基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書

1、word.基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)摘摘 要要：為了實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)用環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測，防止環(huán)境溫度過高過低，以保證工作的正常進(jìn)行，提出一個(gè)基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案?；诖谕ㄐ诺亩帱c(diǎn)溫度測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于 AT89C51 單片機(jī)和多片 DS18B20 單總線型數(shù)字溫度傳感器的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)，主要由 AT89C51 單片機(jī)，溫度傳感器模塊，外加串口電路，報(bào)警電路，鍵盤模塊以及顯示模塊組成。由芯片 DS18B20 采集溫度信號傳輸給微控制器，通過外圍設(shè)備顯示現(xiàn)場溫度值，并設(shè)計(jì)上位機(jī)程序通過串口通信實(shí)時(shí)獲取溫度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)

2、計(jì)。單片機(jī)程序采用 C51，在 KEIL 開發(fā)環(huán)境中調(diào)試通過完成；PC 后臺軟件采用 VB6.0 完成。本次設(shè)計(jì)的基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)的精度指標(biāo)為非線性誤差為0.5；測量范圍指標(biāo)是 -55+125；最后經(jīng)過 proteus 與 keil 的聯(lián)調(diào)可以根本實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)測 多點(diǎn)溫度 DS18B20 AT89C51 串口 Abstract: In order to realize the real-time remote monitoring of the ambient temperature of the application, avoid the enviro

3、nmental temperature is too high or too low, in order to ensure the normal work of the proposed a design scheme based on serial communication of the multipoint temperature test system. Based on serial communication of multi-point temperature measurement system is designed based on AT89C51 single chip

4、 and multi chip DS18B20 single bus digital temperature sensor of multi point temperature detection system, mainly by the AT89C51 single-chip microcomputer, temperature sensor module, plus serial circuit, alarm circuit, keyboard module and display module. The temperature signal is transmitted to the

5、microcontroller through the chip DS18B20, and the temperature value is displayed on the peripheral device, and the host computer program is designed to obtain the temperature through the serial communication. System design includes hardware circuit design, software design. MCU program using C51, in

6、the KEIL development environment, through the completion of the debugging; PC background software using VB6.0 complete. The design of the precision index of serial communication of multi-point temperature measurement system based on nonlinear error is + 0.5 DEG C; measuring range index is 55 to + 12

7、5C DEG C; Finally through the Proteus and keil of the link can basically achieve the desired goal.Keywords: remote monitoring temperature,AT89C51,DS18B20,serial communication word.目錄目錄1 1 前言前言.1 12 2 整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì).3 32.1 方案論證 .32.2 方案比擬 .43 3 單元模塊設(shè)計(jì)單元模塊設(shè)計(jì).5 53.1 AT89C51 單片機(jī)電路設(shè)計(jì).53.2 溫度傳感器接口設(shè)計(jì)模塊 .63.3

8、 LED 溫度顯示模塊.73.4 鍵盤模塊 .73.5 報(bào)警模塊 .83.6 電平轉(zhuǎn)換模塊 .84 4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).10104.1 主程序軟件設(shè)計(jì) .104.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .104.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .115 5 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及精度和誤差分析系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及精度和誤差分析.13136 6 結(jié)論結(jié)論.14147 7 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié).15158 8 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).1616附錄附錄 1 1：電路總圖：電路總圖 .1717附錄附錄 2 2：軟件代碼：軟件代碼 .1818word.1 前言前言在實(shí)際生產(chǎn)中，為了防止局部的溫度過高或過低，需要對某個(gè)空間內(nèi)多個(gè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，如溫室大棚、

9、糧倉等，以便采取相應(yīng)的措施。為了改善監(jiān)測人員的工作條件，監(jiān)測人員一般需要遠(yuǎn)離監(jiān)測對象。因此，多點(diǎn)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。溫度測量的方法有多種，目前典型的溫度測量系統(tǒng)是由模擬式溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)組成。而其中的核心便是溫度傳感器，溫度傳感器經(jīng)歷了三個(gè)開展階：1模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等特點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型

10、產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP17、LM135 等；2模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有 LM56、AD22105 和 MAX6509；3智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器)。智能溫度傳感器是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問世的，其內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或存放器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的根底上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能的，其智

