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1、 微机接口技术课程设计说明书课程名称： 数字温度计电路设计及调试 学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机械设计制造及其自动化 组 员： 指导教师： 陈志平 赵骆伟 孔 敏 日 期： 2011年5月20日 目 录1课程设计任务书3 2说明书正文52.1 前 言52.2 现 状62.3 任务分析及方案设计 72.4 系统电路原理图10 142.6 电路调试153. 心得体会 174. 参考文献 185. 附录 191课程设计任务书1.1 任务要求 在Dais实验台基础上设计并调试一个外接口电路，能够测量与显示所测量（依具体题目定）值，且具有一定控制功能，编程并调试完成整个开发系统。每组一题
2、，分别由34位同学合作完成。1.2 主要技术要求1） 测温题要求温度测量：0摄氏度+100摄氏度； 电机转速题要求：01500r/min；称重题要求：自行设定。 2） 显示精度：g1.3 主要完成任务 1、查找相关资料，确定课程设计方案； 2、微机接口电路硬件焊接、装配、逐步排除故障及调试； 3、用Protel2004绘制微机最小系统配置原理图； 4、用Protel2004绘制相关项目接口原理图； 5、编写有关项目程序，并进行调试； 6、按照相关项目内容要求，上机进行联调； 7、编写课程设计报告。提交成果 1).课程设计说明书一本。（电子文档与打印稿各一份） 要求：内容完整，图表完备，条理清晰
3、，分析有据，计算精确。所附电路图布局合理，清晰完备，图形与符号要规范。 2). 所用元器件清单。 3). 电路实体一套。要求：该电路实体必须是经过自己安装调试通过并达到性能指标要求电路实体。1.5 时间按排4.23晚：布置任务及接口电路只是授课4.245.05：查找相关资料，初拟总体方案；讨论确定总方案；上级熟悉 Protel2004 软件；微机最小系统配置原理图，相关接口电路图设计；借领工具，分发参考资料、PCB板及相关元器件。5.065.16：接口 电路PCB板焊接、装配、调试；各项目相关程序设计、编写及调试；软硬件联合调试。5.175.19： 编写课程设计说明书；答辩及验收课程设计成果；
4、归还所借工具，上交课程设计成果。5.205.21 ：提交修改后最终报告及成果。1.6 注意事项 1、 按时上下机，严禁玩游戏，注意公共卫生。 2、 爱护实验室内一切实验设施，违者按零分计。 3、 爱护借用工具，丢失工具者按原价赔偿。故意损坏工具者按零分计，并原价赔偿。 4、 注意安全。下课时关闭总闸及空调，拔掉电烙铁，关好门窗。 5、 不准用实验桌上乱写乱画，否则按零分计。笔在2说明书正文2.1 前 言从晶体管、集成电路，到超大规模集成电路，日新月异微电子技术是计算机技术飞速发展基础。计算机发展，加快了信息技术革命，使人类进入信息时代。多媒体计算机技术应用，实现了文字、数据、图形、图像、动画、
5、音响再现与传输；国际互联网(Internet)把世界联成一体，形成信息高速公路，令人真正感到天涯咫尺。以半导体集成电路为中心微电子技术进步，使计算机向着微型、高性能、低成本方向迅猛发展。至今，集成电路已发展到第四代，即超大规模集成电路(VLSI)。今天微处理器，不仅CPU，而且连同存储器、输入/输出接口等电路也做在同一块硅片上。微处理器飞速发展使微机高度微型化、快速化、大容量化与低成本化，单台微机性能已达到中型机以上水平。微型计算机软硬件不断翻新，但工作原理基本上没变，通过学习微机工作原理、CPU结构与功能、各种寻址方式与微机指令系统、汇编语言程序设计、中断工作原理及处理方法与接口技术，以期能
6、在理论上及实践上掌握与应用微型计算机主要技术。微机原理是一门专业基础课程，它主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器与指令系统、汇编语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基本概念有较深入了解，能够系统地掌握微型计算机结构、8086微处理器与指令系统、汇编语言程序设计方法、微机系统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与解决问题能力本次温度测量控制程序设计采用汇编语言程序编写，要求设计者具备微机原理理论知识与实践能力。微机原理与接口技术是一门实践性强学科，不但要求有较高理论水平，而且还要求有实际动手能力。本课程设计主要目是提高实践能力，包括提
