微型计算机课程设计——模拟空调.doc

微机原理及应用课程设计课题： 模拟空调控制系统的设计 班 级 电气3081 作者姓名： 罗旭东 学号 电气3081 指导教师： 段卫平 淮阴工学院电子与电气工程学院目录（一）设计目的与要求；1（二）设计方案1（三）硬件设计7（四）软件设计7（五）调试过程8（六）小结11（七）参考资料1112（一）设计目的与要求；1实验题目：模拟空调实验。2实验目的：微机原理及应用是一项重要的实践性教育环节，是学生在小校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，运用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可使学生初步体验微机应用系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。 通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养：（1） 独立工作能力和创造力；（2） 综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（3） 查阅图书资料，产品手册和各种工具书的能力；（4） 工程绘图的能力；（5） 编写技术报告和编制技术资料的能力；3. 设计要求（1）独立完成设计任务（2）绘制系统硬件总框图（3）绘制系统原理电路图（4）绘制系统工程设计图（机箱、控制面板、线路板图、元件布局图、装配连线图等）（5）编制软件框图（6）完成详细完整的程序清单和注释（7）制定编写调试方案（8）编写用户操作使用说明书（9）写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定参考计算，元器件选择，原理分析等作出说明，并对完成的设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获和今后研修方向。（二）设计方案设计思路：设定单点温度控制点为30，当小于30时，L1指示灯亮，模拟电热器加热，当大于30时L1灭，L2亮，模拟关掉电热器。在设计过程中会用到很多芯片，为了能够更加熟练的将各个部件连接，确保调试的成功，其中必不可少的工作就是了解各个芯片的作用，画出逻辑结构模型。集成温度传感器：集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测： 式中，K波尔兹常数； q电子电荷绝对值。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0时输出为0，温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。下图为感温部分的核心电路：电源EST1T2I1I2T3输出RLT48UBE1+RI AD590芯片:AD590的简介：AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它是电流输出型温度传感器，工作电压430V，检测温度范围-55+150，它有非常好的线性，灵敏度为1a/k .AD590传感器输出信号通过10K电阻取出的电压信号，经零点调整，小信号放大后，输出的电压信号VT，供ADC0809采用。AD590的主要特性如下： 1、 流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： mA/K 2、 式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA； 3、 T热力学温度，单位为K。 4、 AD590的测温范围为-55+150。 5、 AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 6、 输出电阻为710MW。 7、 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。 为何把AD590信号放大,再进行模数转换？模拟信号输入的话，差分可不放大，共模模拟信号太小的话，会淹没在背景噪音中，所以必须放大而且放大后精度也会提高很多不过现在ADC的内部都自带可编程增益放大器（PGA）的，所以不用前置放大。总而言之，AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。