微機原理課程設計報告K型熱電偶

1、現(xiàn)代控制理論實驗仿真報告時 間   2015.11 _學 院 _專業(yè)班級      _姓  名       _學  號        成 績       _摘要 本文闡述了微機原理課程設計中，本組利用K型熱電偶傳感器測得溫度，并將測量得到的數(shù)據(jù)顯示到LCD屏幕中。由席貝克響應，熱電偶一端加熱后產生回路電流，再經模擬電路采集電壓信號等處理，由AD轉換得到數(shù)字量，并加于L

2、CD顯示。實驗結果顯示電路運行成功，LCD與LED同步顯示了十六進制溫度。關鍵詞：K型熱電偶 LCD顯示模塊 AbstractThis paper describes our group let data show on the LCD screen by using K-Thermocouple measuring temperature in the Course Design of Microcomputer Principle. Because of Seed Back Effect , the thermocouple would generation loop current wh

3、en one end of it heated. After analog circuit getting the data of voltage and so on，we make use of AD conversion to get digital quantity showing on the LCD screen. The experimental results show it operation successfully ,the LCD-screen and the LED-screen realize the synchronized display of hexadecim

4、al temperatureKey Words：K-Thermocouple LCD顯示模塊 ADC0809 目錄引言1K型熱電偶傳感器實驗21 實驗內容22 實驗設備23 實驗設計原理23.1 熱電偶原理23.2 AD轉換電路34 設計思路44.1 AD轉換采集數(shù)據(jù)44.2 數(shù)據(jù)顯示到數(shù)碼管上44.3 數(shù)據(jù)顯示到LCD上55 程序流程65.1 主程序流程圖65.2 LCD顯示程序流程圖75.3 數(shù)碼管顯示子程序流程圖76 實驗現(xiàn)象及說明86.1 實驗結果86.2 結果說明97 在小組中的任務98 實驗心得9結論10參 考 文 獻10附 錄11 程序清單11引言微機原理課程設計需綜合運用所學知

5、識針對一個較為具體的控制對象或過程進行系統(tǒng)設計、硬件選型及軟件設計。通過課程設計，可以對理論知識融會貫通，培養(yǎng)同學們的系統(tǒng)設計能力，使同學們達到以下能力訓練：（1）調查研究、分析問題的能力；（2）使用設計手冊、技術規(guī)范的能力；（3）查閱文獻的能力；（4）制定設計方案的能力；（5）計算機應用的能力；（6）設計計算和繪圖的能力；（7）語言文字表達的能力。本組微機原理設計的內容是通過熱電偶檢測熱端溫度，并利用模擬電路將信號放大，使用ADC0809將得到的模擬信號轉換成數(shù)字量，最終顯示到相應的設備上。通過仔細的調試，最終完成了整體電路的調試。K型熱電偶傳感器實驗1 實驗內容連接好電路，編寫調試程序。用

6、打火機加熱熱電偶的測量端，讀出冷端和熱端的溫度差，并顯示到液晶屏上。2 實驗設備1、EL-MUT-III 實驗箱2、8086CPU 板3、溫度傳感器模塊3 實驗設計原理3.1 熱電偶原理熱電偶是將兩種不同性質的金屬導線連接在一起所形成的溫度測量裝置。其測量原理是利用席貝克效應（Seed back Effect），即兩種不同性質的金屬導線連接在一起形成封閉回路時，若使其中一接點的溫度高于另一接點的溫度，則在此閉合回路中，即有電流流過。如下圖所示：圖3-1 熱電偶原理在熱電偶上，兩根導線連接在一起的點稱為熱接點，也稱測量點，通常置于待測溫度區(qū)；而兩導線不連接的地方稱為冷接點，接測量電路。根據(jù)正、負

