温度控制系统设计论文资料经典之欧阳育创编文档格式.docx

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E（500,20）=E（500,0）-E（20,0）=20.644mV-0.798mV=19.846mV

4．4~20mA变送器XTR101

XTR101为4~20mA线性化变送器，它可与镍络-镍硅测温传感器构成精密的T/I变换。

器件中的放大器适合很宽的测温范围，在-40℃~+85℃的工作温度内，传送电流的总误差不超过1%，供电电源可以从11.6V到40V,输入失调电压<

±

2.5mV，输入失调电流<

20nA。

XTR101外形采用标准的14脚DIP封装。

（芯片内部结构与封装见附录）

XTR101有如下两种应用于转换温度信号的典型电路：

5．I/V转换器RCV420

RCV420是一种精密电流/电压变换器，它能将4~20mA的环路电流变为0~5V的电压输出，并且具有可靠的性能和很低的成本。

除具有精密运放和电阻网络外，还集成有10V基准电源。

对环路电流由很好的变换能力。

具有-25℃~+85℃和0℃~70℃的工作温度范围，输入失调电压<

1mA，总的变换误差<

0.1%，电源电压范围±

5~±

18V。

RCV420的外形采用标准的16脚DIP封装。

它的典型应用如下：

6.A/D转换器ADC0809

ADC0809是美国国家半导体公司的CMOS型8位28条引脚A/D转换器。

采用逐次逼近技术，输出的数字信号由TTL三态缓冲器顺序控制，可以直接与数据总线相连。

分辨率为8位，精度为7位，时钟频率范围在10~1280kHz之间，单一+5V电源供电，数据具有三态输出能力，易于和微处理器相连。

ADC0809的典型应用如下：

7.定时计数器8253

8253是Intel公司的使用单一+5V电源供电，NMOS工艺制成的24条引脚的双列直插式芯片。

具有3个独立的计数器，每一个都可以单独作为定时器或者计数器使用，且都可以按照二进制或者十进制计数，每个计数器计数速率高达2MHz，最高的技术速率可达2.6MHz。

所有的输入输出引脚都与TTL电平兼容。

8253典型应用如下图所示：

8.LED数码管驱动芯片ICM7218A

ICM7218是一种多功能LED数码管驱动芯片，能驱动8位共阳或者共阴数码管，且输出可以直接驱动LED显示器。

其内部主要由控制器，8*8静态RAM，BCS译码，B码和显示字段译码器，扫描振荡控制电路和显示驱动器等组成。

ICM7218的外引线有写入控制线2条：

WR和MODE；

数据线8条：

ID0~ID7;

LED显示驱动线16条；

电源线2条。

WR为写选通信号，低电平有效。

MODE为写入控制字的写入显示数据控制线，当MODE=1时，写控制字；

当MODE=0是，写数据。

典型应用如下图所示：

9.可编程并行I/O接口芯片82C55A

82C55A是Intel公司的并行I/O接口芯片，40条引脚，双列直插式封装。

D0~D7位三态，双向数据线，可与CPU总线直接相连。

内部由3个端口A，B，C。

三个端口都具有8位数据输出锁存器，只有A端口具有输入所锁存器。

10.硬件地址分配列表

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

82C55A

A口

1

10H

B口

12H

C口

14H

控制口

16H

8253

计数器0

04H

0EH

ADC0809

START

06H

OE

1EH

ICM7218

20H

写数据

00H

五．温度控制系统软件设计

1．温度控制系统软件结构图

上图所示的是单回路闭环温度控制系统，虚线框内的某些功能有计算机来完成。

2．总体流程图

Y

N

3．模块程序流程图

i.数字滤波（采用程序判断滤波的限速滤波）

注：

C1，C2，C3分别为第一次采样，第二次采样，

第三次采样值

ii.工程量变换程序模块

变送器XTR101输出4~20mADC，温度起点为100℃，满量程为500℃。

8位A/DADC0809输出数字量00H~FFH（0~5V），应用以下变换公式进行变换：

AX=A0+（AM-A0）（NX-N0）/（NM-N0）

式中，A0为一次测量仪表的下限

AM为一次测量仪表的上限

AX实际测量值

N0仪表下限对应的数字量

NM仪表上限对应的数字量

NX测量值对应的数字量

流程图如下：

iii.温度非线性转换程序模块

采用折线拟合法进行线性化处理

如下图所示，分为以下几段：

当3.298mV≤WN<

7.34mV时，T℃=24.47*WN+18.41

当7.34mV≤WN<

11.411mV时，T℃=24.56*WN+19.70

当11.411mV≤WN<

15.599mV时，T℃=23.88*WN+27.53

当15.599mV≤WN<

19.846mV时，T℃=23.55*WN+32.71

当19.846mV≤WN时，T℃=500℃

分段如下图所示：

流程图如下所示：

4．源程序

STACKSEGMENTSTACK

DW256DUP（?

