1、目錄1緒論.12溫度控制系統的總體結構概況.13系統器件選擇.23.1系統器件選擇.23.2溫度傳感器與A/D轉換器的選擇.23.3顯示接口芯片.23.4 8086微處理器及其體系結構.24系統各部分功能模塊介紹.34.1溫度測量和控制部分.34.2 ADC0809與8255的連接.5 4.3 8086的可編程外設接口.5 4.4 數據顯示部分.6 4.5系統硬件原理圖.75軟件設計.7 5.1系統流程圖.75.2 主程序.75.3 BCD碼轉換子程序.95.4顯示子程序.95.5 溫度值設置子程序.96 結論.117 參考文獻.11基于8086的溫度測控系統設計【摘 要】 本文介紹了一種基于

2、8086微處理器的溫度測控系統，采用溫度傳感器AD590采集溫度數據，用CPU控制溫度值穩定在預設溫度。當溫度低于預設溫度值時系統啟動電加熱器，當這個溫度高于預設溫度值時斷開電加熱器。【關鍵詞】：微處理器 溫度傳感器 A/D轉換器 控制系統1緒論近年來，溫度控制系統不僅在工業設計、工程建設中應用廣泛，而且在人們日常生活中也常常需要用到溫度控制。溫度控制的應用隨處可見，隨著人們生活質量的提高及溫度控制技術的成熟，溫度控制將更好的服務于社會。隨著電子技術的發展，特別是大規模集成電路的產生，給人們帶來了根本性的變化，微型計算機的出現則是給現代工業控制領域帶來了一次新的革命。目前，微處理器8086在工

3、業控制系統諸多領域得到了廣泛的應用，由于它具有較好的穩定性，更快和更準確的元算精度。如今，微機測控系統的發展快，應用也很廣泛，它由于體積小、功能強、性能穩定、價格低廉等優點，使其在工業控制系統等諸多領域得到了極為廣泛的應用。在此基礎上發展起來的智能儀器無論是在測量的準確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、應用功能等方面或在解決測試技術問題的深度及廣度方面都有了巨大的發展，以一種嶄新的面貌展現在人們的面前。2溫度控制系統的總體結構概況溫度信息由溫度傳感器測量并轉換成微安級的電流信號，經過運算放大電路將溫度傳感器輸出的小信號進行跟隨放大，輸入到A/D轉換器（ADC0809）轉換成數字信號輸入主機。數據

4、經過標度轉換后，一方面通過數碼管將溫度顯示出來；另一方面，將該溫度值與設定的溫度值進行比較，調整電加熱爐的開通情況，從而控制溫度。在斷開電加熱器，溫度仍然異常，報警器發出聲音報警，提示采取相應的調整措施。其溫度控制系統的原理框圖如圖2.1所示。電壓跟隨器運算放大電路路 路溫度傳感器A/D轉換器微處理器加熱控制電路報警譯碼顯示圖 2.1 系統原理框圖3系統器件選擇3.1 系統擴展接口的選擇 本次設計采用的是8086微處理器，選擇8255A可編程并行接口作為系統的擴展接口，8255A的通用性強，適應靈活，通過它CPU可直接與外設相連接。3.2溫度傳感器與A/D轉換器的選擇本系統選用溫度傳感器AD5

5、90構成測溫系統。AD590是一種電壓輸入、電流輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍為-55-150，非線性誤差在±0、30，其輸出電流與溫度成正比，溫度每升高1K（K為開爾文溫度），輸出電流就增加1uA。其輸出電流I=(273+T)uA。本設計中串聯電阻的阻值選用10K，所以輸出電壓V+=(2730 + 10T)MV.另外，為滿足系統輸入模擬量進行處理的功能，對其再擴展一片ADC0809，以進行模擬數字量轉化。3.3 顯示接口芯片為滿足本次設計溫度顯示的需要，我們選擇了8279芯片，INTEL8279芯片是一種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，單個芯片就能完成鍵盤鍵入和LED顯示控制兩種

6、功能。3.4 8086微處理器及其體系結構3.4.1 8086CPU的編程結構編程結構：是指從程序員和使用者的角度看到的結構，亦可稱為功能結構。從功能上來看，8086CPU可分為兩部分，即總線接口部件BIU（Bus Interface Unit）和執行部件EU（Execution Unit）。8086CPU的內部功能結構如圖3.1所示:圖3.1 8086/8088CPU內部功能結構圖3.4.2執行部件（EU）功能：負責指令的執行。組成：包括ALU(算術邏輯單元)、通用寄存器組、標志寄存器等，主要進行8位及16位的各種運算。3.4.3總線接口部件（BIU）功能：負責與存儲器及I/O接口之間的數據

7、傳送操作。具體來看，完成取指令送指令隊列，配合執行部件的動作，從內存單元或I/O端口取操作數，或者將操作結果送內存單元或者I/O端口。組成：它由段寄存器（DS、CS、ES、SS）、16位指令指針寄存器IP（指向下一條要取出的指令代碼）、20位地址加法器（用來產生20位地址）、6字節（8088為4字節）指令隊列緩沖器組成。4 系統各部分功能模塊介紹4.1溫度測量和控制部分4.1.1溫度測量部分A/D590是AD公司生產的一種精度和線度較好的雙端集成傳感器，其輸出電流與絕對溫度有關，對于電源電壓從5-10V變化只引起1uA最大電流的變化或1攝氏度等效誤差。圖4.1給出了用于獲得正比于絕對溫度的輸出