11、能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。但是，由于模擬式溫度傳感器輸出的為模擬信號，必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換才能與單片機(jī)等微處理器接口，并且每個(gè)測溫點(diǎn)都要占用單片機(jī)一個(gè) I/0 口，這種系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離傳輸使得系統(tǒng)非常復(fù)雜，本錢較高此外，模擬傳感器的信號在傳輸中易受干擾，降低了系統(tǒng)檢測的精度和穩(wěn)定性。溫度測試系統(tǒng)是工農(nóng)業(yè)應(yīng)用中一個(gè)典型且極其廣泛的系統(tǒng)，對不同控制對象的溫度進(jìn)行監(jiān)測具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。例如，目前，智能溫室是在普通溫室大棚的根底上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)等開展起來的。一個(gè)完整的智能溫室控制系統(tǒng)由溫度控制、濕度控制、光照控制、澆灌控制、數(shù)據(jù)采集與處理等五個(gè)子系統(tǒng)組成，它們分別完成對

12、作物生長條件的控制。智能溫室控制是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，溫度控制在整個(gè)控制系統(tǒng)中具有非常重要的地位，溫室溫度過高或過低均對作物的生長有重要影響。而數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)處理后通過控制器來對其它控制環(huán)節(jié)作相應(yīng)的動作，以到達(dá)作物生長的最正確環(huán)境。為了減少溫度的變化給控制系統(tǒng)帶來不良結(jié)果，防止局部溫度過高，不僅需要用更精確的溫度傳感器對溫度進(jìn)行更有效的測量，也要對溫室進(jìn)行多點(diǎn)測量，做到精確測量和穩(wěn)定控制。設(shè)計(jì)一種多點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測中心通過 PC 機(jī)軟件發(fā)送控制指令使數(shù)據(jù)終端相應(yīng)的傳感器測溫，并將所測得的溫度值發(fā)回保存、顯示在 PC 機(jī)上，并且可以通過 PC 機(jī)繪制不同時(shí)刻的溫度變化曲線，這樣

13、能有助于盡早的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，可以為節(jié)約本錢和提高生產(chǎn)率、生產(chǎn)質(zhì)量做出一定的奉獻(xiàn)。由于智能溫室和溫室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)都屬于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大概念中word.一個(gè)重要的組成局部，為更有效的實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，真正做效勞“三農(nóng)，還是很有研究意義和使用價(jià)值的。針對基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)，在討論基于多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的根底上，擬設(shè)計(jì)一個(gè)基于 AT89C51 單片機(jī)和 DS18B20 智能溫度傳感器以及串口通信電路的系統(tǒng)，包括各模塊硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，具有精度高、操作簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。word.2 整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，以到達(dá)人們對溫

14、度的調(diào)控，來滿足生產(chǎn)工作的需要，系統(tǒng)采用分布式思想，用上下位機(jī)PC 機(jī)與單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)收集。采用 MAX232 來實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信，這樣既可以通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集與處理，也可以通過下位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與顯示。下位機(jī)是基于AT89C51、數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的單總線測溫網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，抗干擾性好，適合在惡劣環(huán)境下工作。2.1 方案論證方案論證針對基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以采用兩個(gè)方案，具體的方案見方案一和方案二。方案一：基于 LabVIEW 的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案該溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 2.1 所示, 測量目標(biāo)經(jīng)過傳感器模塊后轉(zhuǎn)換成電信號

15、，在由信號調(diào)理模塊對信號做簡單的調(diào)理工作，將調(diào)理好的信號傳送到數(shù)據(jù)采集模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后在用軟件進(jìn)行特定的處理。利用 NI 公司的 LabVIEW 軟件完成對信號的讀取、分析、計(jì)算、存儲和顯示。 圖 2.1 測溫整體方案一框圖方案二：基于串口通信的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案該溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 2.2 所示，主要由單片機(jī)、數(shù)字溫度傳感器DS18B20、電平轉(zhuǎn)換電路、LED 數(shù)碼管、蜂鳴器、鍵盤等組成。當(dāng)傳感器監(jiān)測到溫度信息后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示到 LED 數(shù)碼管顯示器上，系統(tǒng)設(shè)置了溫度的上下限，當(dāng)現(xiàn)場溫度超過或低于這個(gè)范圍時(shí)，系統(tǒng)就會通過蜂鳴器

