1、设计10:烘箱温度控制系统硬件设计设计内容：在烘箱内部装有一个 1000W的电加热丝和一个 PT100钳热敏电阻温度传感器，用8088CPU设计一个温度控制器，对烘箱温度(室温 -100度)进行控制。要求系统可 对控制温度进行设置(键盘)，对当前温度进行显示(LED显示器)(设已知PT100的温度系 数为0.01 Q/度)。设计要求：画出电路原理图，说明工作原理，编写相应程序，其控制为简单控制，即当温度超过设定温度 0.5度时停止加热，当低于设定温度0.5度时开始加热。设计过程：(1)查资料了解8088CPU总线的形成原理(AR DB CB),存储器扩展方法(2)温度信号调理电路设计(2) A
2、DC0809工作原理及接口电路的设计方法(3)原理图设计，用 PROTE画出原理图(4)软件设计(5)写出设计报告设计报告内容要求：(1)设计题目及设计要求(2)设计说明(3)原理图(4)软件流程说明基于8088微处理器的烘箱温度测控系统设计摘要本文介绍了一种基于8088微处理器的烘箱温度控制系统，采用PT100钳热敏电阻温度传感器采集温度数据，用CPU控制温度值稳定在预设温度。当温度低于预设温度值 0.5度时系统启动电加热丝， 当这个温度高于预设温度值0.5度时断开电加热丝。系统操作简便、自动化程度高、扩展方便且具有良好的人机交互的能力。可应用在一些精度要求不太高的系统中为了降低整个系统的成
3、本，在满足性能的要求下，选择低成本器件，简化系统设计。关键词：微处理器温度传感器 A/D转换器控制系统第一部分 设计题目及设计要求设计内容：在烘箱内部装有一个1000W的电加热丝和一个PT100铝热敏电阻温 度传感器，用8088CPU设计一个温度控制器，对烘箱温度（室温-100度）进行 控制。要求系统可对控制温度进行设置（键盘），对当前温度进行显示（LED显 示器）（设已知PT100的温度系数为0.01 C/度）。第二部分设计总体方案本系统是以8088微处理器为核心，是一个典型的温度闭环控制系统，需要 完成的功能是温度的设定、温度的采集与显示以及温度的自动控制等。系统采用 最简单的开关通断控制
4、方式，即当烘箱温度大于设置值0.5度时断开加热电阻丝， 当温度低于设定值0.5度值时接通电阻丝开始加热，从而保持恒温控制。根据设计的要求，可将系统分为如下几个子模块：温度检测模块，AD转换模块，键盘输入模块，温度显示模块，温度调理模块，接口扩展模块。由于本系统需要的接口较多，我们使用了两片可编程并行接口8255以提高系统的工作效率。第一片8255用于连接AD转换模块，温度显示模块和温度调 理模块。第二片8255专门用于连接矩形键盘输入模块。系统原理图如图所示：设计一种可控制的温度加热系统，实现温度的上升或下降。其中，温度的传感和放大部分通过PT100热敏电阻温度传感器和运算放大器来实现温度的检
5、测，通过给加热系统通断电来实现。 当需要加热时，8255的PC6 输出高电平；当需要降温时，8255的PC6输出低电平，关闭加热系统，让加热 器自然冷却而起到降温效果。加热或降温的控制信号通过8255的PA0读取拨动开关的状态来实现 第三部分子模块介绍3.1温度检测模块本系统的温度检测的设计是以 PT100热敏电阻为检测元件的，PT100铝电阻温度 传感器，0 c时电阻值为100Q,精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低 温区（-200C650C）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温， 而且被制成各种标准温度计。由于其电阻值小，灵敏度高，所以引线的阻值不能 忽略不计，采用三线式接法
6、可消除引线线路电阻带来的测量误差，原理如下： PT100引出的三根导线截面积和长度均相同（即U=r2=r3）,测量铝电阻的电路一 般是不平衡电桥，铝电阻（Rpt100）作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根 （r1） 接到电桥的电源端，其余两根（r2、r3）分别接到铝电阻所在的桥臂及与其相邻的 桥臂上，这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻，电桥处于平衡状态，引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。探头长度L-50. 10肆 150. 20012 .单位：mm2呼引线长度即M 00当 R x 附+/2+启)=R2x ( Rpt10O+r2+r1)电桥平衡，U=0当RptlQO受温变化后电桥不平衡，U
7、知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输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线性电路原理图如图3-2所示。3.2AD转换模块比例的关系。一数转换的ADC0809是采样分辨率为 8位的、以逐次逼近原理进行模器件。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。ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使 ALE=1 ,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC
8、输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为局电平，指示 A/D转换结束，结果 数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当 OE输入高电平 时，输 出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。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与第一片8255的PB0-PB7相连接，其EOC接在PC0上，ALE和START 接在PC5上，片选信号接在PC6上。4 PAp0WgDlDQHGNDS比卬0-12 34567 Opppppppp PWKA0AI RESET
9、 屈PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7POOPC1PC2PC3PC4PC5PPC7PA2O PA3-和39 PAi. 白oQtdqaov CQ-aav CLKTESTSSOiHAQSlJAN/MXALEQSOHLDAS2I0/MHOLDS1DTWRA-OCSO/DENRDclFPA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2际PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5器ET 叵警助Fa18 36a17 3716D7/a15 39a14 2a13 3All 5?8088A19B6A18B5A1754A16S31411in dpq1U , 1 H A15A14
10、A13A12 AllA10A9A84.4数据显示部分图4-54.1.2温度调理模块当第一片8255的PC7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4-中，二极管的作用是吸收继电器端开时产生的浪涌电压。图4-24.5系统硬件原理图图4-6第五章系统工作原理及软件设计、系统工作原理(1)温度测量显示部分温度通过PT100温度传感，将温度变化量转换成电压值变化量，经过 OP07一级跟随后输入到电压放大电路，放大后的信号输入到 A/D转换器将模拟信号 转换成数字信号，然后将该数字信号通过编程转化为十进制 BCD码，并送
11、到数 码管进行温度值的显示。(2)温度控制部分温度的上升或下降，通过给加热系统通断电来实现。当需要加热时，第一片8255的PC7输出高电平，启动加热系统。当需要降温时，8255的PC7输出地电平，关闭加热系统。二、系统软件设计本设计的目的是以8088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。 三、系统流程图1、主程序通过开始界面，显示提示信息，调用温度输入子程序，设置温度。通过模数 转换器采集AD值并求其平均值。调用BCD码转换子程序将其转换为十
12、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。具流程图如图5-1所示。图5-12、BC则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100c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03c对应1LSB的变化量，对应电压值为19.5mV。其流程图如图5-2所示。图5-23 .显示子程序采用动态显示方式，其流程图如图 5-3所示。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 C,否则就认为有错系统报警。其流程图如图
13、5-4所示。显示子程序温度值设置子程序图5-3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
14、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。通过这半年多的学习，毕业设计终于顺利完成了。期间发现了自己的很多不足，专业知识存在诸多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏， 理论联系实际的 能力还急需提高。尽管如此，我们的毕业设计指导老师周秋茜老师仍然在百忙中 抽出时间，耐心的指导我们，为我们提供参考资料，给我们查缺补漏，使我们少 走了许多弯路，让我感受到了周老师对学生的那种诲人不倦的精神，毕业设计才得以顺利完成。请允许我向你们致意崇高的敬意，感谢周老师！同时，也非常感谢我们同意课题组的成员在设计中给予我的帮助和
15、支持。参考文献1戴梅萼 微型计算机技术及应用2007清华大学出版社2武锋 单片机应用系统设计-系统配置与接口技术1998.8北京航空 航天大学出版社3何克忠计算机控制系统2002清华大学出版社4朱善君 汇编语言程序设计1998.3清华大学出版社5颜永军 protel99电路设计与应用2001.1国防工业出版社Z82551A EQU 0000HZ82551B EQU 0001HZ82551C EQU 0002HZ82551D EQU 0003HZ82552A EQU 0004HZ82552B EQU 0005HZ82552C EQU 0006HZ82552D EQU 0007HDATA1DB 1
16、6 DUP附录程序;定义第一片8255地址;定义第二片8255地址DATA SEGMENTMESS DB 10,13, INPUT THE TEMPERRATURE VALUE: , SLED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,07H,7FH,6FH,77HKEY DB 77H,7BH,7DH,7EH,B7H,BBH,BDH,BEH,D7H,DBHDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATA, ES:DATA, SS:STACKSTART:MOV AX,DATA;段寄存器初始化MOV DS,AXMOV ES,AXMOV AH,09
