毕业论文基于pc机空调控制系统数据通信的设计.doc

毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 主题词：基于PC机空调控制系统数据通信的设计关键词：PC机， 单片机，MAX2322、毕业论文（设计）内容要求： 1，采用PC机与单片机多机通信，实现对多个房间空调的监控与控制，可同时或对任意某台空调实现开启和关闭，温度设置，制冷或制热等一些基本的控制。 2，对每个房间的环境温度进行采集并传送给PC机，供PC机判断，当某个房间温度低于或者高于人体适宜温度时，PC机将对该房间发送待机或者正常运转命令，达到实时监控的作用。每个房间的监控时间间隔为一秒。因此可在很短时间内对所有房间空调进行监控，当对所有房间监控一遍后又重新下一次循环监控，直到关闭监控。 3、文献查阅指引：1 黄兴琦. 单片机与WINDOWS 下PC机的串口通信研究J . 仪器仪表用户,2007 ,14 (4) :79280.2 肖金球,单片机原理与接口技术M . 北京:清华大学出版社,2004 :1202159.3 胡汉才.单片机原理及系统设计M .北京: 清华大学出版社, 2004.4 李长林.Visual Basic 串口通信技术与典型实例M.北京：清华大学出版社，2006.5 求是科学.8051单片机C程序设计完全手册M.北京：人民邮电出版社，2006. 6 周兴华.单片机智能化产品C语言设计实例详解M.北京:北京航空航天大学出版社，2006.4、毕业论文（设计）进度安排：08年10月11月 搜集相关资料，选择相关方案，确定设计思路。08年11月11月中旬 设计PC机人机控制界面，编写上位机功能代码，制定相关协议。设计下位机硬件原理图并编写单片机C程序。通过开发板进行测试仿真。08年11月中旬11月底 撰写论文初稿，排版等一些细节工作，并交导师审批修改。08年12月初12月中旬 整理并修订论文。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目基于PC机空调控制系统数据通信的设计作 者 姓 名所属系、专业、年级 指导教师姓名、职称预计字数开题日期选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解 1） 现代社会，使用大型空调的场合越来越多，比如公司，宾馆，学校食堂等等。但都没有一个统一的管理监控系统，因此大量的能源浪费了。本系统设计一个基于PC机与单片机的多台空调的监控控制系统，所有空调都在一个监控室管理，管理员只要坐在电脑旁就可以对所有空调进行控制，并具有自动监控功能，不需要人干涉，因此大大提高了能源的节约。 2）如今有的空调控制系统仅仅采用的是以单片机为主，采用键盘或遥控器进行参数设置，外接报警等控制电路，不具备人性化，而且操作不方便，如果对多台空调进行控制更加显得麻烦，增大了工作量。相比于本系统具有很大的缺陷性。主要内容：采用PC机与单片机多机通信，实现对多个房间空调的监控与控制，可同时或者对任意某台空调实现开启和关闭，温度设置，制冷或制热等一些基本的控制。对每个房间的环境温度进行采集并传送给PC机，供PC机判断，当某个房间温度低于或者高于人体适宜温度时，PC机将对该房间发送待机或者正常工作命令，实现实时监控的作用。每个房间的监控时间间隔为一秒。因此可在很短时间内对所有房间空调进行监控，当对所有房间监控一遍后又重新下一次循环监控，直到关闭监控。研究方法：参考相关资料书籍，上网查找相关资料，利用Ptrotues仿真软件实现了温度采集的仿真。采用单片机实验开发板实现了PC机与单片机的串口通信。利用VB设置人机界面并编写出功能实现代码。完成期限和采取的主要措施： 限时3个月内完成论文的所有撰写。有条件把实物也制作出来主要参考资料： 1 黄兴琦. 单片机与WINDOWS 下PC机的串口通信研究J . 仪器仪表用户,2007 ,14 (4) :79280.2 肖金球,单片机原理与接口技术M . 北京:清华大学出版社,2004 :1202159.3 胡汉才.单片机原理及系统设计M .北京: 清华大学出版社, 2004.4 李长林.Visual Basic 串口通信技术与典型实例M.北京：清华大学出版社，2006. 5 求是科学.8051单片机C程序设计完全手册M.北京：人民邮电出版社，2006. 6 周兴华.单片机智能化产品C语言设计实例详解M.北京:北京航空航天大学出版社，2006.指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2008年12月28日地点三教五楼会议室与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）会议记录摘要：1 我的课题规模比较大，涉及的知识点比较多，我想和同学分工做，行吗？答：可以，你做PC机与单片机通信的部分，另外一个同学做控制器部分。2老师，这个学期系里会组织答辩吗？答：如果这个学期能够按实际要求顺利完成，通过导师的审批达到要求的话，系里会组织一次小规模的答辩，希望大家认真对待，通过自己努力好好做毕业设计。3. 老师，在实际设计过程中遇到了困难，可以请教你吗？答：当然可以，如果大家在设计过程中遇到了困难，可以随时到办公室找我，我们可以一起讨论解决，我非常乐意和大家一起学习。但是大家千万不要随便抄袭网上的，可以参考别人相关的思路和思想，然后在用自己的思维方式写出自己论文。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目基于PC机空调控制系统数据通信的设计学生姓名学 号系 别专 业指导教师检查日期指导教师检查情况记载及修改意见：1) 软件设计部分应该给出几个主要分模块的设计流程图和设计程序,介绍设计思路要尽量详细一些.2) 分模块的硬件设计,应该多介绍以下电路的工作情况和在整个设计中的作用.3) 应该介绍一下,现在空调机的控制工作过程,这样一来可以更好的说明你的设计的合理性和实用性.4) 结论部分要尽量详细一些.5) 参考文献要20篇左右,要引用书和期刊资料.