1、 微機接口技術課程設計說明書課程名稱： 數字溫度計電路設計與調試 學 院： 機 械 工 程 學 院 專 業： 機械設計制造及其自動化 組 員： 指導老師： 陳志平 趙駱偉 孔 敏 日 期： 2011年5月20日 目 錄1課程設計任務書3 2說明書正文52.1 前 言52.2 現 狀62.3 任務分析與方案設計 72.4 系統電路原理圖102.5元器件參數選擇及清單 142.6 電路的調試153. 心得體會 174. 參考文獻 185. 附錄 191課程設計任務書1.1 任務要求 在Dais實驗臺基礎上設計并調試一個外接口電路，能夠測量和顯示所測量（依具體題目定）的值，且具有一定的控制功能，編程

2、并調試完成整個開發系統。每組一題，分別由34位同學合作完成。1.2 主要技術要求1） 測溫題要求溫度測量：0攝氏度+100攝氏度； 電機轉速題要求：01500r/min；稱重題要求：自行設定。 2） 顯示精度：0.1g1.3 主要完成任務 1、查找相關資料，確定課程設計方案； 2、微機接口電路硬件的焊接、裝配、逐步排除故障及調試； 3、用Protel2004繪制微機最小系統配置原理圖； 4、用Protel2004繪制相關項目的接口原理圖； 5、編寫有關項目的程序，并進行調試； 6、按照相關項目內容要求，上機進行聯調； 7、編寫課程設計報告。1.4提交成果 1).課程設計說明書一本。（電子文檔和

3、打印稿各一份） 要求：內容完整，圖表完備，條理清晰，分析有據，計算精確。所附電路圖布局合理，清晰完備，圖形和符號要規范。 2). 所用元器件清單。 3). 電路實體一套。要求：該電路實體必須是經過自己安裝調試通過并達到性能指標要求的電路實體。1.5 時間按排4.23晚：布置任務與接口電路只是授課4.245.05：查找相關資料，初擬總體方案；討論確定總方案；上級熟悉 Protel2004 軟件；微機最小系統配置原理圖，相關接口電路圖設計；借領工具，分發參考資料、PCB板及相關元器件。5.065.16：接口 電路PCB板焊接、裝配、調試；各項目相關程序設計、編寫及調試；軟硬件聯合調試。5.175.

4、19： 編寫課程設計說明書；答辯及驗收課程設計成果；歸還所借工具，上交課程設計成果。5.205.21 ：提交修改后的最終報告及成果。1.6 注意事項 1、 按時上下機，嚴禁玩游戲，注意公共衛生。 2、 愛護實驗室內一切實驗設施，違者按零分計。 3、 愛護借用的工具，丟失工具者按原價賠償。故意損壞工具者按零分計，并原價賠償。 4、 注意安全。下課時關閉總閘與空調，拔掉電烙鐵，關好門窗。 5、 不準用實驗桌上亂寫亂畫，否則按零分計。筆在2說明書正文2.1 前 言從晶體管、集成電路，到超大規模集成電路，日新月異的微電子技術是計算機技術飛速發展的基礎。計算機的發展，加快了信息技術革命，使人類進入信息時

5、代。多媒體計算機技術的應用，實現了文字、數據、圖形、圖像、動畫、音響的再現和傳輸；國際互聯網(Internet)把世界聯成一體，形成信息高速公路，令人真正感到天涯咫尺。以半導體集成電路為中心的微電子技術的進步，使計算機向著微型、高性能、低成本的方向迅猛發展。至今，集成電路已發展到第四代，即超大規模集成電路(VLSI)。今天的微處理器，不僅CPU，而且連同存儲器、輸入/輸出接口等電路也做在同一塊硅片上。微處理器的飛速發展使微機高度微型化、快速化、大容量化和低成本化，單臺微機的性能已達到中型機以上水平。微型計算機軟硬件不斷翻新，但工作原理基本上沒變，通過學習微機的工作原理、CPU結構和功能、各種尋

6、址方式和微機的指令系統、匯編語言程序設計、中斷的工作原理及處理方法和接口技術，以期能在理論上及實踐上掌握和應用微型計算機的主要技術。微機原理是一門專業基礎課程，它的主要內容包括微型計算機體系結構、8086微處理器和指令系統、匯編語言設計以及微型計算機各個組成部分介紹等內容。要求學生對微機原理中的基本概念有較深入的了解，能夠系統地掌握微型計算機的結構、8086微處理器和指令系統、匯編語言程序設計方法、微機系統的接口電路設計及編程方法等，并具有綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力本次溫度測量控制程序設計采用匯編語言程序編寫，要求設計者具備微機原理的理論知識和實踐能力。微機原理和接口技術是一門實