16、進(jìn)行報(bào)警。AT89C51晶振電路顯示電路測量控制對象PC 機(jī)LabVIEW軟件開發(fā)平臺信號采集卡GPIB 接口儀RS2332 RS485 串行口VXI 接口儀器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號設(shè)定word.圖 2.2 測溫整體方案二框圖2.2 方案比擬方案比擬由于方案一涉及的電路相對較復(fù)雜，需要運(yùn)用的軟件對我們也比擬陌生，有些元器件選擇比擬困難而且價(jià)格昂貴，消耗的功率相對較大，相比而言單片機(jī)采集數(shù)據(jù)更加方便，便于處理，而且單片機(jī)已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。單片機(jī)在電路上相比照擬簡單，而且消耗的功率相對較少，調(diào)試也較方便，還有最主要的一點(diǎn)是，方案二的測量精度與方案一差不多，符合經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的要求，因此此設(shè)計(jì)采用了方案二。3 單

17、元模塊設(shè)計(jì)單元模塊設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)可分為六個(gè)主要板塊：單片機(jī)模塊；溫度傳感器模塊；LED 溫度顯示模塊；鍵盤模塊；報(bào)警模塊；電平轉(zhuǎn)換模塊。 復(fù)位電路報(bào)警電路溫度采樣電路按鍵設(shè)置電平轉(zhuǎn)換PC機(jī)word.3.1 AT89C51 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器

18、件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C051 是它的一種精簡版本。AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。引腳如圖 3.1。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.2

19、3P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427 圖 3.1 AT89C51 引腳圖與 MCS-51 兼容；4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器；壽命：1000 寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10 年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz6. 三級程序存儲器鎖定；1288 位內(nèi)部 RAM8；3

20、2 可編程 I/O 線；兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5 個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。多通道智能溫度測試儀設(shè)計(jì)中選用 STC89C51 式單片機(jī)，其最小系統(tǒng)主要由電復(fù)位、時(shí)鐘電路組成。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 3.2 所示。單片機(jī)的復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期以上

21、時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩局部組成，上電復(fù)位是在復(fù)位引腳上連接一個(gè)電容到 VCC，再連接一個(gè)電阻到 GND；按鍵復(fù)位是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。AT89C51 單片機(jī)使用 12MHZ 的晶振作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè) 30uF 的電容即可。外部晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。word.XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3

22、/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427UAT89C51R7R21kR110kC130uC230uX1CRYSTALC330uF27.0DQ2VCC3GND

23、1R84.7kSW2SW-SPST-MOM圖 3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2 溫度傳感器接口設(shè)計(jì)模塊溫度傳感器接口設(shè)計(jì)模塊溫度傳感器 DS18B20 是美國 DALAAS 公司生產(chǎn)的一種高精度單總線溫度傳感器，屬于智能化集成溫度傳感器。DS18B20 的主要特征：全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換輸出；先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信；最高 12 位分辨率，精度精度可達(dá)正負(fù) 0.5 攝氏度；12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒；可選擇寄生工作方式；內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能；64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接；檢測溫度范圍為-55 度+125 度DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 3.3 所示。主

24、要由 4 局部組成：64 位 ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置存放器。溫度采集電路如圖 3.4 所示。圖 3.3 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 3.3 DBS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖word.31.0DQ2VCC3GND1U1DS18B20R34.7kC4圖 3.4 DS18B20 溫度采集電路3.3 LED 溫度顯示模塊溫度顯示模塊LED 數(shù)碼管與單片機(jī)的 P0 口相連，單片機(jī)將采集到的溫度值轉(zhuǎn)化為與數(shù)碼管對應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過 P0 口輸出顯示。即信號通過譯碼管的端口 a、b、c、d、e、f、g 、dp 端來控制每段譯碼管的亮滅與否，同時(shí)通過端口 1、2、3、4

25、四個(gè)端口來控制四個(gè)譯碼管。LED 數(shù)碼管顯示電路如圖 3.5 所示。234567891RP1RESPACK-8圖 3.5 LED 數(shù)碼管顯示電路3.4 鍵盤模塊鍵盤模塊單片機(jī)上電運(yùn)行后會提取存儲器中默認(rèn)的溫度參數(shù)，并開始顯示當(dāng)前溫度值，根據(jù)需要，可以通過按鍵修改存儲器中的默認(rèn)的溫度參數(shù)值，故需要對系統(tǒng)進(jìn)行按鍵設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)需要三個(gè)鍵，分別是模式切換鍵、加鍵、減鍵。按鍵接口電路如圖 3.6 所示。SET 鍵選擇上限值或下限值設(shè)定，ADD 為加鍵，使默認(rèn)值增加；DEC 為減鍵，使默認(rèn)值減少。word.R41kR51kR61kADDDECSET圖 3.6 按鍵接口電路3.5 報(bào)警模塊報(bào)警模塊當(dāng)溫度值