7、極用材料的不同，熱電偶分為B、E、J、K、R、S、T、Y 型。本模塊中采用的是K 型熱電偶，其正極為鎳鉻合金，負極為鎳硅合金。與其它類型的熱電偶相比，K 型熱電偶的線性較好，使用方便，因而在工業(yè)測量中被廣泛使用。K 型熱電偶的基本測量電路如下圖所示。K 型熱電偶的工作原理見模塊說明，其測量電路如下圖所示。COUPLER1、COUPLER2 為熱電偶冷接點的兩接線端，COUPLER1 為正端。OP07 為高阻運算放大器，用于高精度的電壓放大。如上圖所示，電壓增益為500 倍。模塊上BALANCE 電位器對應于圖中R6，用于零位調節(jié)。J1 對應于VOUT1 插孔，輸出模擬電壓。R9 電位器用于設置

8、報警電壓，當模擬輸出大于報警電壓時，ALARM 燈亮，ALARM OUT 輸出高電平；否則ALARM 燈不亮，ALARM OUT 輸出低電平。使用時，應先對OP07 調零，具體方法如下：將熱電偶的兩接線端接在模塊的兩接線端子上，紅端接正，藍端接負。用萬用表測VOUT1 端的輸出電壓，使VOUT1=0V。（注：必須在接上熱電偶的情況下調零，否則測量誤差較大） 將測量端置于加熱區(qū)(或用打火機加熱)，用A/D 采樣VOUT1 端電壓，根據(jù)下面K 型熱電偶的分度表可計算出冷端和熱端的溫差T1（兩刻度之間可用線性插值），用其它方法測出的常溫為T0，T0+T1就是測量端的實際溫度。圖3-2 K型熱電偶電路

9、圖3.2 AD轉換電路八路八位A/D 實驗電路由一片ADC0809，一片74LS04，一片74LS32 組成，該電路中，ADIN0ADIN7是ADC0809 的模擬量輸入插孔，CS0809 是0809 的AD 啟動和片選的輸入插孔，EOC 是0809 轉換結束標志，高電平表示轉換結束。齊納二極管LM336-5 提供5V 的參考電源，ADC0809 的參考電壓，數(shù)據(jù)總線輸出，通道控制線均已接好，八位雙緩沖D/A 實驗電路由一片DAC0832。一片74LS00，一片74LS04，一片LM324 組成，該電路中除DAC0832 的片選未接好外，其它信號均已接好，片選插孔標號CS0832。輸出插孔標號

10、DAOUT。該電路為非偏移二進制D/A 轉換電路，通過調節(jié)POT3，可調節(jié)D/A 轉換器的滿偏值，調節(jié)POT2，可調節(jié)D/A 轉換器的零偏值。圖3-3 AD轉換電路的原理圖4 設計思路4.1 AD轉換采集數(shù)據(jù)ADC0809是逐位逼近型8通道A/D轉換芯片，CMOS工藝制造，雙列直插式28引腳封裝。由于本次實驗時硬件電路使用的是實驗箱，所以硬件電路無需設計。ADC0809有8個通道，本次使用的是0通道，片選信號選用CS3，所以地址定義為“CON0809 EQU 04D0H”。在START端產生一個正脈沖，啟動AD轉換，并鎖存模擬通道地址。由于AD轉換需要一定的時間，所以接下來等待一段時間，讀取A

11、D轉換值。4.2 數(shù)據(jù)顯示到數(shù)碼管上數(shù)碼管電路使用的是8279驅動電路。由于電路已經設計完畢，所以程序開始定義其控制和數(shù)字地址： CON8279 EQU 0492HDAT8279 EQU 0490H由于數(shù)碼管顯示需要顯示的編碼，所以先定義編碼表。SEGCOD DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H 當獲取ADC后的信息后，分別提取高四位和低四位的數(shù)據(jù)，然后到數(shù)碼管顯示表中查找相應的編碼，發(fā)送到8279,8279驅動數(shù)碼管便能顯示出當前的數(shù)據(jù)。4.3 數(shù)據(jù)顯示到LCD上為了減輕總線的負擔，驅動LCD的任