7、高汇编等语言编程能力及对接口等硬件理解分析能力与设计接口电路能力，在进行课程设计过程中，通过让学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接口技术相关知识。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，验证程序正确性。学习微机原理及应用理论知识后，通过本次课程设计加深对它理解与掌握。在设计过程中，广泛查阅各种所需资料，通过实践来加深与巩固理论，同时将自己对这门技术理解应用在设计当中，提高实践水平与综合能力。2.2 现 状随着企业生产规模逐渐扩大，对生产过程自动化程度要求越来越高，系统控制在向着更加复杂，可靠性及精确性要求更高方向发展。这就要求必须有更加
8、先进控制系统及之相适应。微型计算机自出现以来，便以其集中度高、功能强、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，广泛应用于国防、航空航天、海洋、地质、气候、教育、经济、日常生活各个领域，并发挥着巨大作用。随着自动控制理论与计算机应用技术发展，生产过程将进一步微机化、规范化与科学化，使各生产只能管理部门能够利用计算机终端通过 线或光纤通讯电路及微机控制系统联网，随着从公用数据库中了解分析生产情况，以便对下一步生产与技术改造进行决策，有利于提高生产率与产品质量。本课题中，可以实时监控到环境中温度，并以温度控制电机速度，既能了解分析情况，又能完成生产自动化。 任务分析及方案设计任务分析热敏电阻温
9、度测量控制电机原理是通过给热敏传感器一个温度，该传感器发生变化，从而使电阻或电容等参数发生变化， 传出到A/D转换芯片。转换成便于处理数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。利用实验系统上0809作为 A/D 转换器， 实验系统上电位器提供模拟量输 入，编制程序，将模拟量转换成数字，通过数码管显示出来。再根据数码管显示。具体分工：傅巧珍负责软件编程工作，车晓东、包帅、柴杰负责硬件焊接与调试，最后一起联机调试。方案设计(1)用热敏电阻测温度方法，通过热敏电阻测得温度。(2)将其转化为电压值，再由电压值转化成 LED 灯显示值。(3)其中根据 LED
10、灯值来判断个状态显示值。传感器CPULED灯（1）接口电路设计 输入接口电路功能是将传感器输出电信号经过必要转换或信号放大及处理，使之符合微机控制系统要求。接口电路组成及传感器输出测量信号形式有关，及微机处理系统功能要求有关，因此可根据输出信号形式与系统功能要求决定接口电路类型1、传感器激励电源电路由U1、D1、R1、R2、R3、C1、RW1组成产生稳定电压源，即传感器工作电压。热敏电阻传感器在工作时，希望它只跟测试温度发生对应关系。但现实中，热敏电阻传感器激励电源引起微小变化将严重影响测试精度，必须要专用稳压源供电。在电路中R1、D1、C1为运算放大器同相输入端提供稳定基准参考电压，输出电压
11、经R2、RW1、R3分压，经RW1可调端反馈到运算放大器反相输入端，这样调整RW1就能输出稳定设定电压值。2、传感器接口电路传感器接口是连接传感器及放大器端口，电路由R4、R5、R6、RW2、C2、Q1组成。热敏电阻传感器在温度变化场下将产生电阻率变化，为获得对应电压值，将热敏电阻传感器RD-A设计放置在Q基极上偏置；及下偏置RW2、R4、C2（C2为旁路电容）共同组成Q1基极偏置电路，调整RW2就能改变基极电压起始点，上偏置热敏电阻传感器随着温度变化其阻值也跟着变化，进而改变了基极Ib大小，由于Q1放大作用将发射电流Ie放大，流经R6时产生随温度变化对应电压值。3、跟随器其功能是输入输出阻抗
12、与放大电流作用。4、十倍放大器将电路中R7、R8、R9阻值设计为10K欧姆，这样运算放大器将组成十倍反相运算放大器，RW3为调整U3共模抑制电压，调整时，使U3同相输入端、反相输入端输入为零（即2、3端接地），调整RW3使U36脚输出为零。5、可谓反相器电路中R10、R12、RW5、R11组成可调反相放大器，调整RW5就能微调U4放大倍数，RW4为调整U4共模抑制电压值大小。6、信号输出接口由RW6、R13、C3、JP1组成信号输出接口电路。调整RW6就能改变输出电压大小，这样能确保在最大量程时，输出电压不超过5V。7、A/D转换程序设计A/D转换程序主要由三大块组成：（1）A/D转换器启动程
