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1、布叼代以大,修微机接口技术课程设计报告课题名称：基于微机的热敏电阻测温系统学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化组员：XSLCCBSJTHWGP指导老师：日期：2016年7月5日目录1 .课程设计任务书12 .报告正文12.1 前言12.2 任务分析与方案设计22.3 主要元器件及其说明42.4 系统设计及仿真72.5 接口电路板制作122.6 系统联机调试183 .心得体会204 .参考文献215 .附录221 .课程设计任务书一、任务要求基于8086最小系统在Proteus软件中设计温度测量的控制系统，编制汇编程序实现利用热敏电阻和数码管测量并显示实际温度值的系统仿真。完成热敏电阻
2、信号采集及电压转换接口电路板的焊接制作。利用Dais微机实验箱组建微机硬件电路、连接接口电路板、调试汇编程序，达到实时测量、显示实际温度的目的。二、技术要求1、测量温度范围：20c80C,精确到个位；2、温度显示要稳定并准确，不能闪烁或杂乱跳动;为此，需要学习proteus软件、AD转换原理、元器件识别和电路焊接等关键技术。proteus软件学习和使用及编程由徐顺浪负责，元器件识别和硬件焊接用陈财斌负责，AD转换原理的学习由沈江婷负责，实验箱的研究和搭建由胡雯和郭飘负责。2 .报告正文2.1 前言微机原理是一门专业基础课程，它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语
3、言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。要求学生对微机原理中的基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握微型计算机的结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言程序设计方法、微机系统的接口电路设计及编程方法等，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。本次热敏电阻测温放大电路PCB课程设计采用汇编语言程序编写，要求设计者具备微机原理的理论知识和实践能力。微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，不但要求有较高的理论水平，而且还要求有实际的动手能力。本课程设计的主要目的是提高实践能力，包括提高汇编等语言的编程能力及对接口等硬件的理解分析能力和设计接口电路的能力，在进行课程设计的过程中，通过让学
4、生体验自己分析解决问题，从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识。程序使用Dais实验台进行模拟，包括程序输入、调试、运行，最后进行结果分析，验证程序的正确性。学习微机原理与应用的理论知识后，通过本次课程设计加深对它的理解和掌握。在设计过程中，广泛查阅各种所需的资料，通过实践来加深和巩固理论，同时将自己对这门技术的理解应用在设计当中，提高实践水平和综合能力。2.2 任务分析与方案设计(1)任务分析本课题需要设计对模拟量温度进行采集并将其转换为数字显示的系统。该系统应具备以下两个功能(任务)：1。能实现温采集。2。能将温度在LED上显示出来为完成功能1,需要有温度采集输入接口电路，即将
5、热敏电阻阻值随温度的变化转换为电压变化信号，并经过必要的转换或信号的放大与处理，使之符合微机控制系统要求。接口电路的组成与传感器输出信号的形式有关，与微机处理系统功能要求有关，因此可根据输出信号的形式和系统的功能要求决定接口电路的类型。本次设计的接口电路所采用的元件有运算放大器LM741CN滑动变阻器、电阻、稳压管等。分别实现电压的转换放大、电压大小的调整、分压、稳压等功能。为实现功能2,需要有能将接口电路输出的电压信号转化为数值的微机部件，即ADC080城ADC0809因而也需要能对AD转换部件进行控制的由一系列微机部件组成的最小系统。该最小系统包括8086CPU74LS13874LS273
6、8255作用分别是处理指令、提供片选信号、地址锁存、控制LED等。为将数值显示出来，还需至少两位8段数码管。说明：分析本课题任务与功能，概述为完成任务所需的微机部件有哪些？各应起到何种功能？(2)方案设计系统总体框图如图2-1输出显示部分图2-1系统总体框图该系统主要由传感器部分、CPLO分和输出显示部分组成。它们的各自工作原理如下：1 .传感器部分工作原理：将热敏电阻阻值随温度的变化经稳压电路、放大电路等转换为电压变化信号，并经过必要的转换或信号的放大与处理，转为合适微机电路的电压输出。2 .CPU部分工作原理：最小系统提供片选信号选中ADC0809输出信号使其工作，ADC0809等传感器部
7、分的输出电压信号转为数字量。最小系统读取数字量，数字量经由数据总线传输给8255,8255将其显示在LED上。3 .输出显示部分工作原理：将8255得到的数据通过指令显示具体数值。4 .3主要元器件及其说明本系统主要原件有8086、8255、74LS13874LS373ADC080988段数码管其各功能和使用方法如下：1.8086如图2-2为8086结构。8086由指令执行部件和总线接口部件组成。其主要功能为执行指令和形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行等。其使用方法是使VCCSI脚接+5V电压，GNaI脚接地，各个引脚根据指令输出信号。8086可以发出对I/O
