基于pc機(jī)的溫度采集記錄系統(tǒng)

1、<p>　　基于PC機(jī)的溫度采集記錄系統(tǒng)</p><p>　　摘　要：介紹一種采用智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集，并通過單片機(jī)與PC機(jī)完成數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。　　關(guān)鍵詞：DS18B20；單片機(jī)；PC機(jī)；外部存儲器；RS232串行通信</p><p>　　Temperature－collection Recorder Based on PC</p><

2、;p>　　GUXue－qun，LIUJian－feng </p><p>　?。∟antong Vocational College，Nantong 226007，China）</p><p>　　Abstract：This paperintroduces a system，which can collecttemperature by DS18B20 and process dat

3、a with PCSCM．　　Keywords：DS18B20；SCM；PC；secondary memory；RS232 serialcommunication </p><p>　　1　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)　　硬件電路由四部分組成：溫度數(shù)據(jù)采集部分，即時(shí)溫度顯示驅(qū)動(dòng)部分，溫度數(shù)據(jù)存儲部分和上位PC機(jī)數(shù)據(jù)處理部分。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。</p><p>　　1．1　溫度數(shù)據(jù)采集部分

4、　　DS18B20是智能型的數(shù)字溫度傳感器，以單總線方式通信。其數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P1．1相連接。當(dāng)?shù)竭_(dá)采樣時(shí)間時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出讀溫度信號，通過單片機(jī)AT89C51的P1．1口和DS18B20的I／O口相連，按照DS18B20的時(shí)序要求，發(fā)出相應(yīng)的讀、寫命令。1．2　即時(shí)溫度顯示驅(qū)動(dòng)部分　　選用高亮度發(fā)光LED器件。溫度數(shù)據(jù)按動(dòng)態(tài)方式顯示，顯示的溫度數(shù)據(jù)的字形碼由單片機(jī)的P0口發(fā)出，位選信號由P3．4、P3．5、P3．6和P3．7輸出

5、，經(jīng)過7407進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。1．3　存儲部分　　基于便攜式的目的，存儲數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)采用了AT24C512串行E2PROM器件。該器件體積小、功耗低， 而且存儲的溫度數(shù)據(jù)可在斷電的狀態(tài)下保存100年不丟失。通信采用I2C串行通信協(xié)議，AT89C51的P1．3、P1．4和AT24C512的SCL和SDA相連實(shí)現(xiàn)存儲功能。1．4　串行通信　　利用AT89C51的UART串行通信口和上位PC機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，利用MAX232實(shí)現(xiàn)RS－232的串行協(xié)議

6、的電平轉(zhuǎn)換，以保證通信的正常、無誤。串行通信主要完成采樣參數(shù)的設(shè)置及溫度數(shù)據(jù)向PC機(jī)的發(fā)送。在</p><p>　　2　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)　　軟件設(shè)計(jì)主要由兩部分組成：單片機(jī)匯編語言部分與PC機(jī)高級語言部分。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、正確性、合理性、健全性主要依賴軟件設(shè)計(jì)部分。該部分按功能主要分四大部分，具體如下所述：2．1　主監(jiān)控程序　　單片機(jī)的主監(jiān)控程序流程圖如圖2所示，根據(jù)其實(shí)現(xiàn)的功能可以分為下面幾個(gè)部分：　?。?）

7、初始化程序：①設(shè)置串行通信波特率；②串行通訊方式的初始化；③對T0、T1兩個(gè)計(jì)數(shù)器的初始化；④中斷控制寄存器初始化。此外，還負(fù)責(zé)從E2PROM中調(diào)出以前的采樣參數(shù)，使器件能夠以它采樣溫度數(shù)據(jù)。　?。?）當(dāng)監(jiān)測到ONTIME1和ONTIME2標(biāo)記時(shí)作相應(yīng)溫度的存儲、轉(zhuǎn)換、發(fā)送處理。ONTIME1與ON－TIME2的標(biāo)記主要由定時(shí)中斷完成，當(dāng)?shù)竭_(dá)采樣間隔時(shí)，作出相應(yīng)的標(biāo)記，通知主程序作出相應(yīng)的處理。　?。?）采用動(dòng)態(tài)顯示方式即時(shí)顯示溫度