13、序；（2）查询等待转换结束程序（3）读取转换结果程序A/D转换程序设计常采用三种方式：1、查询方式2、延时方式3、中断方式利用程序查询结果信号EOC是否到，若EOC为高电平，说明转换结束，可读出转换结果。延时方式是利用延时程序等待转换结束。3中断方式中断方式是利用转换结束信号发出中断申请，中断响应后在中断服务程序中处理转换结果。（1）电路原理图如图分别是热敏电阻测温放大电路（图1），微机最小模式系统配置原理图（图2） 图1热敏电阻测温放大接口电路原理图 图2 微机8086最小模式系统配置 (2)软件设计开发开始给LED灯赋予初始值将LED中值显示出来传入温度值A/D转换，通过线性关系通过转换成
14、与真实温度一样的值显示出来将该值的低四位存入BUF+5，将高四位存入BUF+4BUF+O的值为2该值是否大于50？ 是 否 BUF+0的值为3该值是否大于80？ 是 否 BUF+0值为1流程图讲解首先是初始化一下，自己给 LED 灯一个初始 6 位数可以是 000000，然后 通过子程序 BCD 查表显示出来，再返回来从外界测一个温度，输入温度值， 通过一个线性关系 T=a*U+b，51*U=AL，AL 为最终显示，要是最终显示等于， 即 T=11/10*AL+16，将转换后 T 值高四位与低四位分别放入 LED 灯最后两 位，然后比较其大小，LED 第一盏灯表示是状态灯，温度值大于 80 时
15、候状 态为 3，当大于 50 小于 80时状态为 2，小于50时状态为1.其状态值存入BUF+0位中。2.5 元器件参数选择及清单名称型号数量单价/元电阻1K22110K6100K1500K1可变电阻2K15K110K4集成芯片LM741CN42电容1F2F1稳压二极管1单电源：+12V,+5V 分辨率：8位转换时间：取决于时钟频率2.6 软硬件调试硬件调试电路板焊接完成后，连线接通电路板，用万用表测电路板输出端电压，先顺时针缓慢调整电位器RW6，这时万用表电压读数会随着RW6变化而发生递减（递增）变化，当停止调整RW6时如果读数继续跳动而不会停止，说明焊接上可能出现虚焊或者元器件没焊牢。如果
16、读数停止跳动，当继续旋转电位器RW6，电压继续发生变化，通过电位器RW6顺时针或逆时针旋转，如果万用表中电压读数能够从正直递减到零（从负值递增到零），说明硬件调试成功。软件调试设计程序是使用汇编语言编写。程序完成后就可以对它进行编译与执行，如果发现有错误，则返回程序中修改，完成后再次编译与执行，就这样周而复始重复进行，直到没有出现编译错误之后就可以运行了。运行时候也有问题出现。例如程序结构有问题，对于寄存器使用不合理，或对于寄存器重复使用导致数据混乱，循环不能正常结束等问题。要解决这些问题就要对汇编用深入理解，画清楚流程图，使用结构简单循环，分布编写程序，同时注意对程序注释可以减少问题。对于寄
17、存器使用问题可以才用入栈出栈来保存部分寄存器值来安排寄存器使用。对于循环，注意结束循环条件，避免在程序中产生无限循环情况，无限循环显示除外。对于一些寄存器隐含用法要引起注意，对于控制端口地址写入，数据输出，都有特定寄存器提供使用。但请切记，工作台要适当关机，以免烧坏一些元件。联合调试联机运行时，数字温度计并不能得到预期效果，LED只是显示了一个数字，不能根据温度变化转换成不同数字，经检查，问题出在编写程序上。需要重新转到程序开始处运行，重新读取模拟量才能进行转换。另外,在调试时发现出现温度及寄存中数据不同，显然在程序中受到了改变，需要在程序中保存寄存中温度值，不使其受到循环移位影响。调试结果用
18、温度传感器，测量热水温度，随温度变化，LED显示管显示数字随之改变。在开始时，会看到数字不断变大，经过一段时间后，温度会一个较为稳定数字左右变换。 3心得体会 第一次做课程设计，遇到麻烦可想而知。 首先是用 Protel2004 画电路图。居然是英语版软件，对我们机械学子来说那是多么痛苦啊。只能翻出牛津字典，与小组成员共同努力克服困难，画出电路图。 接下来是电路板焊接，有之间焊接音响电路板经验，这次焊接没有遇到什么困难。在零件、工件齐全前提下，很快完成了电路版焊接。但是由于粗心，还是出现了点小问题。还好不是很大问题。真要细心啊不管做什么事情。可能有时候一个小问题就能造成很严重后果。我做主要是硬
19、件部分，手活比较细。最难得还数汇编程序，班花除了很大力。负责硬件部分让我增强了自己动手能力与动脑能力。在帮助班花编成过程中遇到各种困难，但是这更加激发了我学习汇编程序热情，使我有更多兴趣去学习微机原理与其他程序汇编。通过对这程序制作，使我对汇编语言基本知识使用更加熟练，同时也增加了我对汇编语言一些认识，在作业完成过程中通过与同学交流，也增加了合作技巧。通过查阅以下资料也学到了一些课本上没有东西，拓宽了自己知识面，增加了学好汇编语言信心。通过这次课程设计，我明白了，要做好一个课题，需要我们耐心，细心，好奇心，更需要恒心。课程设计顺利完成少不了我们小组默契合作。同时也知道了该如何学以致用。课后整理