AD590 的内部电路 AD590 的外形电路图 集成温度传感器电路符号ADC0809芯片:ADC0809是CMOS8位A/D转换器，采用逐次逼近式进行A/D转换。芯片内有一个8路模拟开关、一个比较器、一个带有树状模拟开关的256R分压器和一个逐次逼近的寄存器。内部逻辑图ADC0809有8路模拟量输入通道。ALE为地址锁存信号，高电平有效时，ADDCADDA被锁存，从而可以 通过对ADDC、ADDB、ADDA3端输入的地址译码，选通8路模拟量输入（IN0IN7）的任意一路进入片内，进行A/D转换。引脚结构IN0IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（），VREF（）为参考电压输入。8255A芯片:8255A的基本特性：（1） 8255A是一个具有两个8位（A和B口）和两个4位（C口高低四位），最多可达24位的并行输入输出端口的接口芯片，它为Intel系列CPU与外部设备之间提供TTL电平兼容的接口，如打印机、AD、DA转换器、键盘、步进电机以及需要同时两位以上信息传送的一切形式的并行接口。并且它的PC口还具有按位置位复位功能，为PC口作为联络信号时的按位控制提供了强有力的支持。（2） 8255A能适应CPU与IO接口之间的多种数据传送方式的要求。如无条件传送，应答方式（查询）传送，中断方式传送，与此相应，8255A设置了方式0、方式1以及方式2（双向传送）。（3） 8255A可执行功能很强，内容丰富的两条命令（方式字和控制字）为用户如何根据外界条件（IO设备需要哪些信号线以及它能提供哪些状态线）来使用8255A构成多种接口电路，为组建微机应用系统提供了灵活方便的编程环境。它不仅作为并行接口用于Intel公司的CPU 系列，还可用于其他几乎所有CPU以及单片机。是一种名付其实的通用并行接口芯片。8255A执行命令过程中和执行命令完毕之后，所产生的状态，保留在状态字中，以供查询。（4） 8255A PC口的使用比较特殊，除作数据口外，当工作在1方式和2方式时，它的部分信号线被分配作专用联络信号；PC 口可以进行按位控制；在CPU取8255A状态时，PC口又作1，2方式的状态口用等等。这是使用8255的难点所在，学习时要特别予以注意。（5） 8255A芯片内部主要由控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器组成，因此，以后的编程主要也是对这三类寄存器进行访问。8255A内部结构框图端口A： 包括一个 8 位的数据输出锁存/缓冲器和一个 8位的数据输入锁存器，可作为数据输入或输出端口， 并工作于三种方式中的任何一种。 端口B： 包括一个 8 位的数据输出锁存/缓冲器和一个 8位的数据输入缓冲器，可作为数据输入或输出端口， 但不能工作于方式2。端口C： 包括一个 8 位的数据输出锁存/缓冲器和一个 8位的数据输入缓冲器， 可在方式字控制下分为两个4位的端口（C端口上和下），每个4位端口都有4位的锁存器， 用来配合端口A与端口B锁存输出控制信号和输入状态信号，不能工作于方式1或2。A组和B组控制的作用如下：A组控制逻辑控制端口A及端口C的上半部；B组控制逻辑控制端口B及端口C的下半部。8255A的引脚功能：8255A 采用40条引脚的双列直插式（DIP，Dual in-line package）封装，其引脚信号有：CS：片选信号（输入）选该信号低电平有效，由系统地址总线经 I / O 地址译码器产生。CPU通过发高位端口地址信号使它变成低电平时，才能对8255A进行读写操作。RD：读信号（输入），该信号低电平有效CPU通过 执行IN指令，发读信号将数据或状态信号从8255A读至CPU。WR：写信号（输入），该信号低电平有效， CPU通过执行OUT指令，发写信号，将命令代码或数据写入8255A。A1、A0：片内寄存器选择信号（输入），芯片内部端口地址信号线，与系统地址 总线低位相连。该信号用来寻址8255A内部寄存器。两位 地址，可形成片内四个端口地址。D7D0：与CPU侧连接的数据线（双向），双向数据线。CPU通过它向8255A发 送命令、数据；8255A通过它向CPU回送状态、数据。PA7PA0：A口外设数据线（双向）PB7PB0：B口外设数据线（双向）PC7PC0：C口外设数据线（双向）RESET：复位信号（输入），复位信号线，该信号高电平有效。它清除控制寄存器并将8255A的A、B、C三个端口均置为输入方式；输出寄存器和状态寄存器被复位，并且屏蔽中断请求；24条面向外设的信号线呈现高阻悬浮状态。