26、超過系統(tǒng)設(shè)定的上下限時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。報(bào)警電路如圖 3.7 所示。AT89C51R75kQ1NPNLS1SOUNDER圖 3.7 報(bào)警電路3.6 電平轉(zhuǎn)換模塊電平轉(zhuǎn)換模塊AT89C51 有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。我們在應(yīng)用單片機(jī)的串口和 PC 進(jìn)行串行通信時(shí)，通常都需要進(jìn)行兩種不同的電平之間的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)實(shí)用的是 TTL 電平(+5V 為高電平，低電平為 0V)，而計(jì)算機(jī)的串口為 RS-232C 電平，其中高電平為-12V，低電平為+12V。這里要強(qiáng)調(diào)的是,RS-232C 電平為負(fù)邏輯電平。我們平時(shí)用得比擬多的電平轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232 芯片，該芯片

27、可以直接完成以上兩種電平的轉(zhuǎn)換。MAX232 是把 TTL 電平從 0V 和 5V 轉(zhuǎn)換到 3V15V 或-3V-15V 之間。首先TTL 電平 TXD 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，假設(shè)發(fā)送低電平 0 時(shí)，這個(gè)時(shí)候 Q1 導(dǎo)通，J1 的第 2 腳由空閑時(shí)的低電平變?yōu)楦唠娖?如 PC 用中斷接收的話會產(chǎn)生中斷)，滿足條件。發(fā)送高電平 1 時(shí)，TXD 為高電平，Q1 截止，由于 PCRXD 內(nèi)部為高阻，而 PCTXD 平時(shí)是-3V-15V，通過 D1和 R1 將 PCRXD 拉低至-3V-15V，此時(shí)計(jì)算機(jī)接收到的就是 1。反過來，當(dāng) PC 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由單片機(jī)來接收信號。當(dāng) PCTXD 為低電平-3V-15V

28、，Q2 截止，單片機(jī)的 RXD 端被R4 拉高到 5V 左右，為高電平；當(dāng) PCTXD 變高時(shí)，Q2 導(dǎo)通，RXD 被 Q2 拉低至低電平，word.這樣就完成了電平之間的轉(zhuǎn)換。 圖 3.8 max232 管腳圖MAX232 是由德州儀器公司TI推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口RS232 電平是-10v+10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL 電平0+5v,MAX232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含 2 驅(qū)動器、2 接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA-232-F 電平。 該器件符合 TIA/EIA-232-F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA

29、-232-F 電平轉(zhuǎn)換成 5-VTTL/CMOS 電平。每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F 電平。其主要特點(diǎn)是：1單 5v 電源工作2LinBiCMOSTM 工藝技3兩個(gè)驅(qū)動器及兩個(gè)接收器430V 輸入電平5低電源電流:典型值是 8mA 6符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-232-E 及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) V.28 7ESD 保護(hù)大于 MIL-STD-883 標(biāo)準(zhǔn)的 2000V。第一局部是電荷泵電路。由 1、2、3、4、5、6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v 和-12v 兩個(gè)電源，提供應(yīng) RS-232 串口電平的需要。第二局部是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

30、通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中 13 腳R1IN 、12 腳R1OUT 、11 腳T1IN 、14 腳T1OUT為第一數(shù)據(jù)通道。8腳R2IN 、9 腳R2OUT 、10 腳T2IN 、7 腳T2OUT為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 11 引腳T1IN 、10 引腳T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS-232 數(shù)據(jù)從 14 腳T1OUT 、7 腳T2OUT送到電腦 DB9 插頭；DB9 插頭的 RS-232 數(shù)據(jù)從 13 引腳R1IN 、8 引腳R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 12 引腳R1OUT 、9 引腳R2OUT輸出。第三局部是供電

