
incsi
mov[si],al
moval,ah
incsi
mov[si],al
popsi
popdx
ret
binidecendp
************************************************************
TABLE:
db3fh;"0"的段码
db06h;"1"的段码
db5bh;"2"的段码
db4fh;"3"的段码
db66h;"4"的段码
db6dh;"5"的段码
db7dh;"6"的段码
db07h;"7"的段码
db7fh;"8"的段码
db6fh;"9"的段码
db39h;"C"的段码
BUFDA:
db0,0,0,10
codeends
endstart
运行结果：
七设计总结
短短的两周周微机原理与几口技术的课程设计结束了，使我受益匪浅。
本次课程设计我们做的是一个温度测控系统，用到了本学期微机原理与接口技术的ADC0809、8259A和8255的三片芯片。
通过上网进行了相关内容的查询，了解了实验的基本原理，设计出了本系统的基本思想，然后按照实验的要求由简单到难，逐步实现了在七段数码管上显示出采集过来的数字量部分，在此基础之上实现了当检测温度到数字量上限60时启动直流电动机，而温度低于下限30时停止电动机这个功能。
由于实验采集到的数字量不是很直观，最后我们将三位的数字量转换为了温度并和数字量一并在数码管上显示出来，进一步完善了本系统。
在实现各个功能的过程也出现了许多的问题：
端口测试不通过、实验箱旁边的白色的开关没有打开导致数码管不能显示数字等等都属于一些小问题。
其他的主要就是程序本身的问题了：
如何将直接采集来的数字量转化为温度？
经过思考和讨论，这些问题在设计过程中都一一被解决了。
经过此次实验，相当于把所学的接口知识又复习了一遍，同时将平时实验中存在的一些疑问都解决掉了。
对于8255控制数码管的显示和ADC0809转换器基本工作原理有了更深入的了解，对两者结合起来实现比较复杂的功能（本实验中实现了在数码管上显示温度值，通过电风扇也就是电机来控制温度）也有了一定的了解。
八参考文献
[1]冯博琴、吴宁.《微型计算机原理与接口技术》.清华大学出版社.2010年版.
[2]吴同茂、李志民.《微机原理与接口技术实验及课程设计指导书》.中南大学信息科学与工程学院.2010年版
[3]戴梅萼、.《微型计算机原理与接口技术学习指导—习题解答及实验》，天津大学出版社，2010年版
[4]胡虔生\胡敏强.《电机学》.中国电力出版社.2010年版
[5]楼兰苗、李光飞.《单片机课程设计指导》.北京航空航天大学出版社.2007年版
[6]来请民.《传感器与单片机接口实例》.北京航空航天大学出版社.2008年版
微机原理与接口技术课程设计成绩评定表
姓名
陆学珽
学号
0814223
专业班级
电气工程及其自动化08级2班
课程设计题目：
温度测控系统的设计
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
评定项目
评分成绩
1.选题合理、目的明确（10分）
2.设计方案可行性、创新性（20分）
3.设计结果（系统原理图、源程序、调试运行结果）（30分）
4.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分）
5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）
6.答辩（20分）
总分
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
升级会员 