基于51单片机与PC机的远程温度监控系统讲解

1、 1.本文设计的一种温度控制系统，用STC89C52单片机作为温控器，选用DS18B20数字温度传感器，可任意设置上下限报警温度，采用数码管实时显示温度，通过串口利用单片机与上位机的通信，对库房温度采集并进行控制。 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 具体内容及要求4.2. 内容及要求： 1.机端实时监控系统温度，并根据当前PC研究基于单片机的远程温度监控系统，可以在 示例程序。编制PC的温度值对单片机系统进行控制。利用VB/VC/DELPHI 2.主要技术指标： 0-70；（1）、温度测量范围 ）、可以设置温度报警的上、下限；（2 机通讯接口；）、提供PC3（ 机软件实现对温度数据分

2、析、统计和处理；、PC）（41KM 远程传输距离为 (5) 4.3、系统总体方案设计 4.3.1、设计方案论证 方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示A/D度变化的电压或电流采集过来，进行转换电路，其中还涉及到电阻A/D电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。 影响出现较大的偏差。 方案二进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常，此传感器，可以很容易直接读取被测容易想到的，所以可以采

3、用一只温度传感器DS18B20温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统 的再扩展，满足设计要求。 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高， 软件设计也比较简单，故采用了方案二。 、系统总体构成图如下：4.3.2MAX232键盘电路 4.3.3控制能力也能胜任，利用从而大大缩短设四位一体数码管和按键等少量外围电路， 计流程，把设计的重点放在温度探测单元，串行通信协议两个部分。是用正负电压来RS-232表示逻辑状态，与口或终端的MAX232.标准的芯片系的变换，电平转换成该器件包含

4、 电平。5V TTL/CMOS4.3.4 机PC 电平转换89C52 数码管显示 蜂鸣器报警DS18B20温度传感器 、硬件设计：控制部分的选择较多，但是作为温度计，在成本上最合适的是单片机，对于题目要求的现在PCTTL变换电路选用有德州仪器公司2电平。每一个发送器将、软件设计Com2 灯下限LED接口标准的。而电路之间进行电平和逻辑关与TTLRS-232TIA/EIA-232-FTIA/EIA-232-F上限LED灯 STC89S52机提供的COM1、以高低电平来表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机借TTL器件（如单片机）连接，必须在个接收器和一个电压发生器电路提供个驱动器、2 晶

5、振电路自身强大的功能和优异的可扩展性，配上电路实验箱、就能搭建合适本次实验的小系统。是采用RS-232RS-232）推出的一款兼容TL（电平转换成TTL/CMOS 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 单片机软件设计单片机程序由主程序和中断子程序组成的。主程序负责对来自上位机的命令进行解析并执行读温度值、存储温度值、输出控制等等，中断服务程序只负责单片机和上位机之间的 数据发送与接收。 上位机程序设计Visual PC，利用在MAX232由单片机采集的各个库房实时温度，通过传输到上位机属性设置和事件响应的基础上，实现与单片机串行通信，在的通信控件Mscomm Basic 6.0读取并显示

6、、实时温度数据显示、ROM上位机中，完成报警温度设置、温度传感器64位激光 数据存储、曲线绘制、历史数据查询等。 4.4、系统各个模块设计： 单片机最小系统4.4.1 单片机管脚图如下：、1STC89C52 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 、各引脚功能：2为片内振荡电路的输入电源外接时钟引脚。XTAL1脚(1)XTAL1(19)；XTAL2(18脚)- 。+5V,脚)GND(20脚)常压为低压为+3.3V和时钟引脚.VCC(40的时钟有两种方式，一种是片内振荡方8051(2)端。 XTAL2为片内振荡电路的输出端，。10P30P式，需要在这两个引脚接石英晶体和振荡电容， 振荡电容的

