空调单暖温度控制器.doc

合肥学院 计算机科学与技术系 课程设计报告 2008 ～2009 学年第 一 学期 课程 微型计算机原理与接口技术 课程设计名称 空调单暖温控器的设计与功能实现 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 张向东 2009 年 2月 空调单暖温度控制器的设计与功能实现 设计要求： 使用DS18B20制作一个数字温度计，使用数码管交替显示当前温度值和设定温度值； 使用键盘设定某一温度，通过DAC0832输出电压供给发热电阻RT1，使发热电阻RT1固定在该温度。 题意分析及解决方案 题意需求分析 为了实现课题所要求的功能，本设计需要解决以下问题： 如何通过DS18B20读出环境温度并显示在LED上； 利用何种方法解决键盘输入和LED灯的显示问题； 如何实现“单暖空调”的功能，即：当环境温度低于设定值的时候启动 发热电阻加热以使温度升高到设定水平； 运行过程中其他可以扩充的功能。 解决问题的思路及方法 硬件部分 结合题意要求以及实际需要，在硬件上笔者提供解决问题的方案如下。 首先需要解决的是温度测控问题，因此温度传感器DS18B20必不可少，而DS18B20将温度信息传递给芯片8255A；当温度低于设定值时利用发热电阻RT1给系统加热，为了演示比较明显的加热效果此处可增设一个功能放大电路 实验板上为E2区 ，同时利用逻辑笔 B2区 来测量发热电阻的工作情况；由于要从键盘设定温度值和通过LED显示温度，所以这一部分电路也是必备的 同时需要专用芯片8279 。考虑到节省芯片和紧凑系统规模，DAC0832的功能可以由8255A代为实现。 综上所述列出硬件清单如下： 硬件 8255A 8279 DS18B20 键盘 LED灯 发热电阻 功能放大器 逻辑笔 主要功能 控制温度传感器及发热电阻工作 控制键盘和LED工作 温度传感器，测量温度 输入设定温度 显示环境温度和设定值 实现加热功能 放大电路 测试发热电阻的工作情况 表1-1 硬件清单 软件部分 软件应该具备以下几个主要部分： 对温度传感器DS18B20的操作 初始化/启动，读写温度，温度转换/显示 ； 对控制芯片8255A的控制及操作 如读出DS18B20的温度，控制发热电阻产生加热所需的热量 ； 对通用控制芯片8279的操作 如8279的初始化，从键盘输入温度设定值，显示温度，清除显示等功能 ； 对发热电阻RT1的操作 控制其加热与否 ； 另外还要设置一定的延时程序以满足不同芯片及元器件的工作时序； 进制之间的转换等。 二、硬件设计 1. 可编程并行接口芯片8255A 1 8255A在本设计中的作用 在本设计中8255A作为对DS18B20进行操作的主要部件肩负着向温度传感器发送操作指令实现诸如：初始化DS18B20，读取温度值，对温度值进行十进制转换以及其他一些必要操作；同时8255A全权控制着发热电阻RT1的工作情况。 2 8255A功能分析及技术参数 8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、Ｂ口和Ｃ口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。Ａ口三种工作方式：即方式0、方式1和方式2，而Ｂ口只能工作在方式0或方式1下，Ｃ口通常作为联络信号使用。8255A的工作只有当片选CS效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。 端口A：包含一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器，输入输出数据均受到锁存。 端口B和C: 都包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，输出数据能锁存，输入数据不锁存。 端口C:可分成两个4位端口，分别定义为输入或输出端口，还可定义为控制、状态端口，配合端口A和端口B工作。 8255A是可编程外围设备接口 Programmable Peripheral Interface, 简写为PPI 其内部结构如图所示： 3 8255A工作在方式0 方式0的工作特点： 这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。其功能为： 两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高4位和低四位；任何一个通道可以作输入/输出；输出是锁存的；输入是不锁存的；在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。方式0的使用场合：同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定，且已知的条件下使用的。因此，传送中不要应答信号。输入时，执行程序只要给出IN指令；而输出时，也只给出OUT指令，就能实现数据的输入或输出。优点是程序简单，接口的硬件开销小。 查询式传输时，要先查询一个外设的状态，当该状态表示外设已准备好时，方能开始查询传输，否则CPU将继续查询。但在方式0，没有规定固定的应答信号，所以，这时将通道A、B作为数据通道，把通道C的4个位（