12、務給了8255，CPU通過控制8255的輸出來控制LCD的顯示內容。將PA0PA7連接到LCD的數(shù)據(jù)端口上，將PC7連接到BUSY端口上，將PC0連接到LCD的REQ上，將CS8255連接到CS0。首先初始化8255，將A端口設置為輸出模式，PC7PC4設置為輸入模式，PC3PC0設置為輸出并復位PC0端口，B端口設置為輸出模式。LCD的驅動芯片接收命令來顯示字符，有很多種方式，里面包括漢字庫等。獲取顯示位置等數(shù)據(jù)后，判斷是否忙，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，等待接收，發(fā)送完畢，將相應的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后即可顯示相應的字符。5 程序流程5.1 主程序流程圖開始初始化調用LCD顯示程序在LCD上顯示數(shù)據(jù)獲取AD轉換

13、后的值，并存入寄存器和存儲器啟動一次零通道的AD轉換，并延時等待調用數(shù)碼管顯示函數(shù)，在數(shù)碼管上同步顯示數(shù)據(jù)據(jù) 圖5-1 主程序流程圖5.2 LCD顯示程序流程圖開始初始化查表讀數(shù)據(jù)BUSY為0？ N Y數(shù)據(jù)輸出REQ置位數(shù)據(jù)讀完？ N Y結束圖5-2 液晶屏顯示流程圖5.3 數(shù)碼管顯示子程序流程圖開始8279初始化獲取編碼發(fā)送結束發(fā)送數(shù)據(jù)NNY圖5-3 數(shù)碼管顯示流程圖6 實驗現(xiàn)象及說明6.1 實驗結果經過調試，完成基本的功能，并添加了附加的功能。數(shù)碼管能與LCD同步顯示采集的AD值。實際工作狀況如下圖所示：圖6-1 實物演示效果圖6.2 結果說明由于本次實驗采集的是ADC轉換后的值，并沒有進

14、行AD值和實際溫度差值之間的轉換，所以圖中顯示的數(shù)據(jù)并不是真實的溫度值。另一方面，熱電偶檢測的是熱鍛和冷端的溫度差，所以實際的AD值不光跟熱端溫度有關，而且跟冷端溫度有關。由于熱電偶的線性度比較高，所以加熱另一端能清楚地看到采集的AD值升高。7 在小組中的任務本人在本次實驗中主要負者硬件部分的組裝，LCD顯示程序中的部分編寫，并參與了程序注釋的添加，以及撰寫了個人的設計報告。8 實驗心得通過本次微機原理實驗設計，了解了K型熱電偶傳感器的工作原理，加深了對8086CPU的基本工作原理的以及AD轉換的基本方式的認識。此外，由于本次課程設計是一次綜合性的實驗設計，接觸、了解和使用了2種顯示設備的使用

15、方法，強化對匯編語言的編譯程序能力。當然實驗中我們也碰到過不少問題，這里我十分的感謝兩位同伴，是他倆的堅持才能解決其中的難題?？傊敬挝C原理課程設計收獲頗多，另不少在課本上得不到的的知識等得到了充分的鍛煉。結論熱電偶的熱端在溫度發(fā)生變化以后，由于席貝克響應，熱電偶回路中會有電流流過，因此通過模擬電路采集電壓信號并進行放大等處理后進行AD轉換可以得到數(shù)字量，此數(shù)字信號跟熱電偶兩端的溫度差有關。通過查表或者擬合公式可以得到實際的溫度差值。由于本次使用匯編語言書寫程序，所以對浮點數(shù)的處理比較復雜，所以只顯示了采集的AD值，但是能形象的描述出溫度的變化。參 考 文 獻1 董潔. 微型計算機原理與接

16、口技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2013.4.2 董潔. stu_8086課程設計說明M.北京：北京科技大學，2013.附 錄1 程序清單 CON0809 EQU 04D0H CON8279 EQU 0492H DAT8279 EQU 0490H ASSUME CS:CODE CODE SEGMENT PUBLIC ORG 100H START: JMP START1 SEGCOD DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H ;015的編碼 TEMP0 DB 00H;*Init* START1: MOV

17、DX, 04A6H ;選中控制寄存器 MOV AX, 88H ;A端口輸出，工作在方式0，PC7PC4輸入，B端口輸出，PC3PC0輸出 OUT DX, AX ;發(fā)送命令 MOV AX, 70H ; OUT DX, AX ;復位PC0 MOV AL, 0F4H ;清屏命令 CALL COMD CALL DELAY ;延時等待 MOV SI,OFFSETTABLE MOV CX, 183D WR0: MOV DX, 04A4H ;寫端口C命令 IN AX, DX ;讀端口C的狀態(tài) AND AX, 80H ;判斷BUSY JNZ WR0 ;忙等待 MOV AL, SI ;給液晶屏發(fā)送命令 CALL