31、。15 腳 GND、16 腳 VCC+5v 。T1INR1OUT12T2IN10R2OUT9T1OUT14R1IN13T2OUT7R2IN8C2+4C2-5C1+1C1-3VS+2VS-6U3MAX232C41uC51uC61uC71uERRORTXD3RXD2CTS8RTS7DSR6DTR4DCD1RI9P1COMPIM 圖 3.9 電平轉(zhuǎn)換word.4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序軟件設(shè)計(jì)主程序軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件采用模塊化方法進(jìn)行編程，主要由主程序、LED 顯示程序、按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序等組成。其中主程序完成系統(tǒng)初始化和對采集到的溫度進(jìn)行計(jì)算等；按鍵處理程序?qū)崿F(xiàn)鍵盤的

32、輸入按鍵的識別及相關(guān)處理；溫度測試程序主要完成由溫度芯片傳送數(shù)據(jù)的處理，并進(jìn)行判斷和顯示；LED 顯示程序完成向 LED 的發(fā)送顯示溫度，控制系統(tǒng)的顯示局部；中斷控制程序那么實(shí)現(xiàn)切換顯示功能。系統(tǒng)工作總體流程如圖它的流程圖如圖 4.1 所示。 圖 4.1 主程序流程圖4.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)程序設(shè)計(jì)包含三局部：微控制器的初始化、對 DS18B20 的訪問和對 LED 的讀寫。AT89S51 是該系統(tǒng)的核心局部，控制著溫度的轉(zhuǎn)換以及讀取溫度數(shù)值并轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)以及相應(yīng)的 ASCII 值在 LED 上進(jìn)行顯示，通過 RS232 供 PC 機(jī)讀取溫度值。其主要工作流程為：初始化內(nèi)部

33、部件以到達(dá)環(huán)境運(yùn)行要求、初始化 DS18B20 以及 LED；讀取溫度值并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化傳送到 LED 上進(jìn)行顯示；當(dāng)遇到中斷時(shí)，進(jìn)入中斷效勞函數(shù)，檢查上位機(jī)是否向其請求發(fā)送數(shù)據(jù)。一旦檢測到正確的請求即將讀取的溫度數(shù)值按照一定的格式清狗模塊事件處理模塊溫度顯示系統(tǒng)初始化開始溫度采集溫度是否超限調(diào)用控制子程序調(diào)出子程序報(bào)警處理word.放到緩沖器中，直到數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，返回中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原函數(shù)。 中斷 否 圖 4.2 下位機(jī)軟件流程圖4.34.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)為方便進(jìn)行遠(yuǎn)程控制可將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過 RS_232 口傳輸?shù)娇刂浦行牡碾娔X上，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測。采用 VB6

34、.0 作為開發(fā)平臺，可高效快速地完成軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)。采用 Viusal Basic 開發(fā)串口通信程序主要有兩種方法：使用 MSComm 串口控件；調(diào)用 Window API函數(shù)。使用 MSComm 串口控件實(shí)現(xiàn)通信的方法比調(diào)用 API 動態(tài)鏈接庫函數(shù)的方法方便、快捷、而且用編寫代碼量少的有點(diǎn)，可以大大地提高編程效率和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。該局部軟件完成窗體的設(shè)計(jì)，設(shè)置 Timer 的間隔為 300ms，完成 MSComm 控件的添加，設(shè)置其相應(yīng)的屬性，對所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算并在窗口中顯示。 是 開始系統(tǒng)初始化送上位機(jī)顯示溫度讀取溫度啟動溫度轉(zhuǎn)換送上位機(jī)嗎開始串口開了嗎讀取二進(jìn)制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析處理翻

35、開串口word. 否 是 否 是 否 圖 4.3 上位機(jī)軟件流程圖由于收發(fā)的為 8 位十六進(jìn)制數(shù)，故可采用串行口工作方式 1。雙工通信要求收、發(fā)同時(shí)進(jìn)行。實(shí)際上收、發(fā)操作主要是在串行口中進(jìn)行，CPU 只是把數(shù)據(jù)從接收緩沖器讀出和把數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器。數(shù)據(jù)接收用中斷方式進(jìn)行。數(shù)據(jù)發(fā)送通過人工按下按鍵進(jìn)行。但由于 51 單片機(jī)串行中斷請求 TI 或 RI 合為一個(gè)中斷源，響應(yīng)中斷以后，通過檢測是否是 RI 置位引起的中斷來決定是否接收數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)是通過調(diào)用子程序來完成。5 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及精度和誤差分析系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及精度和誤差分析使系統(tǒng)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)硬件檢測是否正常包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，顯示電路，溫

