硬件课程设计模拟温度控制

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1、硬硬 件件 课课 程程 设设 计计（C 语言）姓姓 名名: : 赵赵 都都 督督 学学 号号:_:_08143086_08143086_班班 级级: :计算机科学与技术计算机科学与技术 14-0214-02 班班题题 目目: :室内环境监控室内环境监控指导老师指导老师: : 张张 莉莉中国矿业大学计算机科学与技术学院中国矿业大学计算机科学与技术学院摘 要温度是生产生活中最基本的物理量之一，它反映出了物体的冷热程度，在自然界中有很多的物理、化学过程都与温度有着紧密的联系。目前随着信息技术的发展，传感器技术的广泛应用，温度的测量与控制已向自动化、智能化的方向发展。数字温度计相对于传统的温度计有读书

2、更为方便且准确的优点。目前，在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、节约能源等重大技术指标密切联系。所以，温度的测量与控制在生产生活的各个领域中都受到了高度的重视。在许多情况下，在实际生活生产活动要考虑温度的影响 和对温度的精确控制，如食物的存储、自动控制的空调和房屋防火装置等。因为集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的集成芯片。温度控制系统在工业领域得到了广泛的应用。温度控制系统在性能方面具有精度高，实时性好，易于测量环境温度并控制。而且，温度控制系统在很大程度上节约了人力资源，改善了传统温度测量的繁琐和效率低。这些使得温度控制系统的研究和开发得到的各方

3、面的广泛关注和支持。关键词关键词: :温度控制；8255 芯片；AD0809；DA0832；模数转换；红外线传感器； LCD 液晶显示器目 录1 设计任务与要求 1 1.1 选题报告 1 1.2 提出问题 1 2 需求分析 1 2.1 设计思想 2 2.1.1 模拟温度要求 .2 3 硬件方案 23.1 设备器材 2 3.2 硬件的选择以及芯片说明 2 3.2.1 系统所需硬件 .2 3.2.2 8255A 芯片介绍 .3 3.2.3 AD0809 芯片介绍 4 3.2.4 DA0832 芯片介绍 73.3 硬件电路.93.4 实验连线图10 3.4.1 硬件连接图描述： 11 4 软件方案

4、.12 4.1 功能模块 .12 4.2 系统各模块程序流程图 .12 4.2.1 8255 初始化模块： .12 4.2.2 启动直流电机： 14 4.2.3 显示程序程序模块： 155 源程序清单和注释 .17 6 运行结果 .23 7 结论 .25 8 设计体会: 25 参考文献261 设计任务与要求1.1 选题报告这次所选择的实验是温度控制实验,要求利用可编程并行接口元件 8255A，模数转换器 AD0809，数模转换器 DA0832，直流电机，红外线传感器模拟环境温度和人数统计。1.2 提出问题1) 如何实时反映外部温度的变化？2) 如何将模拟量转变成数字量？3) 如何将采集到的数据

5、显示在液晶显示器上？2 需求分析目前在很多领域的一些特殊地方，对环境的要求非常苛刻，要有严格的控制，例如，在一个大企业的计算机数据中心，它们的温度有严格限制范围，这就需要一个可靠地温度控制系统时刻监管着环境的温度，因此各种各样的温度控制系统孕育而生。利用微机接口技术实验系统设计制作一个温度控制系统。由于硬件条件有限，所以只能实现上下限温度的控制，要求是能够利用实验箱中的 LCD 液晶屏显示实时温度，同时当温度高于上限温度时，启动直流电机模拟散热系。当温度低于下限温度时，启动继电器模拟加热系统。实现的功能与流程如下所述：2.1 设计思想该温度控制系统设计的思想是通过一个模拟温度变化的感应设备，将

6、检测 到的模拟温度转换成数据保存起来，并用相应传感器对室内人数进行统计，执 行相应的控制设备，同时还将检测到的温度数据和人数数据显示在 LCD 液晶屏 上。2.1.12.1.1 模拟温度要求模拟温度要求（1）实时反映外部温度的变化；（2）将采集到的温度数据显示在 LCD 液晶显示屏上；（3）将采集到的人数显示在 LCD 液晶显示屏上；当人数高于设置的人数上限时，自动启动直流电机模拟散热；3 硬件方案3.1 设备器材硬件课程设计实践 TPC-ZK 实验箱一个PC 电脑一台，红外线传感器一台3.2 硬件的选择以及芯片说明3.2.1 系统所需硬件系统所需硬件设计所需芯片：8255A、AD0809、D