8、電流的基本溫度敏感電路。A/D590輸出的電流I=（273+T）uA(T為攝氏溫度)。因此測量的電壓V為（273+T）uA×10K=（2.73+T/100）V，為了將電壓測量出來，又務必使電流I不分流出來。使用電壓跟隨器使其輸出電壓V2等于V 。由于一般電源供應多器件之后，電源是帶雜波的，因此使用穩壓二極管作為穩壓元件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓V1需調至2.73V。差動放大器其輸出V0 為（100K/10K）×(V2-V1)=T/10，如果現在為攝氏28，輸出電壓為2.8V。輸出電壓接A/D轉換器，那么A/D轉換輸出的數字量就和攝氏溫度成線性比例的關系。圖 4.1輸出

9、電流的基本溫度敏感電路4.1.2 溫度控制部分 當PC6為高電平時，三極管導通，繼電器吸合，向加熱系統輸出12V電壓加熱；反之，輸入低電平，三極管截止，繼電器斷開，停止加熱。在圖4.2中，二極管的作用是吸收繼電器斷開時產生的浪涌電壓。圖4.2溫度控制圖4.2 ADC0809與8255的連接模擬輸入通道地址A,B,C直接接地，因此ADC0809只對通道IN0輸入的電壓進行模數轉換。為了減少輸入噪聲其他通道直接接地。ADC0809的數據線D0-D7與8255的PB0-PB7相連接。其片選CS與8086的地址/數據總線AD14相連接。 圖4.3 ADC0809與8255的連接圖4.3 8086的可編

10、程外設接口電路8255的數據口D0-D7與CPU的6根控制線相連接，控制8255A內部的各種操作。控制線RESET用來使8255A復位。CS和地址線A1及A0用于芯片選擇和通道尋址。圖 4.4 8086的可編程外設接口電路圖4.4 數據顯示部分圖4.5 數據顯示圖4.5 系統硬件原理圖圖 4.6系統硬件原理圖5 軟件設計設計的目的是以8086微處理器為控制器，將溫度傳感器輸出的小信號經過放大和低通濾波后，送至A/D轉換器；微控制器實時采集、顯示溫度值（要求以攝氏度顯示），同時系統還應可設定、控制溫度值，使系統工作在設定溫度。 5.1系統流程圖5.2 主程序通過開始界面，顯示提示信息，調用溫度子

11、程序，設置溫度。通過模數轉換器采集A/D值并求其平均值。調用BCD碼轉換子程序將其轉換為十進制溫度值；調用顯示子程序，如果溫度高于實際溫度，就加熱，反之撥動開關關閉，停止加熱。在此過程中，還可以重復設置溫度值。其流程圖如圖5.2所示。N開始系統初始化顯示提示信息調用溫度值設置子程序實際溫度低于給定值PA0=1加熱8255 PC6=1停止加熱8255 PC6=0顯示提示信息調用溫度值設置子程序重新設置溫度并將PA0撥到0 以進行重新調節有鍵按下返回采集A/D值并求其平均值調用BCD碼轉換子程序將其轉換為十進制溫度值調用顯示子程序YYNYN 圖5.2系統流程圖5.3 BCD碼轉換子程序設定溫度為0

12、攝氏度時變換放大電路送出的模擬量為0.0V，此時A/D輸出的數字量為00H；溫度為76.5時變換器送出對應電壓4.98V，此時A/D輸出的數字量為FFH，即每0.3對應1LSB的變化量，對應電壓值為19.5mV。報警溫度設定為76.8，此時，輸出電壓約為5.0V左右。其流程圖如圖5.3所示通過移位得到組合BCD碼BCD碼轉換子程序將采集得到的平均值乘以0.3 轉換為溫度值返回對其進行非壓縮BCD碼乘法調整圖 5.3 BCD碼轉換子程序流程圖5.4 顯示子程序采用動態顯示方式，其流程圖如圖5.4所示。5.5 溫度值設置子程序問了避免加熱溫度過高，在程序設計中加了一條，即設定值不能大于76.8，否

13、則就認為有錯系統報警。其流程圖如圖5.5所示。圖5.5溫度值設置流程圖得到溫度值十位上的數值取出（BL）中的溫度值延時顯示溫度值個位上的數值通過查表指令得到對應的數碼管的斷碼先將十進制溫度值（AL）送到(BL)得到溫度值各位上的數通過查表指令得到對應的數碼管的斷碼溫度值設置子程序鍵入溫度值十位上的數值將它存于DI鍵入溫度值個位上的數值將它存于DI+1將十位上的數值左移四位并與個位上的數值既得溫度值設置溫度大于76將溫度值存于DI+1返回聲音報警并顯示錯誤信息返回顯示溫度值十位上的數值延時返回顯示子程序NY圖 5.4動態顯示方式流程圖6 結論本設計采用的單片機是作為現代工業中最常用的集成芯片。具

14、有體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、易于推廣應用等顯著優點，通過軟件邏輯控制實現對溫度的控制和調節。本文的溫度控制系統，只是單片機廣泛應用于各行各業中的一例。本設計中應用了許多單片機芯片和單片機常用的外部設，單片機芯片如：ADC0809，8255等。單片機外部設備如：溫度檢測元件AD590，鍵盤和顯示系統中的LED顯示器等。該系統的主要優點如下：一、本系統本著簡單可靠的原則完成了設計要求，盡量做到線路簡單，充分利用軟件編程，安裝比較靈活而且價格較低。二、在系統的硬件和軟件設計中，都加有安全設計部分，避免加熱過高造成設備的損壞.在溫度測試的過程中，剛開始的時候有很多東西都不懂，手忙腳亂，慢慢的經過一段時間的理解和