36、度測試電路等 。系統(tǒng)自帶測試表格數(shù)據(jù)，觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。采用溫度傳感器和溫度計(jì)同時(shí)測量多點(diǎn)溫度變化情況取溫度值不同的多點(diǎn) ，目測顯示電路是否正常。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比擬，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。使用串口調(diào)試助手與單片機(jī)通訊，觀察單片機(jī)與串口之間傳輸數(shù)據(jù)正確否。測試結(jié)果分析自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個(gè)很短的時(shí)間才能到達(dá)穩(wěn)定。設(shè)計(jì)使用 LED 顯示，溫度精確到小數(shù)點(diǎn)后 1 位。每次以 0.5 度增加，時(shí)間間隔到了嗎得到容許了嗎關(guān)閉窗口了嗎顯示發(fā)送請求數(shù)據(jù)結(jié)束word.存在一定的誤差。 圖 5.1 溫度

37、測試仿真圖系統(tǒng)測試技術(shù)指標(biāo)及精度：1用于-55+125 的多點(diǎn)溫度測量；2在現(xiàn)場要求有顯示，監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)顯示，并對低于設(shè)定的最小值和高于設(shè)定的最大值的溫度進(jìn)行報(bào)警檢測。 3方便使用，并能到達(dá)一定的精度，電路簡單，能節(jié)約本錢，功耗低。穩(wěn)定性指標(biāo)：受電壓變化引起的波動??；精度指標(biāo)：非線性誤差為0.5；測量范圍指標(biāo)： -55+125；設(shè)計(jì)產(chǎn)品或技術(shù)的用途和場所：溫度測試儀能用與工業(yè)，農(nóng)業(yè)等方面。比方溫室大棚，育種等場合。word.6 結(jié)論結(jié)論本次設(shè)計(jì)的基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，以到達(dá)人們對溫度的調(diào)控，來滿足生產(chǎn)工作的需要，系統(tǒng)采用分布式思想，用上下位機(jī)P

38、C 機(jī)與單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)收集。采用 RS-232 來實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信，這樣既可以通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集與處理，也可以通過下位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與顯示。下位機(jī)是基于AT89C51、數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的單總線測溫網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，抗干擾性好，適合在惡劣環(huán)境下工作。自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個(gè)很短的時(shí)間才能到達(dá)穩(wěn)定。將硬件及軟件結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試。實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)通訊，兩者可以實(shí)時(shí)更新顯示各點(diǎn)溫度值。word.7 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié)基于串口通信的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)以遠(yuǎn)程溫度采集及

39、控制過程設(shè)計(jì)為總目標(biāo)，以AT89C51 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，輔助設(shè)計(jì)有溫度采樣電路、LED 數(shù)碼管顯示電路、串口通信電路，鍵盤設(shè)置電路和蜂鳴器報(bào)警電路等。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)是：1要掌握溫度傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等；2考慮從非電量信號到電量信號的電路實(shí)現(xiàn)原理以及與單片機(jī)的接口；3熟悉 MCS-51 編程的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對溫度的調(diào)節(jié)控制；4串口通信時(shí)上下電平之間的轉(zhuǎn)換5整體電路的仿真調(diào)試。經(jīng)過做這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我加深了對已學(xué)知識，如數(shù)電，模電，智能儀器，網(wǎng)絡(luò)化等相關(guān)知識的了解和應(yīng)用。在對各個(gè)模塊電路的設(shè)計(jì)中，對每個(gè)芯片和元器件的引腳和功能有進(jìn)一步認(rèn)識，在上網(wǎng)和圖書館查閱相關(guān)資料的過程中

40、，很好地鍛煉了我對有用信息的篩選能力，熟悉了資料的查詢。這對我將來無論做其他的設(shè)計(jì)還是畢業(yè)設(shè)計(jì)都有很大的幫助。這次的課程設(shè)計(jì)，從剛開始的方案確實(shí)定，元器件的選擇，到最后總原理圖確實(shí)定，每一個(gè)過程都是我自己細(xì)心完成的。在這次設(shè)計(jì)過程中，表達(dá)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)電路的能力以及綜合運(yùn)用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的缺乏和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會效勞，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到

41、問題，可以說得是困難重重，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。所以在未來的學(xué)習(xí)道路上，我要端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)真去對待老師講的每一個(gè)重要內(nèi)容，熟悉各種專業(yè)的知識，完善自己的缺乏，多聽老師的教誨，為下一次課程設(shè)計(jì)打下更好的根底。word.8 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 潘永雄編著.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002 2 何首賢.電子技術(shù)根底M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版,2006 3 方佩敏主編.新編傳感器原理應(yīng)用電路詳解M.北京:電子工業(yè)出版社,1993 4 張粵.倪偉.DS18B20 在分布式測溫系統(tǒng)中的應(yīng)用J.北京：淮陰工