）

STACKENDS

DATASEGMENT

SAVEBUFFDB256DUP（00H）

TKDB64H

K0DB00H,54H,35H

K1DB01H,20H,00H

K2DB00H,00H,00H

K3DB00H,00H,00H

P1DB00H,71H,70H

P2DB00H,00H,00H

P3DB00H,00H,00H

SAVEMARKDB00H

SAVEADDRDB0FFH

CONTROLMARKDB00H

EKBDB00H

K0_16DB00H,00H,00H

K1_16DB00H,00H,00H

K2_16DB00H,00H,00H

K3_16DB00H,00H,00H

P1_16DB00H,00H,00H

P2_16DB00H,00H,00H

P3_16DB00H,00H,00H

EKDW0000H

EKKDW0000H

EK_1DW0000H

EK_2DW0000H

UKDW0000H

UKKDW0000H

UK_1DW0000H

UK_2DW0000H

OUTPUTDW0000H

ALLK_ALLPDW0000H

SETDB?

;

温度设定值

NXDB？

；

滤波后A/D转换值

WNDB?

工程量变换结果

SUMDBC1,C2,C3；

A/D三次采样值

TEMDB?

；

显示温度

8255PORTDW0010H,0012H,0014H,0016H；

8255地址

8253PORTDW0004H,000EH；

8253地址

0809PORTDW0006H,001EH；

0809地址

7218PORTDW0020H,0000H；

7218地址

DISPLAYDW?

显示温度二进制值

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MOVAX,DATA；

初始化数据段各芯片

MOVDS,AX

MOVBX,OFFSET8255PORT

MOVDX,[BX+3]

MOVAL,81H；

方式0，C口底四出，其余入

OUTDX,AL

MOVBX,OFFSET8253PORT

MOVDX,[BX+1]

MOVAL,00H

OUTDX,AL；

计数器0工作于方式0，二进制计数

MOVBX,OFFSET7218PORT

MOVDX,[BX]

MOVAL,A0H

OUTDX，AL；

十进制软件译码

KEYS:

CALLKEYCHECK；

键盘扫描程序

JZKEYS

CALLD10MS

CALLKEYCHECK

MOVAL,0FEH

MOVAH,0

MOVDX,[BX+2]

INAL,DX

CMPAL,1EH

JZKEY1

CMPAL,1DH

JZKEY2

CMPAL,1BH

JZKEY3

CMPAL,17H

JZKEY4

CMPAL,0FH

JZKEY5

JMPKEYS

KEY1:

MOVAH,00H

JMPTRANS

KEY2:

MOVAH,44H

KEY3:

MOVAH,88H

KEY4:

MOVAH,CCH

KEY5:

MOVAH,FFH

TRANS:

MOV[SET],AH；

读设定值到SET单元

ADCH:

MOVBX,OFFSET0809PORT；

启动A/D转换

MOVX,[BX+1]

CHANGE:

INAL,DX

TESTAL,80H

JZCHANGE

MOVAH,00H

MOVCX,0003H

MOV[BX+AH],AL

INCAH

LOOPADCH

FILTER:

LEASI,SUM；

数字滤波（限速滤波）

MOVAL,[SI+2]

SUBAL,[SI]

JNCDONE1

NEGAL

DONE1:

MOVDL,AL

MOVBL,[SI+3]

SUBBL,[SI+2]

JNCDONE2

NEGBL

DONE2:

ADDAL,BL

SHRAL,1

CMPDL,AL

MOVCL,[SI+2]

JBEDONE

CMPBL,AL

MOVCL,[SI+3]

JBEDONE

ADDAL,[SI+3]

MOV[SI+3],AL

MOVCL,AL

DONE:

MOVDL,[SI+2]

MOV[SI],DL

MOVDL,[SI+3]

MOV[SI+2],DL

MOV[NX],CL

CMP[NX]，0FFH

JECAUTION；

判断是否该提醒操作人员？

MOVBX，OFFSET8255PORT；

无提醒，则点亮绿灯

MOVDX，[BX+1]