7、值一般选择为 另一种外部时钟方式即XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。 (3)RST(9脚)-单片机的复位引脚。口内部没PO口，每个口可以独立控制。51单片机32P0口(39脚脚)双向8位I/O口在使用的时候务I/O,为高阻状态，所以不能正常的输出高低电平，因此该组有上拉电阻 10K的上拉电阻。必要接上拉电阻，一般我们采用接入这种口。每个口可以独立操作控制8位I/O,内带上拉电阻,准双向脚P1口(18脚)-准双 口,之所以称它为”,接口输出没有高阻状态,输入也不能锁存固然不是真正的双向I/O然后单片机内部才可以正确读向”是因为该口在作为输入使用前要先向该口进行写一操作,引脚对,出外

8、部信号也就是要使其先要有个准备过程,所以才称准双向口。52单片机的P1.0的,T2EX,P1.1T2的第二功能为定时器的外部输入引脚的第二功能为捕捉重装触发T2,即 外部控制器。 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 ,内带上拉电阻I/O口,每个口都可以独立操作控制(21脚28脚)-准双向8位P2口 P1口相似。与,内带上拉电阻,每个口可以独立操作控制,位脚)-准双向8I/O口口P3(10脚17各引脚的定义,与P1口相似。作为第二功能使用时作为第一功能使用时就当作普通I/O口,输出或第二功能口的每一个引脚均可以独立定义为第一功能的输入/如表:值得强调的是,P3 口引脚第二功能定义P3 3

9、标号 引脚 第二功能 说明P3.0 10 RXD 串行输入口P3.1 11 TXD 串行输出口P3.2 12 /INTO 0 外部中断P3.3 13 /INT1 1 外部中断P3.4 14 T0 外0/计数器定时器 部输入口P3.5 15 T1 外计数器1定时器/ 部输入口P3.6 16 /WE 外部数据存储器写脉 冲P3.7 17 /RD 外部数据存储器读脉 冲 、单片机最小系统 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 其中： 、复位电路a引脚连个机器周期的高电平，RST单片机上电时，当振荡器正在运行时，只要持续给出便可完成系统复位。外部复位电路是为内部复位电路提供两个机器周期以上的电平

10、而设计上的的。系统采用上电自动复位，上电瞬间电容器上的电压不能突变，RST上的电压是Vcc上的电压相同。随着充电的进行，电电压与电容器上的电压之差，因而RST上的电压与Vcc以上高电平， 10ms电压就随着下降，RST脚上只要保持容器上的电压不断上升，RST上的取C可取1.210k。在本系统设计中，1033uF系统就会有效复位。电容C可取，电阻R 10k。取10uf,R b、振荡电路脚分别构成片内振荡器的反相放大器的输入和输出端，外接石英晶振XTAL2脚和XTAL1、47uF或陶瓷晶振以及补偿电容C1、C2选构成并联谐振电路。当外接石英晶振时，电容C1、。系统中，外接电C110uFC210pF

11、C2选30Pf；当外接陶瓷振荡器时，电容C1、选47uF的大小会影响振荡器频率的稳定度、起振时间及温度稳定性。在设计电路板时，晶振和C2 电容应靠近单片机芯片，以便减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠工作。的标准石英在本硬件系统设计中，为保证串行通行波特率的误差，选择了11.0592MHz 30pF为。C2C1晶振，电容、EA c、接高电平，选用片内程序存储器。 、显示部分：4.4.2 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告本系统采用三极管驱动四位一体共阳数码管显示温度，数码管有两种显示方式，即静态显 示和动态显示。位数据线来保持显示的字形码。当8静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个送入

12、一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用 CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高；由位选线控制是哪一位数码动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。使人的感觉好像各位数码管同时都利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，和相应的位选，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些， 路中的。 本设计数码管采用动态显示。如下图： 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 、键盘输入. 如图： 本设计采用三个键，可任意调