8、，以節(jié)省電路規(guī)模，使得整個(gè)系統(tǒng)的體積變小。 </p><p>　　2．2　定時(shí)中斷程序　　當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)，定時(shí)中斷程序運(yùn)行，作出相應(yīng)標(biāo)記，以通知主程序作相應(yīng)處理，由主程序完成溫度的采集處理，并把采集到的數(shù)據(jù)保存到E2PROM中。該程序會產(chǎn)生兩個(gè)標(biāo)記。如圖3所示?！　。?）ONTIME1標(biāo)記，該標(biāo)記為一分鐘固定定時(shí)。當(dāng)時(shí)間到達(dá)一分鐘時(shí)便產(chǎn)生標(biāo)記以讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，更新實(shí)時(shí)溫度顯示?！　。?）O

9、NTIM2標(biāo)記，該標(biāo)記為采樣時(shí)間到達(dá)標(biāo)記。 定時(shí)時(shí)間與PC機(jī)設(shè)定的采樣時(shí)隔時(shí)間相同時(shí)，產(chǎn)生ONTIME2標(biāo)記，通知單片機(jī)更新溫度，并且完成溫度數(shù)據(jù)的存儲。2．3　串行通信　　當(dāng)需要用E2PROM中的數(shù)據(jù)畫出溫度變化曲線進(jìn)行分析時(shí)，運(yùn)用串行通信子程序完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)。另外，串行通信還負(fù)責(zé)采樣參數(shù)的設(shè)置。　　中斷的產(chǎn)生由PC機(jī)引起，當(dāng)PC機(jī)要向單片機(jī)發(fā)送參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，在發(fā)送的參數(shù)數(shù)據(jù)開始加一個(gè)“＠”，表示后繼的數(shù)據(jù)為參數(shù)數(shù)據(jù)；單片機(jī)若接

10、收到“＠”，則接下來繼續(xù)接收參數(shù)數(shù)據(jù)。當(dāng)PC機(jī)要調(diào)入單片機(jī)采集到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出一個(gè)“！”，表示請求單片機(jī)發(fā)送溫度數(shù)據(jù)；單片機(jī)則根據(jù)這些標(biāo)志來判斷所要完成的任務(wù)。如圖4所示。 </p><p>　　2．4　高級語言部分　　PC機(jī)分析溫度變化的程序采用Delphi語言編寫。 利用Delphi中的TCOMM控件，完成串行通信任務(wù)。高級語言完成參數(shù)的設(shè)置和接收單片機(jī)送入的溫度數(shù)據(jù)的處理（包括繪制成曲線圖），并保存為

11、磁盤文件，供以后分析使用。3　系統(tǒng)調(diào)試過程　　該系統(tǒng)的調(diào)試工作主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。在設(shè)計(jì)的過程中，先進(jìn)行硬件的調(diào)試，然后用軟件對硬件進(jìn)行驗(yàn)證。3．1　硬件調(diào)試　　硬件電路的調(diào)試主要有：晶振及復(fù)位電路、數(shù)碼顯示電路、DS18B20及E2PROM的硬件接線、串行通信硬件調(diào)試。3．2　軟件調(diào)試　　軟件是系統(tǒng)的主要組成部分，也是整個(gè)調(diào)試的重點(diǎn)和難點(diǎn)工作。軟件調(diào)試主要有：數(shù)碼顯示程序調(diào)試、讀DS18B20程序調(diào)試、串行通信程

12、序調(diào)試、高級語言程序調(diào)試。調(diào)試完成后系統(tǒng)運(yùn)行正常，利用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際溫度的采集記錄，得到圖5所示波形。 </p><p>　　4　結(jié)束語　　本系統(tǒng)功耗低（采用干電池供電）、精度高、體積小（53mm＊45mm＊20mm）、重量輕、成本低、方便攜帶，并設(shè)有斷電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。這是一款掌上型溫度采集記錄系統(tǒng)。目前尚無與本系統(tǒng)同檔次的溫度采集、記錄儀，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。 </p><p>&