签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目基于PC机空调控制系统数据通信的设计学生姓名学号专业班级指导教师职称系（教研室）指导过程记录指导内容记录(一)课题的选择；选题意义；系统主要实现的功能。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(二)系统功能实现的方法及研究用到的主要工具，系统性能指标达到的具体要求。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录（三)绘制人机控制界面，分析控制界面的合理性和功能实现的通用性。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(四)指导设计系统硬件原理图，制定上位机与下位机双方的具体通信协议。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)绘制系统软件流程图，分析流程图是否合理，科学。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(六)论文初稿的审批，初稿格式的修改及对论文实际内容合理性的把关。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(七)指导论文中的插图索引和附表索引的设置。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(八)指导论文最终修订的具体细节和论文中的附属表格的填写。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 200 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。本科毕业论文（设计）评审表论文题目基于PC机空调控制系统数据通信的设计作者姓名所属系、专业、年级指导教师姓名、职称）字 数定稿日期中文摘要介绍了一种基于PC机空调控制系统数据通信的设计，本系统采用的核心技术是PC机与单片机串口通信，PC机采用VB设计人机控制界面，管理员利用此界面实现对所有房间空调的控制与监控。采用VB中的MScomm控件，利用MAX232电平转换芯片实现PC机与单片机的数据交换。单片机负责采集房间内的温度并将其发送给PC机。当空调工作在制冷方式时，如果房间温度低于人体适宜温度，PC将向该房间发送待机命令，相反则发送正常工作命令。当空调工作在制热方式时，如果房间温度高于人体适宜温度，PC机将向该房间发送待机命令，相反则发送正常工作命令。每台空调的监控时间间隔为一秒，因此可以在很短的时间内对所有空调实现监控，整个监控过程不需要人为干涉，直到管理员选择“关闭监控”。该系统适合于大型企业，医院等需要数量较多空调的场所。管理员对所有空调实行统一管理，避免了大量能源的浪费。更具科学性和实用性。关键词（3-5个）PC机 单片机 MAX232 温度传感器 Visual Basic英文摘要A design of date communication on air- condition control system based on PC is introduced in this paper. The core technology adopted in this system is serial communication between PCs and MCU. the PC control interface is designed by VB controls. Administrator control and supervise all of the air-conditions in every room on this man-machine interface. The software is the Mscomm controls provided by VB and the hardware is MAX232 to complete the date exchange between PCs and MCU. The temperature in the room is collected by MCU ,at the same Time which is sended to the PCs. When the air-conditon works in the mode of cold, if the temperature under the in order temperature of people. The order about ”hold machine” will be sended by PCs, oppsitely the air-conditon works as before. On the other hand, when the air-conditon works in the mode of warm. if the temperature exceed the in order temperature of people. The order of “hold machine” was sended by PCs. Oppsitely the air-conditon works as before. The time interval of every air-conditons supervisal is about 1s. Without humans interference in the whole process.till the administrator choose the “off supervisal”.