7、踐性強的學科，不但要求有較高的理論水平，而且還要求有實際的動手能力。本課程設計的主要目的是提高實踐能力，包括提高匯編等語言的編程能力及對接口等硬件的理解分析能力和設計接口電路的能力，在進行課程設計的過程中，通過讓學生體驗自己分析解決問題，從而幫助學生系統地掌握微機原理的接口技術的相關知識。程序使用Dais實驗臺進行模擬，包括程序輸入、調試、運行，最后進行結果分析，驗證程序的正確性。  學習微機原理與應用的理論知識后，通過本次課程設計加深對它的理解和掌握。在設計過程中，廣泛查閱各種所需的資料，通過實踐來加深和鞏固理論，同時將自己對這門技術的理解應用在設計當中，提高實踐水平和綜

8、合能力。2.2 現 狀隨著企業生產規模的逐漸擴大，對生產過程的自動化程度要求越來越高，系統控制在向著更加復雜，可靠性及精確性要求更高的方向發展。這就要求必須有更加先進的控制系統與之相適應。微型計算機自出現以來，便以其集中度高、功能強、體積小、功耗低、價格廉、靈活方便等一系列優點，廣泛應用于國防、航空航天、海洋、地質、氣候、教育、經濟、日常生活的各個領域，并發揮著巨大的作用。隨著自動控制理論和計算機應用技術的發展，生產過程將進一步微機化、規范化和科學化，使各生產只能管理部門能夠利用計算機終端通過電話線或光纖通訊電路與微機控制系統聯網，隨著從公用數據庫中了解分析生產情況，以便對下一步的生產和技術改

9、造進行決策，有利于提高生產率和產品質量。本課題中，可以實時監控到環境中的溫度，并以溫度控制電機速度，既能了解分析情況，又能完成生產的自動化。2.3 任務分析與方案設計任務分析熱敏電阻溫度測量控制電機原理是通過給熱敏傳感器一個溫度，該傳感器發生變化，從而使電阻或電容等參數發生變化， 傳出到A/D轉換芯片。轉換成便于處理的數字信號輸出到CPU運算控制。CPU根據程序將這種結果輸出到顯示器。直至顯示這種結果。利用實驗系統上的0809作為 A/D 轉換器， 實驗系統上的電位器提供模擬量輸 入，編制程序，將模擬量轉換成數字，通過數碼管顯示出來。再根據數碼管顯示。具體的分工：傅巧珍負責軟件的編程工作，車曉

10、東、包帥、柴杰負責硬件的焊接和調試，最后一起聯機調試。方案設計(1)用熱敏電阻測溫度的方法，通過熱敏電阻測得溫度。(2)將其轉化為電壓值，再由電壓值轉化成 LED 燈的顯示值。(3)其中根據 LED 燈的值來判斷個狀態的顯示值。傳感器CPULED燈2.4系統設計與開發（1）接口電路設計 輸入接口電路的功能是將傳感器輸出的電信號經過必要的轉換或信號放大與處理，使之符合微機控制系統要求。接口電路的組成與傳感器輸出測量信號的形式有關，與微機處理系統功能要求有關，因此可根據輸出信號的形式和系統的功能要求決定接口電路的類型1、傳感器激勵電源電路由U1、D1、R1、R2、R3、C1、RW1組成產生穩定的電

11、壓源，即傳感器工作電壓。熱敏電阻傳感器在工作時，希望它只跟測試溫度發生對應關系。但現實中，熱敏電阻傳感器的激勵電源引起的微小變化將嚴重影響測試的精度，必須要專用的穩壓源供電。在電路中R1、D1、C1為運算放大器同相輸入端提供穩定的基準參考電壓，輸出電壓經R2、RW1、R3分壓，經RW1可調端反饋到運算放大器的反相輸入端，這樣調整RW1就能輸出穩定的設定電壓值。2、傳感器接口電路傳感器接口是連接傳感器與放大器的端口，電路由R4、R5、R6、RW2、C2、Q1組成。熱敏電阻傳感器在溫度變化場下將產生電阻率的變化，為獲得對應的電壓值，將熱敏電阻傳感器RD-A設計放置在Q基極的上偏置；與下偏置RW2、

12、R4、C2（C2為旁路電容）共同組成Q1基極的偏置電路，調整RW2就能改變基極電壓的起始點，上偏置熱敏電阻傳感器隨著溫度的變化其阻值也跟著變化，進而改變了基極Ib的大小，由于Q1的放大作用將發射電流Ie放大，流經R6時產生隨溫度變化的對應電壓值。3、跟隨器其功能是輸入輸出阻抗和放大電流的作用。4、十倍放大器將電路中的R7、R8、R9阻值設計為10K歐姆，這樣運算放大器將組成十倍的反相運算放大器，RW3為調整U3的共模抑制電壓，調整時，使U3的同相輸入端、反相輸入端的輸入為零（即2、3端接地），調整RW3使U3的6腳輸出為零。5、可謂反相器電路中R10、R12、RW5、R11組成可調反相放大器，