MOVAL，01H

OUTDX，AL

CALLCONFIG；

调数字控制器子程序

CALLBIAODU；

调标度变换子程序

CALLGCBH；

调工程量变换子程序

CALLTEMBC；

调温度非线性补偿子程序

MOVBX，OFFSETPORT7218；

温度显示程序

MOVR1，[DISPLAY]；

R1指向显示缓冲区

MOVR208H；

R2作8位显示计数器

C-LOOP：

MOVAL，00H；

将8位显示缓冲区中的数据送ICM7218A

INCR1

DJNZR2，C-LOOP

BIAODUPROCNEAR；

标度变换子程序

……

RET

BIAODUENDP

GCBHPROCNEAR；

工程量变换子程序

GCBHENDP

TEMBCPROCNEAR；

温度非线性补偿子程序

TEMBCENDP

CONFIGPROCNEAR；

数字控制器子程序

PUSHDS

XORAX,AX

MOVDS,AX

MOVAX,2000H+OFFSETIRQ7

MOVSI,003CH

MOV[SI],AX

MOVAX,2000H+OFFSETIRQ6

MOVSI,0038H

MOVAX,0000H

MOVSI,003EH

MOVSI,003AH

CLI

POPDS

MOVAL,90H

OUT63H,AL

MOVAL,0A4H

OUT43H,AL

MOVAL,2EH

OUT42H,AL

INAL,21H

ANDAL,3FH

OUT21H,AL

MOVSI,OFFSETP3+2

MOVBH,07H

MOVDI,OFFSETP3_16+2

CALLCHANGE

CALLCLEAR_E

MOVAL,80H

OUT00H,AL

MOVBL,01H

MOVSAVEMARK,00H

MOVSAVEADDR,0FFH

AGAIN:

STI

HLT

JMPAGAIN

IRQ6:

MOVAL,10H

OUT61H,AL

MOVCONTROLMARK,AL

MOVSAVEMARK,AL

MOVAL,20H

OUT20H,AL

IRET

IRQ7:

MOVAL,01H

DECBL

JNZFINISH

CALLCY

MOVEK,DX

MOVAX,DX

MOVDI,OFFSETK0_16

INCDI

MOVDX,[DI]

CALLML

MOVAX,ALLK_ALLP

ADDDX,AX

CALLOUT_PUT

MOVDX,OUTPUT

MOVUK,DX

MOVSI,OFFSETUK_1

MOVDI,OFFSETUK_2

MOVBL,07H

L1:

MOVAX,[SI]

MOV[DI],AX

DECSI

DECDI

DECDI

JNZL1

MOVAX,0000H

MOVALLK_ALLP,AX

MOVSI,OFFSETK1_16

MOVDI,OFFSETEKK

MOVCX,0003H

CALLL2

MOVSI,OFFSETP1_16

MOVDI,OFFSETUKK

MOVCX,0103H

MOVBL,TK

FINISH:

L2:

INCSI

MOVDX,[SI]

MOVAX,[DI]

CALLML

DECSI

TESTBYTEPTR[SI],01H

JNZQB

LL:

INCSI

INCDI

MOVAX,ALLK_ALLP

CMPCH,00H

JNZL3

L4:

MOVALLK_ALLP,DX

DECCL

JNZL2

RET

L3:

XCHGDX,AX

SUBDX,AX

JMPL4

QB:

NEGDX

JMPLL

ML:

CMPDX,7FFFH

JAML1

IMULDX

ML1:

PUSHBX

PUSHCX

PUSHAX

SUBDX,7FFFH

MOVBX,DX

MOVCX,AX

POPAX

MOVDX,7FFFH

ADDAX,CX

ADCDX,BX

POPCX

POPBX

CY:

INAL,60H

SUBAL,80H

MOVEKB,AL

CALLSAVEEK

MOVDX,0000H

MOVDH,AL

MOVCL,03H

SARDX,CL

SAVEEK:

MOVAH,AL

MOVDX,OFFSETSAVEBUFF

MOVAL,CONTROLMARK

CMPAL,00H

JZL5

MOVAL,SAVEMARK

CMPAL,01H

MOVAL,SAVEADDR

CMPAL,0FEH

JZL6

INCAL

MOVDL,AL

MOVSAVEADDR,AL

PUSHDI

MOVDI,DX

MOV[DI],AH

POPDI

L5:

MOVAL,AH

L6:

INCSAVEMARK

JMPL5

OUT_PUT:

MOVOUTPUT,DX

TESTDH,80H

JZL7

MOVBX,0F000H

SUBDX,BX

JGL8

MOVDX,0F000H

MOVAL,80H

OUT61H,AL

JMPL9

L7:

MOVBX,0FFFH

JGL10

L8:

MOVDX,OUTPUT

JMPL11

L10:

MOVDX,0FF