20、对课程设计是非常重要也是必不可少，特别是画原理图等方面要花一定功夫。在设计制作过程中，我们发现：实践出真知、应用是王道。书本知识毕竟是死。只有通过我们双手把它呈现在世人面前，才是真正有价值，才能真正检验我们是否理解了教师所讲内容。通过本次“优生免考”课程设计，我们两个人真切体会到了其中真谛。我们在学习了课程中基本软件及实验后，通过自己设计理念，将自己心目中理想台灯设计出来，供人们使用这是一件极其有意义事情。对于工科学生来说，理论并不是十分重要。我认为中国工科教育应该向日本学习。这即是时代所需，又是迫不得已。21世纪创新特点之一是周期性更短，所以，工科生没有必要将时间花在研究它是怎么来，而应该关
21、注它是怎么用。同时，我们教育模式不会培养出理论大家，应用是唯一出路。最后就是感谢指导教师在我们课程设计过程中对我们帮组，让我们更快完成了任务。 4参考文献1微机原理及接口技术（第2版）彭虎 周佩玲 傅忠谦 编著 电子工业出版社2微机原理及接口技术学习指导（第2版）彭虎 周佩玲 傅忠谦 编著 电子工业出版社3微机原理及接口技术课程设计 李国栋 汪新中 陆志平 周盛华 编著 浙江大学出版社4百度网站 5附录51程序设计清单及注释CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE ORG 3390H ；初始程序H5: JMP STARTZXK EQU 0FFDCH
22、 ；字形口地址ZWK EQU 0FFDDH ；字位口地址LED DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HBUF DB ?,?,?,?,?,?ADPORT EQU 0FFE0HSTART : MOV BUF,00H MOV BUF+1,00H MOV BUF+2,00H MOV BUF+3,00H MOV BUF+4,00H MOV BUF+5,00HP5: MOV AL,00H ;选择IN0端口 MOV DX,ADPORT OUT DX,AL C
23、ALL DIS ;调用子程序DIS MOV DX,ADPORT IN AL,DX MOV DX,0FFE4H NOT AL OUT DX,AL NOT AL MOV DX,ADPORT IN AL,DX ;取AD转换后得到数据到AL MOV BL,3 DIV BL MOV BL,1 ；将AL中值除BL中值 MUL BL ;将AL中值乘BL中值 ADD AL,16 CALL ADS JMP P5ADS: MOV CL,AL ;将AL中值存入CL PUSH CX ;CX进栈 MOV AH,AL ;将AL中次低位与最低位各放入BUF+4与BUF+5 AND AL,0FH ;将AL中高四位清零 MOV
24、 BUF+5,AL ;将AL中值放入BUF+5 AND AH,0F0H ;将AH中低四位清零 MOV CL,4 ;将4存入CL中 SHR AH,CL ;将AH右移四位 MOV BUF+4,AH ;将AH中值放入BUF+4 POP CX ;CX出栈（恢复现场） MOV AL,CL ;将CL中值返回给AL CMP AL,70 ;将AL中值（温度）及90比较 JNB B1 ;若大于90转到B1 CMP AL,50 ;将AL中值及50比较 JNB B2 ;若大于50转到B2 MOV BUF+3,1H ;将数值1放入BUF+0 JMP AB ;无条件转到ABB1: MOV BUF+3,3H ;将数值3放
25、入BUF+0 JMP AB ;无条件转到ABB2: MOV BUF+3,2H ;将数值2放入BUF+ 0AB: RETDIS: MOV CL,20H MOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,BX PUSH BX MOV BX,OFFSET LED XLAT POP BX MOV DX,ZXK OUT DX,AL MOV AL,CL MOV DX,ZWK OUT DX,AL PUSH CX MOV CX,0100H DELAY: LOOP $ POP CX CMP CL,01HJZ EXITINC BXSHR CL,1JMP DIS1EXIT: MOV AL,00HMOV DX,ZWKOUT DX,ALRETCODE ENDS END H5第 19 页