基于PC机的温度采集记录系统

基于PC机的温度采集记录系统顾学群，刘建峰（南通职业大学电子工程系，江苏南通226007）摘要：介绍一种采用智能数字温度传感器DS18B20进行温度采集，并通过单片机与PC机完成数据处理的系统。关键词：DS18B20；单片机；PC机；外部存储器；RS232串行通信Temperaturecollection Recorder Based on PCGUXuequn，LIUJianfeng （Nantong Vocational College，Nantong 226007，China）Abstract：This paperintroduces a system，which can collecttemperature by DS18B20 and process data with PCSCMKeywords：DS18B20；SCM；PC；secondary memory；RS232 serialcommunication 1系统硬件设计硬件电路由四部分组成：温度数据采集部分，即时温度显示驱动部分，温度数据存储部分和上位PC机数据处理部分。整个硬件设计原理图如图1所示。11温度数据采集部分DS18B20是智能型的数字温度传感器，以单总线方式通信。其数据线与单片机的P11相连接。当到达采样时间时，由单片机发出读温度信号，通过单片机AT89C51的P11口和DS18B20的IO口相连，按照DS18B20的时序要求，发出相应的读、写命令。12即时温度显示驱动部分选用高亮度发光LED器件。温度数据按动态方式显示，显示的温度数据的字形码由单片机的P0口发出，位选信号由P34、P35、P36和P37输出，经过7407进行驱动。13存储部分基于便携式的目的，存储数据设计采用了AT24C512串行E2PROM器件。该器件体积小、功耗低， 而且存储的温度数据可在断电的状态下保存100年不丢失。通信采用I2C串行通信协议，AT89C51的P13、P14和AT24C512的SCL和SDA相连实现存储功能。14串行通信利用AT89C51的UART串行通信口和上位PC机实现通信，利用MAX232实现RS232的串行协议的电平转换，以保证通信的正常、无误。串行通信主要完成采样参数的设置及温度数据向PC机的发送。在整个系统中具有重要的作用。2系统软件设计软件设计主要由两部分组成：单片机汇编语言部分与PC机高级语言部分。系统的稳定性、正确性、合理性、健全性主要依赖软件设计部分。该部分按功能主要分四大部分，具体如下所述：21主监控程序单片机的主监控程序流程图如图2所示，根据其实现的功能可以分为下面几个部分：（1）初始化程序：设置串行通信波特率；串行通讯方式的初始化；对T0、T1两个计数器的初始化；中断控制寄存器初始化。此外，还负责从E2PROM中调出以前的采样参数，使器件能够以它采样温度数据。（2）当监测到ONTIME1和ONTIME2标记时作相应温度的存储、转换、发送处理。ONTIME1与ONTIME2的标记主要由定时中断完成，当到达采样间隔时，作出相应的标记，通知主程序作出相应的处理。（3）采用动态显示方式即时显示温度，以节省电路规模，使得整个系统的体积变小。 22定时中断程序当到达定时时间时，定时中断程序运行，作出相应标记，以通知主程序作相应处理，由主程序完成温度的采集处理，并把采集到的数据保存到E2PROM中。该程序会产生两个标记。如图3所示。（1）ONTIME1标记，该标记为一分钟固定定时。当时间到达一分钟时便产生标记以读取DS18B20的温度数据，更新实时温度显示。（2）ONTIM2标记，该标记为采样时间到达标记。 定时时间与PC机设定的采样时隔时间相同时，产生ONTIME2标记，通知单片机更新温度，并且完成温度数据的存储。23串行通信当需要用E2PROM中的数据画出温度变化曲线进行分析时，运用串行通信子程序完成数据发送任务。另外，串行通信还负责采样参数的设置。中断的产生由PC机引起，当PC机要向单片机发送参数数据时，在发送的参数数据开始加一个“”，表示后继的数据为参数数据；单片机若接收到“”，则接下来继续接收参数数据。当PC机要调入单片机采集到的温度数据时，发出一个“！”，表示请求单片机发送温度数据；单片机则根据这些标志来判断所要完成的任务。如图4所示。 24高级语言部分PC机分析温度变化的程序采用Delphi语言编写。 利用Delphi中的TCOMM控件，完成串行通信任务。高级语言完成参数的设置和接收单片机送入的温度数据的处理（包括绘制成曲线图），并保存为磁盘文件，供以后分析使用。3系统调试过程该系统的调试工作主要分为硬件调试和软件调试。在设计的过程中，先进行硬件的调试，然后用软件对硬件进行验证。31硬件调试硬件电路的调试主要有：晶振及复位电路、数码显示电路、DS18B20及E2PROM的硬件接线、串行通信硬件调试。32软件调试软件是系统的主要组成部分，也是整个调试的重点和难点工作。软件调试主要有：数码显示程序调试、读DS18B20程序调试、串行通信程序调试、高级语言程序调试。调试完成后系统运行正常，利用该系统进行实际温度的采集记录，得到图5所示波形。 4结束语本系统功耗低（采用干电池供电）、精度高、体积小（53mm45mm20mm）、重量轻、成本低、方便携带，并设有断电数据保护功能。这是一款掌上型温度采集记录系统。目前尚无与本系统同档次的温度采集、记录仪，具有较好的推广应