17、H;显示提示信息MOV DX,OFFSET MESSINT 21HCALL input;输入设置的温度值存data1DI+2COLLECT: CALL INIT_82551 初始化第一片 8255MOV CX,8;共采集8次MOV BX,0;BX作温度累加器AGAIN: MOV AL,00100000BMOV DX,Z82551C;OUT DX,AL ;PC5与ALE相连，送一个高电平MOV AL, 00HOUT DX, AL;送 START 下降沿CALL delay;调用延时信号等待转换完成WAIT1:IN AL,DXAND AL,10000000BJZ WAIT1OUT DX,11000
18、000BMOV DX,Z82551BIN AL,DXCBWAND AX,00FFHADD BX,AXLOOP AGAINMOV AX,BXSHR AX,1SHR AX,1SHR AX,1CALL changetoBCDCALL DISMOV BL,DI+2MOV AL,DI+3CMP AL,BLJB UPJZ DOWN;读EOC状态;若转换完成送高电平给OE;从8 口读8位二进制码;将AL扩展为AX;AX中为8次采样值的平均值;转化为十进制的温度值;取输入值;取实际值;实际值与输入值比较;小则加热;大则停止加热UP: MOV AL,10000000BMOV DX,Z82551cOUT DX,A
19、LJMP COLLECTDOWN: MOV AL,00000000BMOV DX,Z82551cOUT DX,ALJMP COLLECTdelay: PROC NEARPUSH CXMOV CX,0F00HLOOP $POP CXRET;温度设置子程序C口高四位输出，低四位输入;使各行线为0;读列线;保留低四位Delay ENDPInput: PROC NEARMOV AL,10000001B;方式 0OUT Z82552D,ALMOV AL,0OUT Z82552C,ALWAIT2: IN AL,Z82552CAND AL,0FHCMP AL,0FHJZ WAIT2;全一表示无按下，继续循环
20、扫描MOV AH,AL；保存列值MOV AL,10001000B;方式0, C 口高四位输入，低四位输 ；出OUT Z82552D,AL;反转输入输出方向AL,10000001BMOV AL,AHOUT Z82552C,ALIN AL,Z82552CAND AL,0F0HOR AL,AHLEA BX,KEYBBB: CMP AL,BXJNZ AAASUB BX,OFFSETMOV DI,OFFSETMOV DI,BLMOV CH,BLMOV;把列值反向输出到列线;读入行线状态;保留高四位;组合行列值;键码首地址送BL;与键码比较KEYDATA1;第一位键值存DI;第一位键值存CH;各行线为0;
21、读列线OUT Z82552D,ALMOV AL,0OUT Z82552C,ALWAIT3: IN AL,Z82552CAND AL,0FHCMP AL,0FHJZ WAIT3MOV AH,ALMOV AL,10001000BOUT Z82552D,ALMOV AL,AHOUT Z82552C,ALIN AL,Z82552CAND AL,0F0HOR AL,AHLEA BX,KEYDDDD:CMP AL,BXJNZ CCCCSUB BX,OFFSET KEYMOV DI+1,BL;第二位键值存DI+1MOV CL,BL;第二位键值存CLAND CH,0FHRCL CH,1RCL CH,1RCL
22、CH,1RCL CH,1AND CL,0FHOR CL,CHMOV DI+2,CLAAAA:INC BXJMP BBBBCCCC:INC BXJMP DDDDRETInput ENDPChanggetoBCD: PROC NEARMOV BL,5DIV BLLEA DI,DATA1MOV BL,AH;的非压缩BCD码ADD BL,BLMOV DI+4,BLINC DIMOV AH,0MOV BL,0AH ;DIV BLMOV SI,AH;两位键值的组合存DI+2;AH为余数，乘以2即0.1度级;将AL扩成AX;余数1度级INC DIMOV DI,AL ；商10 度级MOV AL,DI+6MOV
23、 CL,04HSHLAL,CL；AL高四位为10摄氏度级MOVBL,DI+5OR AL,BL；BL低四位为1摄氏度级MOV DI+3,AL;DI+3存温度整数位 BCD 码INIT_8255: PROC NEARMOV DX,Z82551DMOV AL,10000011BOUT DX,ALMOV AL,00HOUT 0002H, ALRETINIT_8255 ENDPDIS:PROC NEARLEA BX,LEDMOV DX,Z82552DMOV AL,10001011BOUT DX,AL;使第二片8255A,B,C为方式0,A 口输出,;B,C为输入MOV AL,10000000BMOV D
24、X,Z82552AOUT DX,AL;选通 LED1MOV DX,Z82551DMOV AL,10001011B；使人为输出，BC为输入OUT DX,ALMOV AL,DI+4MOV DX,Z82551AXLATOUT DX,AL ；将小数送第一片8255A 口显示在LED1上CALL delayMOV AL,01000000H;选通 LED2MOV DX,Z82552AOUT DX,ALMOV AL,DI+5XLATADD AL,80HMOV DX,Z82551AOUT DX,ALCALL delayMOV AL,00100000BOUT DX,AL；选通第三个LEDMOV AL,DI+6XLATMOV DX,Z82551A；显示温度的十位OUT DX,ALCODEENDENDSSTART
