基于8086的温度测控系统设计.docx

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基于8086的温度测控系统设计

基于8086的温度测控系统设计

摘要本文介绍了一种基于8086微处理器的温度测控系统，采用温度传感器AD590采集温度数据，用CPU控制温度值稳定在预设温度。

当温度低于预设温度值时系统启动电加热器，当这个温度高于预设温度值时断开电加热器。

关键词：

微处理器温度传感器A/D转换器控制系统

1温度控制系统的总体结构概况

温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号，经过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行跟随放大，输入到A/D转换器（ADC0809）转换成数字信号输入主机。

数据经过标度转换后，一方面通过数码管将温度显示出来；另一方面，将该温度值与设定的温度值进行比较，调整电加热炉的开通情况，从而控制温度。

在断开电加热器，温度仍然异常，报警器发出声音报警，提示采取相应的调整措施。

其温度控制系统的原理框图如图1-1所示。

图1-1系统原理框图

2系统器件选择

2.1系统扩展接口的选择

本次设计采用的是8086微处理器，选择8255A可编程并行接口作为系统的扩展接口，8255A的通用性强，适应灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。

2.2温度传感器与A\D转换器的选择

本系统选用温度传感器AD590构成测温系统。

AD590是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器，测温范围为0℃~200℃，非线性误差在±1℃，其输出电流与温度成正比，温度没升高1K（K为开尔文温度），输出电流就增加1uA。

其输出电流I=（273+T）uA。

本设计中串联电阻的阻值选用2KΩ，所以输出电压V+=（2730+10T）MV.另外，为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其再扩展一片ADC0809，以进行模拟—数字量转化。

2.3显示接口芯片

为满足本次设计温度显示的需要，我们选择了8279芯片，INTEL8279芯片是一种通用的可编程的键盘、显示接口器件，单个芯片就能完成键盘键入和LED显示控制两种功能。

备注：

系统硬件接线应尽量以插接形式连接，这样便于多用途使用和故障的检查和排除。

2.48086微处理器及其体系结构

2.4.18086CPU的编程结构

编程结构：

是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。

从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）和执行部件EU（ExecutionUnit）。

8086CPU的内部功能结构如图2－1所示:

图2-18086/8088CPU内部功能结构图

2.4.2执行部件（EU）

功能：

负责指令的执行。

组成：

包括①ALU（算术逻辑单元）、②通用寄存器组和③标志寄存器等，主要进行8位及16位的各种运算。

2.4.3总线接口部件（BIU）

功能：

负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。

具体来看，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。

组成：

它由①段寄存器（DS、CS、ES、SS）、②16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码）、③20位地址加法器（用来产生20位地址）和④6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。

3系统各部分功能模块介绍

3.1温度测量和控制部分

3.1.1温度测量部分

A\D590是AD公司生产的一种精度和线度较好的双端集成传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V变化只引起1uA最大电流的变化或1摄氏度等效误差。

图4-1给出了用于获得正比于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路。

A\D590输出的电流I=（273+T）uA（T为摄氏温度）。

因此测量的电压V为（273+T）uA×10K=（2.73+T/100）V，为了将电压测量出来，又务必使电流I不分流出来。

使用电压跟随器使其输出电压V2等于V。

由于一般电源供应多器件之后，电源是带杂波的，因此使用稳压二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调至2.73V。

差动放大器其输出V0为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28℃，输出电压为2.8V。

输出电压接A\D转换器，那么A\D转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例的关系。

图3-1输出电流的基本温度敏感电路

3.1.2温度控制部分

当PC6为高电平时，三极管导通，继电器吸合，向加热系统输出12V电压加热；反之，输入低电平，三极管截止，继电器断开，停止加热。

在图3-2中，二极管的作用是吸收继电器端开时产生的浪涌电压。

图3-2温度控制图

3.2ADC0809与8255的连接

模拟输入通道地址A,B,C直接接地，因此ADC0809只对通道IN0输入的电压进行模数转换。

为了减少输入噪声其他通道直接接地。

ADC0809的数据线D0-D7与8255的PB0-PB7相连接。

其片选CS与8086的地址/数据总线AD14相连接。

图3-3ADC0809与8255的连接图

3.38086的可编程外设接口电路

8255的数据口D0-D7与CPU的6根控制线相连接，控制8255A内部的各种操作。

控制线RESET用来使8255A复位。

CS和地址线A1及A0用于芯片选择和通道寻址。

图3-48086的可编程外设接口电路图

3.4数据显示部分

图3-4数据显示图

3.5系统硬件原理图

图3-5系统硬件原理图

4软件设计

设计的目的是以8086微处理器为控制器，将温度传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后，送至A/D转换器；微控制器实时采集、显示温度值（要求以摄氏度显示），同时系统还应可设定、控制温度值，使系统工作在设定温度

5系统流程图

5.1主程序

通过开始界面，显示提示信息，调用温度子程序，设置温度。

通过模数转换器采集A\D值并求其平均值。

调用BCD码转换子程序将其转换为十进制温度值；调用显示子程序，如果温度高于实际温度，就加热，反之拨动开关关闭，停止加热。

在此过程中，还可以重复设置温度值。

其流程图如图5-1所示。

图5-1系统流程图

5.2BCD码转换子程序

设定温度为0摄氏度时变换放大电路送出的模拟量为0.0V，此时A/D输出的数字量为00H；温度为76.5℃时变换器送出对应电压4.98V，此时A/D输出的数字量为FFH，即每0.3℃对应1LSB的变化量，对应电压值为19.5mV。

报警温度设定为76.8℃，此时，输出电压约为5.0V左右。

其流程图如图5-2所示。

图5-2BCD码转换子程序流程图

5.3显示子程序

采用动态显示方式，其流程图如图5-3所示。

5.4温度值设置子程序

问了避免加热温度过高，在程序设计中加了一条，即设定值不能大于76.8℃，否则就认为有错系统报警。

其流程图如图5-4所示。

图5-4温度值设置子程序流程图

6系统调试

通过前一部分的介绍说明，我们对系统的工作情况有了大体的了解。

为了进一步了解系统的工作过程，这里介绍一下系统调试过程及调试过程中出现的一些具体的问题。

我们的实验调试软件运行于DOC环境下，其步骤如下：

一、根据硬件图和原理图连接好线路。

二、在PC机上敲入程序，并对其进行的查错，编译，连接，最后生成可执行文件。

三、接上电源，敲入可执行文件的文件名，系统就开始了工作过程。

1）这是DOC屏幕上会出现的一些提示信息，如

’ENTERANYKEYTOBEGIN!

’

’***LETPA0=0TOADJUSTTHETEMPERATUREVALUE!

***’

’***LETPA0=1TOINPUTA

NEWTEMPERATUREVALUE!

***’

这里后两条只作注释用。

2）然后敲任意一个键，系统就开始进行温度测量和显示，屏幕上就会显示

’INPUTTHETEMPERATURE：

’

在这一条信息之后敲入一温度值。

注意这里敲入的温度值不能大于76摄氏度，否则屏幕将会显示’INPUTVALUEERROR!

’并返回DOC。

（以后重新设定温度时也是如此）

3）在正常情况下，敲入设定温度后系统就开始进行控制调节，当实际温度小鱼设定值时，系统就开始进行加热，如果不加改变，它就会加热一直稳定到设定的温度值；如果这是想重新设置一温度，只要把8255的PA0读取拨动开关拨到1，屏幕上就会显示：

‘INPUTANEWTEMPERATURE:

’

这里又得注意一下，在敲入一个新的设定温度之前，得先把PA0读取拨动开关拨到0，否则，在敲完设定温度之后，屏幕上又会显示同样一条信息。

因为它是根据PA0是0还是1来决定是去重新输入设定温度还是去调节温度。

如果不先把PA0拨为0，它就是一直输入却不进行调节。

另外，这里温度值的设定的次数没有限制。

7结论

本设计采用的单片机是作为现代工业中最常用的集成芯片。

具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、易于推广应用等显著优点，通过软件逻辑控制实现对温度的控制和调节。

本文的温度控制系统，只是单片机广泛应用于各行各业中的一例。

本设计中应用了许多单片机芯片和单片机常用的外部设，单片机芯片如：

ADC0809，8255等。

单片机外部设备如：

温度检测元件AD590，键盘和显示系统中的LED显示器等。

该系统的主要优点如下：

一、本系统本着简单可靠的原则完成了设计要求，尽量做到线路简单，充分利用软件编程，安装比较灵活而且价格较低。

二、在系统的硬件和软件设计中，都加有安全设计部分，避免加热过高造成设备的损坏。

同时，该系统在测量过程中会带来系统误差。