关键词(3-5个)PCs MCU MAX232 temperature sensor Visual Basic指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目基于PC机空调控制系统数据通信的设计作者姓名所属系、专业、年级指导教师姓名、职称答 辩 会 纪 要时间2008年12月28号地点答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：1 你设计的系统国内目前应用的前景以及主要的市场？答：我设计的这个系统主要技术就是基于PC机与单片机的监控系统，目前这种系统应用的场合很广泛，比如：对医院各病床的监控，各农业大棚环境的监控等，只要涉及到远程监控与控制的地方，都运用到了这种系统。2 PC机与单片机之间的通信协议比如那些控制命令字，双方是怎么样识别的？答：首先PC机与单片机串口通信，数据的传递方式主要是两种：Ascii码形式和二进制形式发送，前者适合于发送内容比较简单，数据量很少的场合，比如发送一些简单的命令字，后者适合传输数据量比较大的场合。由于我设计的系统只需对单片机发送一串简单的命令字，所以采用的是Ascii码形式发送。所以通信双方是通过Ascii码来识别那些命令字。3 如果你这个系统应用到实际应用中，是不是要对现在的空调进行一下改装？答：是的，假设应用到实际场合下，首先要将控制每台空调的遥控器撤除，取消个人任意对空调的控制，降低对电能的浪费。其次必须将以单片机为核心的控制器嵌入到空调里。最后必须对每间房间进行布线，最后连接到控制室的PC机上。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日绪论22选题背景及目的22国内外研究状况22设计和研究方法221 方案比较与论证232 硬件设计242.1 系统框图252.2 PC机串口252.3 电平转换芯片MAX232272.4单片机AT89S51概述及系统复位电路设计282.5 数字温度传感器DS18B20283 软件设计293.1 串口通信控件MSCOMM293.2 MSCOMM控件的常用属性303.2.1.CommPort属性303.2.2.Input属性313.2.3.output属性313.2.4.PortOpen属性313.2.5.Settings属性313.2.6.Rthreshold属性313.3 计时器Timer控件323.4 CommandButton控件333.5 TextBox控件343.6 单片机串口通信363.6.1 51单片机串行口控制寄存器363.6.2 串口工作模式363.6.3 串口通信数据传输率373.7 通信协议373.8 DS18B20测温程序383.9 下位机通信程序流程384.系统原理图405. 人机交互界面41结论41参考文献43附录A（上位机VB程序）44附录B(下位机C51程序)47致谢51 插图索引图1系统框图25图2 九针D型串口26图3 MAX232芯片管脚及定义28图4 AT89S51复位电路28图5 DS18B20管脚图29图6 下位机通信流程图39图7 系统原理图40图8 人机控制界面41 附表索引表1 九针串口管脚定义27表2 SCON寄存器比特位定义36 基于PC机空调控制系统数据通信的设计摘要 介绍了一种基于PC机空调控制系统数据通信的设计，本系统采用的核心技术是PC机与单片机串口通信，PC机采用VB设计人机控制界面，管理员利用此界面实现对所有房间空调的控制与监控。采用VB中的MScomm控件，利用MAX232电平转换芯片实现PC机与单片机的数据交换。单片机负责采集房间内的温度并将其发送给PC机。当空调工作在制冷方式时，如果房间温度低于人体适宜温度，PC将向该房间发送待机命令，相反则发送正常工作命令。当空调工作在制热方式时，如果房间温度高于人体适宜温度，PC机将向该房间发送待机命令，相反则发送正常工作命令。每台空调的监控时间间隔为一秒，因此可以在很短的时间内对所有空调实现监控，整个监控过程不需要人为干涉，直到管理员选择“关闭监控”。该系统适合于大型企业，医院等需要数量较多空调的场所。管理员对所有空调实行统一管理，避免了大量能源的浪费。更具科学性和实用性。 【关键字】 PC机 单片机 MAX232 温度传感器 Visual Basic Design of date communication on air- condition control system based on PCAbstractA design of date communication on air- condition control system based on PC is introduced in this paper. The core technology adopted in this system is serial communication between PCs and MCU. the PC control interface is designed by VB controls. Administrator control and supervise all of the air-conditions in every room on this man-machine interface. The software is the Mscomm controls provided by VB and the hardware is MAX232 to complete the date exchange between PCs and MCU. The temperature in the room is collected by MCU ,at the sameTime which is sended to