这种势态一直维持，直到用方式命令才能改变，使其进入用户所需的工作方式。下图为8255A的引脚图：1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 8255A-5 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB3（三）硬件设计CS4FF80H，JX6JX17，8MHZT，IN0VT，PA0L1，PA1L2。（四）软件设计开始采样当前温度显示当前温度AD59XX(H)当前温度4DH(30)电热器加热L1亮关闭电热器加热L2亮Y源程序代码：CODE SEGMENT ;T.ASM ；代码段开始ASSUME CS:CODE ；定义代码段开始ADPORT EQU 0ff80h ；定义ADPORT=0ff80hPA EQU 0FF20H ;字位口 ；定义PA=0FF20HPB EQU 0FF21H ;字形口 ；定义PB=0FF21HPC EQU 0FF22H ;键入口 ；定义PC=0FF22HP2CTL EQU 0FF2BH ；定义P2CTL=0FF2BHP2AEQU 0FF28H ；定义P2A=0FF28HP2BEQU 0FF29H ；定义P2B=0FF29HP2CEQU 0FF2AH ；定义P2C=0FF2AH ORG 2C20H ；程序地址由2C20H开始START: JMP START0 ；无条件转移指令到START0BUF DB ?,?,?,?,?,? ；定义一数组BUF有六个数data1: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h db 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH ；定义单字节数据dbSTART0:CALL BUF1 ；调转转移到BUF1 MOV DX,P2CTL ；将P2CTL的内容送到DX MOV AL,80H ；AL=80H OUT DX,AL ；把AL的内容从DX端口输出ADCON: MOV AX,00 ；AX=00 MOV DX,ADPORT ；将ADPORT的内容送到DX OUT DX,AL MOV CX,0500H ；CX=0500H；DELAY: LOOP DELAY ；循环跳转 MOV DX,ADPORT IN AL,DX ；将DX端口的内容输入到AL中 PUSH AX ；弹出AX cmp al,4dh ；做比较，与运算 jnc ct1 ；若不相等，转到ct1 MOV AL,0FEH ；AL=0FEHCON: MOV DX,P2A ;pa0-l1 OUT DX,AL POP AX ；压栈 CALL CONVERS ；调转转移到CONVERS CALL DISP ；调转转移到DISP JMP ADCON ；直接跳转到ADCONCT1: MOV AL,0FDH ;pa1-l2 JMP CON ；直接跳转到CONCONVERS:MOV AH,AL ；AH= AL AND AL,0FH ；AL与0FH做与运算 MOV BX,OFFSET BUF ；将BUF数组中的内容送到BX MOV BX+5,AL ；BX+5= AL MOV AL,AH ；AL= AH AND AL,0F0H ；AL与0F0H做与运算 MOV CL,04H ；CL=04H SHR AL,CL ；AL循环右移04H MOV BX+4,AL ；BX+4= AL RETDISP: MOV AL,0FFH ;00HMOV DX,PAOUT DX,ALMOV CL,0DFH ;20H ;显示子程序 ,5msMOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,BX MOV AH,00HPUSH BXMOV BX,OFFSET DATA1 ；将DATA1的内容送到BX ADD BX,AX ；BX= BX+ AX MOV AL,BX ；将BX寄存器的内容送到ALPOP BXMOV DX,PB ；将PB的内容送到DXOUT DX,AL ；把AL的内容从DX端口输出MOV AL,CL ；AL= CLMOV DX,PA ；将PA的内容送到DXOUT DX,ALPUSH CX ；CX出栈DIS2:MOV CX,00A0H ；CX=00A0H LOOP $ ；循环跳转 POP CX ；CX压栈CMP CL,0FEH ;01H ；CL与0FEH比较JZ LX1 ；相等INC BX ；BX自增1ROR CL,1 ;SHR CL,1 ；循环右移1位 ；逻辑右移JMP DIS1 ；直接跳转到DIS1LX1: MOV AL,0FFH ；AL=0FFHMOV DX,PB ；DX= PBOUT DX,AL ；把AL的内容从DX端口输出RET ；返回BUF1: MOV BUF,0AH ；BUF=0AH MOV BUF+1,0DH ；BUF+1=0DH MOV BUF+2,05H ；BUF+2=05H MOV BUF+3,09H ；BUF+3=09H MOV BUF+4,00H ；BUF+4=00H MOV BUF+5,00H ；BUF+5=00H RETCODE ENDS ；代码结束END START ；程序结束（五）调试过程实验步骤：1.连接硬件接口，CS4FF80H，JX6JX17，8MHZT，IN0VT，PA0L1，PA1L2。2.打开电源，并在PC机上打开DJ8086k微机原理与接口技术软件。 3.打开源程序，调试编译程序（编译成功提示读取RAM成功）装载程序（将程序通过通讯口下载到实验箱中） 4.在P态下，按SCAL键，输入2C20，按EXEC键，显示“AD59XX”，“XX”为当前温度对应的十六进制值。（对应关系见表格）。AD590温度与有关参数一览表温度AD590 电流经10k电压零点调整后电压放大5倍后电压VTADC数字量02732A2732V0.0V0V00H102832A2832V0.1V0.5V1AH202932A2932V0.2V1V33H303032A3032V0.3V1.5V4DH403132A3132V0.4V2V66H503232A3232V0.5V2.5V80H603332A3332V0.6V3V99H703432A3432V0.7V3.5VB3H803532A3532V0.8V4VCCH903632A3632V0.9V4.5VE6H1003732A3732V1.0V5VFFH 5.完成以上步骤后，我们发现L1黄灯亮。使用的实验数据是室温小于30，所以L1指示灯亮。（按照实际情况显示）。出现的问题：不能自由控制温度高低解决方案：暂时无法解决（由于实验条件的限制，暂时无法自由的控制温度高低调控）实验结果：L1灯亮，表示当时的室温为低于30 。（六）小结为期两周的实训即将接近尾声，在这短暂的时光里，我看到了很多，了解了很多，学会了很多。在第一周，老师布置了实验题目，分好了实验小组，并且简单的讲解了一下实验的要求，以及实验任务与目的。其主要内容是：利用实验箱与PC机相连接，在室温下，通过观察L1,L2灯的明暗变化，来判断当前情况下的室温高低，即：当室温大于30摄氏度时，L2灯亮；当室温小于30摄氏度时，L1灯亮。主要目的是：了解集成温度传感器AD590的工作原理和应用，熟悉小信号放大器的工作原理和零点、增益的调整方法。了解微机对温度采样控制的基本方法。在清楚了该做什么，需要做什么之后，老师带我们熟悉了硬件部分的实验箱，并且按照要求进行连线。通过一周的努力，我们合力编写出了程序，并且在最后进行实践，成功的调试出了程序。名义上，我们小组负责的是一个关于温度控制的硬件实验，但实际上它的要求非常高，不仅需要自己编写程序，反复推敲，更需要将各硬件之间正确连接，从PC中下载程序到实验箱，观察实际出现的状况，发现问题，解决问题。在实验过程中，我们碰到了一个明显的问题，在实验过程中，我们无法依靠自己的意志，自由的控制温度的高低变化，这是有很大局限性的，因为实验条件的限制，我们无法去自由的调控，虽然如此，但是其基本功能还是可以满足的。通过这次实验，我学会了各个可编程接口芯片的应用，内部逻辑结构，引脚功能的概述和运用方法，并且运用AD590,ADC0809,8255A这三个芯片，连接成一个简单的温度控制电路，来完成实验。从中，我懂得了微型计算机的奥妙，小小的芯片，通过不同的组合便能得到不同的功用，虽然我们的微型计算机课程已经结束了，但是在以后的日子里，我会继续深造，研究好微型计算机技术，并在以后的日子里不枉我学过一场，将它发扬光大。（七）参考资料1谭浩强。C程序设计(第三版)。北京：清华大学出版社，2005 2谭浩强。C程序设计题解与上机指导(第三版)。北京：清华大学出版社，20053 Herbert Schildt。C语言大全（第四版）。北京：电子工业出版社, 20044Samuel P.Harbison ,Guy L.SteeleC语言参考手册(第5版)。北京：机械工业出版社，20035程序设计语言课程设计指导。12