中北大学计算机控制课程设计说明书

内容摘要

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，并用LED显示温度。

1引言

温度是表征物体冷热程度的物理量，温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么微型计算机控制技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，微处理器8086在工业控制系统诸多领域得到了广泛的应用,由于它具有极好的稳定性，更快和更准确的运算精度。温度控制系统在现代工业设计、工程建设及日常生活中的应用越来越广泛,早期的温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度控制，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。

目前，微机检测系统的发展非常迅速，应用也极为广泛，它由于体积小、功能强、性能稳定、价格低廉等优点，使其在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。在此基础上发展起来的智能仪器无论是在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、应用功能等方面或在解决测试技术问题的深度及广度方面都有了巨大的发展，以一种崭新的面貌展现在人们的面前。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛运用，智能仪器有了更大的发展。温度测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。

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2 系统总体方案

2.1 总体设计思想

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，通过数码管将温度显示出来。 2.2 设计方案

温度传感器 电压跟随器 微处理器

A/D转换器 运算放大器 译码 显示 3 硬件电路设计及描述

3.1 硬件选择

3.1.1 系统扩展接口选择

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。 3.1.2 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-55℃~150℃，非线性误差在±0。30℃，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。

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3.1.3 显示接口芯片选择

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。 3.2 硬件描述

3.2.1 8086微处理器及其体系结构 8086微处理器的一般性能特点

（1）16位的内部结构，16位双向数据信号线； （2）20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元； （3）较强的指令系统；

（4）利用第16位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口； （5）中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个； （6）单一的＋5V电源，单相时钟5MHz。 8086CPU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（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。8086CPU的内部功能结构如图3.3所示:

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123D 图3.3 8086/8088CPU内部功能结构图 8086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。分别与8086的高位地址线A19，A1,A0相连接。 U2CU1322925242627283130RDLOC/WRQS0ALEQS1INAS0,DENS1DT/RS2M/IORQ/GT0RQ/GT1AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD8AD9AD10AD11AD12AD13AD14AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S71615141312111098765432393837363534343332313029282753698356D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1RESETCSPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7432140393837181920212223242514151617131211101718332322NMIINTRMN/MXTESTREADYS2KEY41921BS1KEY4CLKRESET80868255A 图 3.4 8086的可编程外设接口电路 第 4 页，共18页 中北大学计算机控制课程设计说明书

3.2.2 8255A并行I/O接口

8255A芯片内包含有3个8位的端口，它们是A口，B口和C口。这3个端

口均可作为CPU与外设通讯时的缓冲器或锁存器，当需要“状态”或“联络”信号时，C口可以提供，此时，将C口的高4位为A口所用，C口的低4位为B口所用。3个端口通过各自的输入/输出线与外设联系。

并行输入/输出端口：一个并行输入/输出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作为CPU总线与外围的接口。具有24个可编程设置的I/O口，即使3组8位的I/O口为PA口，PB口和PC口。它们又可分为两组12位的I/O口，A组包括A口及C口(高4位，PC4~PC7)，B组包括B口及C口(低4位，PC0~PC3)。A组可设置为基本的I/O口，闪控(STROBE)的I/O闪控式，双向I/O3种模式；B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式，而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。 8255引脚功能：

RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。

CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时，即CS=0时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；CS=1时，8255无法与CPU做数据传输。 RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即RD=0且CS=0时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，即WR=0且CS=0时，允许CPU将数据或控制字写入8255。

D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个

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