13、調整RW5就能微調U4放大倍數，RW4為調整U4的共模抑制電壓值大小。6、信號輸出接口由RW6、R13、C3、JP1組成信號輸出接口電路。調整RW6就能改變輸出電壓大小，這樣能確保在最大量程時，輸出電壓不超過5V。7、A/D轉換程序設計A/D轉換程序主要由三大塊組成：（1）A/D轉換器啟動程序；（2）查詢等待轉換結束程序（3）讀取轉換結果程序A/D轉換程序設計常采用三種方式：1、查詢方式2、延時方式3、中斷方式1.查詢方式利用程序查詢結果信號EOC是否到，若EOC為高電平，說明轉換結束，可讀出轉換結果。2.延時方式延時方式是利用延時程序等待轉換結束。3中斷方式中斷方式是利用轉換結束信號發出中斷

14、申請，中斷響應后在中斷服務程序中處理轉換結果。（1）電路原理圖如圖分別是熱敏電阻測溫放大電路（圖1），微機最小模式系統配置原理圖（圖2） 圖1熱敏電阻測溫放大接口電路原理圖 圖2 微機8086最小模式系統配置 (2)軟件設計開發開始給LED燈賦予初始值 將LED中值顯示出來傳入溫度值A/D轉換，通過線性關系通過轉換成與真實溫度一樣的值顯示出來將該值的低四位存入BUF+5，將高四位存入BUF+4BUF+O的值為2該值是否大于50？ 是 否 BUF+0的值為3該值是否大于80？ 是 否 BUF+0值為1流程圖講解首先是初始化一下，自己給 LED 燈一個初始的 6 位數可以是 000000，然后 通

15、過子程序 BCD 查表顯示出來，再返回來從外界測的一個溫度，輸入溫度值， 通過一個線性關系 T=a*U+b，51*U=AL，AL 為最終顯示，要是最終顯示等于， 即 T=11/10*AL+16，將轉換后的 T 值的高四位和低四位分別放入 LED 燈的最后兩 位，然后比較其大小，LED 第一盞燈表示的是狀態燈，溫度值大于 80 的時候狀 態為 3，當大于 50 小于 80時狀態為 2，小于50時的狀態為1.其狀態值存入BUF+0位中。2.5 元器件參數選擇及清單名稱型號數量單價/元電阻1K20.015.1K20.017.5K10.0110K60.01100K10.01500K10.01可變電阻2

16、K10.585K10.5810K40.58集成芯片LM741CN42電容1µF20.080.33µF10.08穩壓二極管6.8V10.18單電源：+12V,+5V 分辨率：8位顯示精度：0.1轉換時間：取決于時鐘頻率2.6 軟硬件調試硬件調試電路板焊接完成后，連線接通電路板，用萬用表測電路板輸出端的電壓，先順時針緩慢調整電位器RW6，這時萬用表的電壓讀數會隨著RW6的變化而發生遞減（遞增）的變化，當停止調整RW6時如果讀數繼續跳動而不會停止，說明焊接上可能出現虛焊或者元器件沒焊牢。如果讀數停止跳動，當繼續旋轉電位器RW6，電壓繼續發生變化，通過電位器RW6的順時針或逆時針的

17、旋轉，如果萬用表中電壓的讀數能夠從正直遞減到零（從負值遞增到零），說明硬件調試成功。軟件調試設計的程序是使用匯編語言編寫的。程序完成后就可以對它進行編譯和執行，如果發現有錯誤，則返回程序中修改，完成后再次編譯和執行，就這樣周而復始的重復進行，直到沒有出現編譯錯誤之后就可以運行了。運行的時候也有問題出現。例如程序的結構有問題，對于寄存器的使用不合理，或對于寄存器的重復使用導致數據混亂，循環不能正常的結束等問題。要解決這些問題就要對匯編用深入的理解，畫清楚流程圖，使用結構簡單的循環，分布編寫程序，同時注意對程序的注釋可以減少問題。對于寄存器的使用問題可以才用入棧出棧來保存部分寄存器的值來安排寄存器

18、的使用。對于循環，注意結束循環的條件，避免在程序中產生無限循環的情況，無限循環顯示的除外。對于一些寄存器的隱含用法要引起注意，對于控制端口地址的寫入，數據的輸出，都有特定的寄存器提供使用。但請切記，工作臺要適當的關機，以免燒壞一些元件。聯合調試聯機運行時，數字溫度計并不能得到預期效果，LED只是顯示了一個數字，不能根據溫度的變化轉換成不同的數字，經檢查，問題出在編寫的程序上。需要重新轉到程序開始處運行，重新讀取模擬量才能進行轉換。另外,在調試時發現出現的溫度與寄存中的數據不同，顯然在程序中受到了改變，需要在程序中保存寄存中的溫度值，不使其受到循環移位的影響。調試結果用溫度傳感器，測量熱水的溫度

