微型计算机课程设计——模拟空调

《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..............................................................................................................................8（五）调试过程..............................................................................................................................8（六）小结........................................................................................................................................11（七）参考资料............................................................................................................................1211（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。22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：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4~30V，检测温度范围-55~+150，它有非常好的线性，灵敏度为1µa/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/K2、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4V～30V。电源电压可在4V~6V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。电源ES——+I1T4I2T2T1I1T38△UBE输出RRL33AD590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，ADDC~ADDA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（IN0~IN7）的任意一路进入片内，进行A/D转换。44引脚结构IN0－IN7：8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0－5V，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IN0－IN7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。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0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。558255A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、A／D、D／A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I／O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（I／O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）8255APC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66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，Dualin-linepackage）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。D7～D0：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。PA7～PA0：A口外设数据线（双向）PB7～PB0：B口外设数据线（双向）PC7～PC0：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