13、整上下限报警温度，简单实用。其中，键为设置键，按第下，上限温度调整；按第下，下限温度调整；按第下， 显示实际温度。 +键为每按一次设置温度加。 键为每按一次设置温度减。 - .、报警电路. 其中，和分别模拟制热器和制冷器。本设计中采用三极管驱动蜂鸣器报警， 当温度高于上限温度时，蜂鸣器报警，灯亮，模拟启动制冷器； 当温度低于下限温度时，蜂鸣器报警，灯亮，模拟启动制热器。 其中，与蜂鸣器相连的轻触开关断开时，蜂鸣器停止报警，实现手动解除报警。 如图： 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 、测温电路. 本设计采用温度传感器测量温度。 DS18B20简介 其两种封装如图： （达拉斯）公司DA

14、LLAS 温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度生产的DS18B20的优更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说，高，附加功能强，使得DS18B20DS18B20了解其工作原理和应用可势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 以拓宽您对单片机开发的思路。 的主要特征：DS18B20 全数字温度转换及输出。1. 先进的单总线数据通信。2. 摄氏度。位分辨率，精度可达土0.53. 最高12 毫秒。位分辨率时的最大工作周期为7504. 12 5. 可选择寄生工

15、作方式。 6. 检测温度范围为55C +125C (67F +257F) EEPROM，限温报警功能。7. 内置 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。8. 64位光刻 9. 多样封装形式，适应不同硬件系统。 DS18B20引脚功能： NC 空引脚DQ 单数据总线 VDD 电源电压GND 电压地 工作原理及应用：DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工DS18B20作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解 共有三种形态的存储器资源，它们分别是：18B20的内部存储器资源。18B20的编码是DS18B20编码，其

16、前8位是单线系列编码（ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID。数码（冗余校验）的位的CRC48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上5619H），后面 ROM。DS18B20据在出产时设置不由用户更改。共64位，个字节RAMDS18B20共9数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，RAM EEPROM个字节是用户、43第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第8每个字节为位。3个字节则是用户第（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率、8的镜像。第6、7个EEPROM码。CRC8个字节的个字节为前而设计

17、的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，EEPROM RAM都存在镜像，以方便用户操作。，并在位共DS18B203EEPROM 电路图如下： 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 、单片机与上位机串口电路.机之间的串口通信在进行数PC串口通信的应用越来越广泛。单片机和在现代业控制中，接口是RS232C据交换时经常被使用。在串行通信时，要求通信双方都采用一个标准接口，机进行串口通信最简单的二线制法，机进行通信最常用的一种接口。单片机与PC单片机利PC对应相接。但是，相连，彼此交叉，信号地(GND)即接收数据针脚(

18、RxD)与发送数据针脚(TxD)232CMAX232和MAX485进行电平转换。MAX232用于RS可以选用串口还不能直接和单片机相连，的情况下，传输电缆长RS485标准。RS232C标准规定在码元畸变小于4标准；MAX485用于米，最大传s。RS485标准最人传输距离约为121920kbit度最大约为l5米，最高传输速率为 。l0Mbits输速率约为 芯片简介MAX232使,RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片 MAX232芯片是美信公司专门为电脑的 +5v单电源供电。用 引脚介绍：和只电容构成。功能是产生4+12v、 第一部分是电荷泵电路。由12、34、56脚和 串口电平的需要。两

19、个电源，提供给-12vRS-232 脚构成两个数据通道。14、13、12、11、10、9、8、7第二部分是数据转换通道。由 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 ）为第一数据通道。、14脚（T1OUT脚（R1OUT）、11脚（T1IN）R1IN 其中13脚（）、12 脚（T2OUT）为第二数据通道。T2IN、10脚（）、7、 8脚（R2IN）9脚（R2OUT）插送到电脑DB9RS-232输入转换成数据从T1OUT、T2OUT TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输R2OUTTTL/CMOS数据后从R1OUT、输入转换成头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN 出。 +5v