42、學(xué)學(xué)報(bào)，2002 5 金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用J.電子技術(shù)用,2001(1)：11. 6 樓然苗.李光飛.51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京：航空航天大學(xué)出版社,2006 7 朱宇光.單片機(jī)應(yīng)用新技術(shù)教程M.上海：電子工業(yè)出版社,2007 8 江力.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，20069 韓成浩.DS18B20 的實(shí)用技術(shù)及冗余校驗(yàn)J.微計(jì)算機(jī)信息,2022,26(5-1):123-125. 10 胡焱,周超,沈家慶,等.基于單片機(jī)的水溫監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.通信技術(shù),2007,40(08):57-59.11 張毅剛，彭喜元著.新編 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M.哈爾

43、濱工業(yè)大學(xué)出版社.2003.12 余發(fā)山，王福忠著.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2022.13 賀敬凱，劉德新，管明祥著.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用M.西安電子科技大學(xué)出版社.2022.14 王連英著.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2022.15 杜樹春著.單片機(jī) C 語言和匯編語言混合編程實(shí)踐M.北京航空航天大學(xué)出版社.2022.16 譚浩強(qiáng)著C 語言程序設(shè)計(jì)教程(第三版)M北京：清華大學(xué)出版社.2005.17 康華光著.數(shù)字電子技術(shù)根底M.北京:高等教育出版社,2006.18 楊磊，王波著.電子信息類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與實(shí)例M.中國水利水電出版社.2022.19

44、楊凌霄著.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M.中國電力出版社.2022.20 江世明著.基于 proteus 的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社.word.附錄附錄 1：電路總圖：電路總圖XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/

45、RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427UAT89C51R75kR21kR110kC130uC230uX1CRYSTALR41kR51kR61k31.0DQ2VCC3GND1U1DS18B20234567891RP1RESPACK-8C330uFADDDECSETQ1NPNLS1SOUNDERR34.7k27.0DQ2VCC3GND1U2DS18B20R84.7kSW2SW-SPST-MOMSW1SW-SPST-MOMT1IN11R1O

46、UT12T2IN10R2OUT9T1OUT14R1IN13T2OUT7R2IN8C2+4C2-5C1+1C1-3VS+2VS-6U3MAX232C41uC51uC61uC71uERRORTXD3RXD2CTS8RTS7DSR6DTR4DCD1RI9P1COMPIMword.附錄附錄 2：軟件代碼：軟件代碼串行口程序：ORG 0000H LJMP START ORG 0023H LJMP SIN START: MOV TMOD,#20H ;定時(shí)器 T1 設(shè)為方式 2 MOV TL1,#0FEH ;裝入定時(shí)器初值 MOV TH1,#0FEH ;8 位重裝值 SETB TR1 ;啟動定時(shí)器 T1 M

47、OV SCON,#50H ;串行口設(shè)為方式 1 SETB EA ;開總中斷 SETB ES ;開串行中斷 MAIN: SETB P2.7 ;P2.7 設(shè)為輸入JB P2.7,MAIN LCALL DELAY ;延時(shí)去抖 JB P2.7,MAIN LCALL SOUT ;調(diào)用發(fā)送子程序 NEXT: JNB P2.7,NEXT ;等待按鍵釋放 LCALL DELAY JNB P2.7,NEXT LJMP MAIN ;串行中斷效勞程序 SIN: JNB RI,FANHUI ;判斷是否為接收引起的中斷 MOV A,SBUF ;從接收緩沖器讀入數(shù)據(jù) MOV P1,A ;送 P1 口顯示 FANHUI: CLR RI CLR TI RETI ;發(fā)送子程序 SOUT: MOV P0,#0FFH ;P0 口設(shè)為輸入口 MOV A,P0 ;P0 口狀態(tài)送累加器 A MOV SBUF,A ;把數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器 RET DELAY: MOV R6,#64H 延時(shí) 10ms 子程序D1: MOV R5,#0EH NOP D2: NOP NOP DJNZ R5,D2 DJNZ R6,D1 RET word.END主函數(shù)：void main () int(); wh