8、端口进行读、写的信号GKD匚hVrcADuC239口 A1bi5AlJjalZ338Aie/SaAll：匚137Ait/S-.ADhIZ AlJjoll536Ais/Sr,635A国匚734BHL/StAar招Alh c32m匚10 CPU31HOLD (暨/ad- r30REDA 网;Alh匚1229WfT(LraOflD，11328W/ijQ.(Ss)W)匚ADi l11152726m代a仄匚1625ALE (QSd)NMIL1724JINTA (QSi)INTR 匚IK23 TESTCLK匚1922nREADYGXDI：2021 RESET图2-2 8086结构2. 8255如图2-3为
9、8255结构及各引脚定义。本设计中8255主要作为CPUf外设（LED之间的输出通道。其使用方法为将8255的D0D7口与数据总线对应相连，地址总线接ARA1。ARA1的组合与端口关系见图。另外要使8255工作还需有片选信号输出到6引脚CS其A1、A0真值表如图2-4PA3 PA2 一 PH PAO RD C5 QBD AL 一 AO FC7 PC6 一 PC5 FC4 PCO PCIPC2 PC3 PBO 一 PEI 一PB2 01234567123456789111111118 9 0112O9S7654321D98765432143333333333222222222-PA4 一 FAS
10、 一PAG PM一RST一 no _D1D2 D3 .D4D5D6 D7 1Vcc PET _PB6PE5 一PE4PB3A1 AO端D0 04遍一0 F3 口地见/ 0口魁t1 1型制口图2-38255结构图2-4A0、A1真值表3. 74LS13874LS138结构如图2-5,其功能为通过使能端输入信号，经输入端A、B、C产生片选信号选择YOY用的一个引脚产生片选。其真值表如图2-6A1U16Vccb215YO_c314Y1G2A L413Y2G2B 512Y3G1611Y4Y7710Y5GND 89Y6使能湍输A调输山推Gl G2AG2BCHA0 Y1 Y2 YJ Y4 Y5 6 7I
11、000 0 00 1111311I o ot) 0 I10tli 111!000 I 0)10 1311I 000 i I1 I t 0111I 001 0 0I I 1 。 I I 】I 00 Q 1I t I I 3 n 1I 001 L 01 I 1 S 10!I 001 1 111111110有不满足条件XXX1 1 f I wvii1. dtanonl. col图2-6 A、B、C 口真值表图 2-5 74LS138 结构4.74LS37374LS373结构如图2-7,本次设计将其作为地址锁存器。1脚是输出使能（OC,输入端1D8cgAD复用总线，1Q8Q提供输出地址线。真值表如图2
12、-8?dx?6q6dsdsqe bnnnnnbDnn 和 wLSnIS ”14111JH nL uauuua匚qDd WIQIDRZQM? 和*QNDG制松注t表中H衣小高噌平,L度不保电% X表示任意状 冢Z*示普触后.。0表东规定的林亭人条料中 的Q的电中图 2-7 74LS373 结构图2-8 74LS373真值表5. ADC0809ADC0809结构如图2-9。IN0IN8通道为模拟量输入信号，ADDAADDBADDC为通道选择信号。当STARTSALE通过或非门与WR言号及片选信号相连时，CPU输出信号使ADC0809r作，OE经过或非门与片选信号及RDe号相连输入CPUADC080
13、9等数据通过D0D7t至I数据总线上。2827START -EOC一23ADC 0809 2221一ADDA ADDB -ADDC -ALEOECLOCK 一V(x 1Vz+ -GND- Di-2019II121615DiDo Vh -6图2-9ADC0809结构6. 8段数码管8段数码管结构如图2-10若是共阴极数码管，则通过给需要亮的二极管的控制口置“1”，使其亮如要显示数字“7”则要使a、b、c口为“1”。则要输入的字形字为07A0”，使其亮。若是共阳极数码管，则通过给需要亮的二极管的控制口置“如要显示数字“7”则要使a、b、c口为“0”。则要输入的字形字为F8H对于同时选择多个数码管，
14、则需要定义各个数码管的字位口“9”。图2-108段数码管结构2.4系统设计及仿真8086 CPU 模块如图2-11 ,它提供总线和各种控制信号如 WR RD。图 2-11 8086 CPU 模块(1)系统电路设计1.8086CPU模块2.地址锁存器部分用74HC373等复用总线转化为地址总线，具结构如图2-12图2-12地址锁存器4.模数转换部分片选信号及WR言号通过或非门使ADC08091：作，片选信号及RD信号通过或非门读取AD转换结果，使用ADC0809等接口电路JP1输出的模拟量转化为数字量，通过数据总线读出。通过ADDAADDBADDO择通道IN0IN7（图中三个引脚接地，选择IN0）。参考电压为5V,则转化值为输入电压V*256