20、）。脚15脚GND、16VCC（ 第三部分是供电。通信时需要进行电电平不同，因此，单片机和PCTTL由于串口用的是电平，和RS232。采用了三线5VMAX232,连接图如下图所示，其中MAX232供电脚为是平转换，常用的IC脚的、第259制连接串口，也就是说和计算机的针串口只连接其中的3根线：第脚的GND 脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了。3RXD、第 RS232引脚图 串口电路连接图如下： 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 2设备发出的数据在使用DB25连接器时是收、发端的数据信号是相对于信号地，如从DTE信号在正负电平之。典型的RS-232脚相对7脚

21、（信号地）的电平，DB25各引脚定义参见图2-9电平。当间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5+15V，负电平在-5-15V电平再返无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232。由于发送电平与接收电平的差-3-12V与电平。接收器典型的工作电平在回TTL+3+12V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为至3V仅为2V是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，米，最高速率为约1520kb/s。RS-232上位机和下位机的接线方法所以7k。RS-232适合本地设备之间的通信。3其驱动器负载为 如图 上位机和下

22、位机的接线方法的全部功能。该接口电路内部含有一个可编程全双工串行通信接口，具有MCS-52UART 不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 ）控制下进行和RCLK在进行异步通信时，数据的发送和接收分别在各自的时钟（TCLK串行口的发送和接收时钟可由两种方MCS-52的，但都必须与字符位数的波特率保持一致。的溢T2经分频后产生，另一种方式是由内部定时器T1或式产生，一种是由主机频率fosc 分频后提供。出率经16 发送和接收的过程如下：由一条写发送缓冲器的指令把数CPU启动，即串行口的发送过程由指令MOV SBUF，A（发）中

23、，再由硬件电路自动在字符的始、末加SBUF据（字符）写入串行口的发送缓冲器SHIFT，然后在移位脉冲停止位（高电平）及其它控制位（如奇偶位等）、上起始位（低电平） 0除外）一位位地向外发送。的控制下，低位在前，高位在后，从TXD端（方式”后，允许接收1的状态，当RENREN被软件置“串行口的接收与否受制于允许接收位一位位地接收数据，直到收到一个完整的字符数据后，控制电路进行最RXD器接收。接收端响应CPUCPU申请中断。RI置“1”，并向后一次移位，自动去掉启始位，使接收中断标志 （收）的内容读入累加器。SBUF，SBUF）把接收缓冲器 A中断，用一条指令（MOV 是由硬件置位的，但需要用软件

24、复位。TI和RI 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 .、系统软件设计 .、单片机软件设计：. ）主程序：（1温度DS18B20主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理的测量的当前温度值， 测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程如下所示： 主程序流程图 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 2）读温度子程序：（进行温度DS18B20DS18B20先让复位，然后发跳过ROM匹配命令，再发出温度转换命令，让ascallDS18B20取出，转换成再将已转换的温度值一一地从各个转换，延时等待转换完毕后， PC机上，如此循环。程序框图如下：码后再发送到

25、读温度程序框图 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 （3）温度比较报警子程序为实际由于T此程序是将实际温度与设置的报警上下限比较，决定是否发出报警信号。 TL温度的绝对值，TH、也是温度的绝对值，因此判断大小关系时要通过其正负符号来确定。 温度比较报警子程序 福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告 .上位机软件设计4.5.2 PC机程序中包括串口通信模块，绘图模块，命令按妞模块，温度显示模块等。 一、串口通信模块控件串口具有完善的串口数据MSComm在本设计中，采用MSComm控件进行串口的通讯，机可以利用串行口与其它设备实现轻松连接，简单高PC的发送和接收功能。通过此控件，MSComm效地实现设备之间的通讯。此控件的事件响应有两种处理方式，事件驱动方式：由属性的值CommEvent控件的OnComm事件捕获并处理通讯错误及事件；查询方式：通过检查 来判断事件和错误。 二、绘图模块MSChart，还可以利用方法绘制几何图形11VB中，绘图可以利用Line和Circle在控件控件进形绘制温度变化曲线图。MSChartMSChart控件绘制各种图表。而本设计就采用、折线图、