19、，隨溫度的變化，LED顯示管顯示的數字隨之改變。在開始時，會看到數字不斷變大，經過一段時間后，溫度會一個較為穩定的數字左右變換。 3心得體會 第一次做課程設計，遇到的麻煩可想而知。 首先是用 Protel2004 畫電路圖。居然是英語版的軟件，對我們機械學子來說那是多么痛苦啊。只能翻出牛津字典，和小組成員共同努力克服困難，畫出電路圖。 接下來是電路板的焊接，有之間焊接音響電路板的經驗，這次的焊接沒有遇到什么困難。在零件、工件齊全的前提下，很快的完成了電路版的焊接。但是由于粗心，還是出現了點小問題。還好不是很大的問題。真的要細心啊不管做什么事情?？赡苡袝r候一個小問題就能造成很嚴重的后果。我做的主

20、要是硬件部分，手活比較細。最難得還數匯編程序，班花除了很大的力。負責硬件部分讓我增強了自己的動手能力和動腦能力。在幫助班花編成的過程中遇到各種困難，但是這更加激發了我學習匯編程序的熱情，使我有更多的興趣去學習微機原理和其他程序的匯編。通過對這程序的制作，使我對匯編語言的基本知識的使用更加熟練，同時也增加了我對匯編語言的一些認識，在作業完成過程中通過和同學的交流，也增加了合作的技巧。通過查閱以下資料也學到了一些課本上沒有的東西，拓寬了自己的知識面，增加了學好匯編語言的信心。通過這次的課程設計，我明白了，要做好一個課題，需要我們的耐心，細心，好奇心，更需要恒心。課程設計的順利完成少不了我們小組的默

21、契合作。同時也知道了該如何學以致用。課后的整理對課程設計是非常重要也是必不可少的，特別是畫原理圖等方面要花一定功夫。在設計制作的過程中，我們發現：實踐出真知、應用是王道。書本的知識畢竟是死的。只有通過我們的雙手把它呈現在世人面前，才是真正有價值的，才能真正檢驗我們是否理解了老師所講的內容。通過本次“優生免考”課程設計，我們兩個人真切的體會到了其中的真諦。我們在學習了課程中基本的軟件及實驗后，通過自己的設計理念，將自己心目中理想的臺燈設計出來，供人們使用這是一件極其有意義的事情。對于工科學生來說，理論并不是十分重要的。我認為中國的工科教育應該向日本學習。這即是時代所需，又是迫不得已。21世紀的創

22、新特點之一是周期性更短，所以，工科生沒有必要將時間花在研究它是怎么來的，而應該關注它是怎么用的。同時，我們的教育模式不會培養出理論大家，應用是唯一的出路。最后就是感謝指導老師在我們課程設計過程中對我們的幫組，讓我們更快的完成了任務。 4參考文獻1微機原理與接口技術（第2版）彭虎 周佩玲 傅忠謙 編著 電子工業出版社2微機原理與接口技術學習指導（第2版）彭虎 周佩玲 傅忠謙 編著 電子工業出版社3微機原理與接口技術課程設計 李國棟 汪新中 陸志平 周盛華 編著 浙江大學出版社5附錄51程序設計清單及注釋CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE ORG

23、 3390H ；初始程序H5: JMP STARTZXK EQU 0FFDCH ；字形口地址ZWK EQU 0FFDDH ；字位口地址LED DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HBUF DB ?,?,?,?,?,?ADPORT EQU 0FFE0HSTART : MOV BUF,00H MOV BUF+1,00H MOV BUF+2,00H MOV BUF+3,00H MOV BUF+4,00H MOV BUF+5,00HP5: MOV AL

24、,00H ;選擇IN0端口 MOV DX,ADPORT OUT DX,AL CALL DIS ;調用子程序DIS;- MOV DX,ADPORT IN AL,DX MOV DX,0FFE4H NOT AL OUT DX,AL NOT AL;- MOV DX,ADPORT IN AL,DX ;取AD轉換后得到的數據到AL MOV BL,3 DIV BL MOV BL,1 ；將AL中的值除BL中的值 MUL BL ;將AL中的值乘BL中的值 ADD AL,16 CALL ADS JMP P5ADS: MOV CL,AL ;將AL中的值存入CL PUSH CX ;CX進棧 MOV AH,AL ;將AL中的次低位和最低位各放入BUF+4和BUF+5 AND AL,0FH ;將AL中高四位清零 MOV BUF+5,AL ;將AL中的值放入BUF+5 AND AH,0F0H ;將AH中的低四位清零 M