7、A0832所需设备：LCD 液晶显示器、直流电机、红外线传感器。将 8255A 的 A 口与 LCD 液晶屏的八为数据口相连，对 8255A 进行初始化编程，控制 LCD 液晶屏显示，8255A 的 B 口的 PB0 口作为输入接受传感器的输入。将 AD0809 的 IN0、IN1 与电位器相连，编程启动 AD0809 实时采集外部温度变化的数据。将 DA0832 的 Ua 口与直流电机相连，编程启动 AD0832，对直流电机的控制。 3.2.2 8255A 芯片介绍芯片介绍图 3-1 8255A 引脚图 图 3-2 8255A 内部电路图图 3-3 方式选择控制字格式图引引脚脚功功能能：（只

8、记述用到的引脚）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. PA0PA7: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 8 位的数据输入锁存器。 PB0PB7:端口 B 输入输出线，一个 8 位的 I/O 锁存器， 一个 8 位的输入输出缓冲器。 PC0PC7:端口 C 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器 /缓冲器， 一个 8 位的数据输入缓冲器。端口 C 可以通过工作方式设定而分成 2 个 4位的端口， 每个 4 位的端口包含一个

9、 4 位的锁存器，分别与端口 A 和端口B 配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。3.2.33.2.3 AD0809AD0809 芯片介绍芯片介绍图 3-4 AD0809 引脚信号图（1）主要特性1）8 路输入通道， 8 位 A/D 转换器，即分辨率为 8 位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为 100s(时钟为 640kHz 时)，130s（时钟为 500kHz时）4）单个+5V 电源供电 5）模拟输入电压范围 0+5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为 -40+85 摄氏度 7）低功耗，约 15mW。（2）内部结构ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A

10、/D 转换器，内部结构如图所示，它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8 位开关树型 A/D 转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。外部特性(引脚功能)ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。IN0IN7：8 路模拟量输入端。2-12-8：8 位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换）

11、。 EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+） 、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一 +5V。GND：地。实验连线图 图 3-5 AD0809 引脚及连线图（3）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

12、转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D 转换完成，EOC 变为高电平，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。（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE 信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受3.2.33.2.3 AD0832AD0832 芯片介绍芯片介绍图 3-6 DA0832 引脚信号图（1）主要特性： DAC0832 是采用 CMOS

13、工艺制成的单片直流输出型 8 位数/模转换器。如图 4-82 所示，它由倒 T 型 R-2R 电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压 VREF 四大部分组成。运算放大器输出的模拟量V0 为：图 3-7 DA0832 内部运算放大器电路1）特点：一个 8 位 D/A 转换器有 8 个输入端（其中每个输入端是 8 位二进制数的一位） ，有一个模拟输出端。输入可有 28=256 个不同的二进制组态，输出为256 个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256 个可能值。D0D7：数字信号输入端。 ILE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。 WR1：写信号 1，

14、低电平有效。 XFER：传送控制信号，低电平有效。WR2：写信号 2，低电平有效。IOUT1、IOUT2：DAC 电流输出端。Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。 Vref：基准电压（ -1010V） 。Vcc：是源电压（ +5+15V） 。AGND：模拟地 NGND：数字地，可与 AGND 接在一起使用。DAC0832 输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。实验线路如图图 3-8 DA0832 内部电路IN0IN7：8 路模拟信号输入端。A1、A2、A0 ：地址输入端。 ALE 地址锁存允许输入信号，在此脚施加正脉冲，上升沿有效，此时锁存地址码

15、，从而选通相应的模拟信号通道，以便进行 A/D 转换。START：启动信号输入端，应在此脚施加正脉冲，当上升沿到达时，内部逐次逼近寄存器复位，在下降沿到达后，开始A/D 转换过程。EOC：转换结束输出信号（转换接受标志），高电平有效。 OE：输入允许信号，高电平有效。CLOCK(CP)：时钟信号输入端，外接时钟频率一般为640kHz。 Vcc：+5V 单电源供电。 、 Vref(+),Vref(-)：基准电压的正极、负极。一般 Vref(+)接+5V 电源，Vref(-)接地。D7D0：数字信号输出端。 由 A2、A1、A0 三地址输入端选通 8 路模拟信号中的任何一路进行 A/D 转换。3.

16、33.3 硬件电路硬件电路图 3-9 实验硬件电路连接图3.4 实验连线图图 3-10 温度控制实验连线图3.4.1 硬件连接图描述硬件连接图描述：8255A 引脚接线： CS -288H-28BH A 口： PA0-PA7 -LCD 液晶屏八位数据口 B 口：PB0 红外线传感器C 口： PC0 -液晶屏的 D/I 口 PC1-液晶屏的 RW 口PC2- -液晶屏的 E 口 AD0809 引脚接线 CS -298H IN0 -电位器 DA0832 引脚接线 CS-280H Ua-直流电机 4 软件方案4.1 功能模块图主程序温度采集子程序人数采集子程序直流电机启动子程 序LED显示子程序 4-1 软件功能模块图4.2 系统各模块程序流程图4.2.14.2.1 82558255 初始化模块：初始化模块：8255A 的初始化：开始写入