18、 COMD ;調用發(fā)送函數(shù) INC SI ;SI+1 ，傳送下一個數(shù)據(jù) LOOP WR0 ;循環(huán);*;*main* MAIN1: MOV DX, CON0809 MOV AX, 34H OUT DX, AX ;鎖存AD轉換通道，為通道0 MOV CX, 10H WAIT1: NOP NOP LOOP WAIT1 ;等待AD轉換的完成 MOV DX, CON0809 ; IN AX, DX ;讀入溫度數(shù)據(jù) AND AX, 0FFH ;去位 MOV BX, AX ;存入BX MOV DI,OFFSET TEMP0 MOV CS:DI,BL;將數(shù)據(jù)存儲起來 MOV TEMP0,BL; CALL LC

19、D_DISP ;LCD顯示 CALL LED_DISP ;LED顯示 CALL DELAY;延時等待 JMP MAIN1 ;回到主函數(shù)入口繼續(xù)執(zhí)行;*;*LED_Display* LED_DISP: MOV DI,OFFSET TEMP0 MOV BL,CS:DI;從存儲器中讀取上次的AD轉換值 MOV DI,OFFSET SEGCOD;獲取數(shù)碼管編碼的首地址 MOV AX, 08H MOV DX, CON8279 OUT DX, AX ;讓數(shù)碼管顯示16X8字符，左端開始 MOV DX, DAT8279;獲取數(shù)據(jù)地址 PUSH BX;將BX暫時備份 AND BX, 0F0H;獲取高四位編碼

20、MOV CL,4 SHR BX,CL;邏輯右移4位 ADD DI,BX ;獲取編碼偏移地址 MOV AL,CS:DI MOV AH,0 OUT DX,AX ;發(fā)送數(shù)據(jù) NOP NOP MOV DI,OFFSET SEGCOD POP BX AND BX,0FH ;獲取低四位數(shù)據(jù) ADD DI,BX ;添加偏移量 MOV AL,CS:DI MOV AH,0 OUT DX, AX ;發(fā)送低四位數(shù)據(jù) CALL DELAY;延時等待 RET;*;*LCD_DISP* LCD_DISP: PUSH BX;暫時備份 AND BX, 0F0H MOV CL,4 SHR BX,CL;獲取高四位數(shù)據(jù) ADD B

21、X,30H ;獲取相應的ASCII碼 CMP BL,3AH;如果高于0AH，還得再加上07H JB T0 ADD BL,07H T0: MOV CX,03D;循環(huán)3次 MOV SI,OFFSETTEP1 T1: MOV DX, 04A4H IN AX, DX ;讀端口C的狀態(tài) AND AX, 80H ;判斷BUSY JNZ T1 ;忙等待 MOV AL, SI ;給液晶屏發(fā)送命令 CALL COMD ;調用發(fā)送函數(shù) INC SI ;SI+1 ，傳送下一個數(shù)據(jù) LOOP T1 WR1: MOV DX, 04A4H ;讀C命令 IN AX, DX ;讀端口C的狀態(tài) AND AX, 80H ;判斷BUSY JNZ WR1 ;忙等待 MOV AL, BL ;給液晶屏發(fā)送命令 CALL COMD ;調用發(fā)送函數(shù) MOV CX,03D MOV SI,OFFSETTEP2 T2: MOV DX, 04A4H ;寫端口命令 IN AX, DX ;讀端口C的狀態(tài) AND AX, 80H ;判斷BUSY JNZ T2 ;忙等待 MOV AL, SI ;給液晶屏發(fā)送命令 CALL COMD ;調用發(fā)送函數(shù) INC SI ;SI+1 ，傳送下一個數(shù)據(jù) LOOP T2 POP BX AND BX,0FH ;獲取低四位數(shù)據(jù) ADD