the PCs. When the air-conditon works in the mode of cold, if the temperature under the in order temperature of people. The order about ”hold machine” will be sended by PCs, oppsitely the air-conditon works as before. On the other hand, when the air-conditon works in the mode of warm. if the temperature exceed the in order temperature of people. The order of “hold machine” was sended by PCs. Oppsitely the air-conditon works as before. The time interval of every air-conditons supervisal is about 1s. so all of air-conditonssupervisal are completed in very short time. Without humans interference in the whole process.till the administrator choose the “off supervisal”. This system can be adopted in large company, hospital and so on ,which need the large amounts air-condition. All of the air-conditon are managed unitively. Lots of power waste can be avoided. It has much more practicability and science.【Key Words】 PCs MCU MAX232 temperature sensor Visual Basic绪论选题背景及目的随着社会生活水平的提高和科学技术的发展，大型空调已经广泛应用在各种场合，比如公司，医院，车站等等。然而这些空调都没有一个统一的管理和控制系统，比如在一个公司，员工下班后大部分人都不会主动关闭空调就离开了工作房间，有些人特意将空调温度设置的很低，因此造成大量的电能浪费，本系统旨在使家电趋向高效，节能，智能化方向发展，大大减少个人人为的任意操作，使其具有统一规范的控制管理系统。节约能源是全人类永恒的话题与使命，任何项目的研究和开发都必须充分考虑高效与节能，杜绝浪费。自从八十年代后期，PC机市场开始快速发展，越来越多的PC机应用得到开发。PC机的广泛应用不仅改变了我们的计算方式，对自动测试系统领域也带来了革命性的变化。充分利用计算机丰富的软硬件资源，大大突破了传统测试系统在数据信号处理、显示、传送、存储、打印等方面的限制。目前，随着单片机及微机技术的不断发展，单片机组网技术越来越成熟，集散测控系统应用越来越广泛。它既利用了单片机性价比高和面向控制等优点，又结合PC机具有丰富的软硬件资源，特别是非常友好的人机界面等特点。在这种系统中，单片机主要进行实时数据采集及预处理，然后通过串行口将数据传送给PC机，PC机对这些数据进一步处理，基于PC机的测试系统与监控系统正向着高速、高效，智能化、多功能化、多样化发展。国内外研究状况如今有的空调控制系统仅仅采用的是以单片机为主，采用键盘或遥控器进行参数设置，外接报警等控制电路，不具备人性化，而且操作不方便，如果对多台空调进行控制更加显得麻烦，增大了工作量。相比于本系统具有很大的缺陷性。随着单片机技术的发展,在各种单片机应用系统的设计中,如智能仪器仪表、各类手持设备、GPS接收器等,常常需要PC机与外部设备进行信息交换,即通信。串行通信已经成为计算机与其他设备进行数据交换的最广泛的途径之一。这也是当今市场比较热门的技术，许多监控系统都是基于PC机与单片机的串行通信来实现上位机对下位机的控制与监控，管理员只需在监控室的电脑上操作一个Windows环境下的人机界面就可以对所有要控制的设备进行管理，这使得管理员的工作量大大减少，也提高了工作效率，更加具有现代化和人性化。设计和研究方法本系统设计方法采用的是PC机与多片单片机实现数据通信，利用PC机和单片机的串口实现数据通信，所谓串口通信是指按照逐位顺序传递数据的通信方式,由于仅需三根传输线传送信息且通信距离相对较远,所以在控制领域的现场监测、分布控制等场合有着重要的应用价值。鉴于PC 机具有强大的监控和管理功能,单片机则具有快速以及容易控制的特点,在数据量不大、传输要求不高的情况下,传输距离要求不远的情况下一般都采用给PC 机配置的RS2232 标准串行接口(如COM1 ,COM2) 来实现应用系统与PC 机之间的数据交换，PC机可以与一片单片机实现点对点通信，也可与对片单片机实现多机通信。由于本系统是实行对多台空调的同时监控与控制，故采用PC机与单片机多机通信，每个房间的空调都安装一个单片机系统，实现对温度的采集和发送，接受PC机发来的控制命令字，驱动控制器工作。上位PC机采用的是Visual Basic 语言和它的MSCOMM控件来实现与单片机的串口通信，能任意发送命令给下位机并且也可以接收下位机发来的数据，实现双工通信。上位机定时对下位机采集的温度数据进行读取，经过判断来决定要发送的控制命令。在PC机Windows环境下实现串行通信一般有4种方法：底层汇编操作；用某些高级语言（如C、PASCAL）提供的库函数；用Windows提供的API函数；用串行通信控件MSCOMM；这几种方法有各自的优缺点，使用局限性也各不相同。有些通信方法可直接对串行口地址位操作，在此方式中，可传送一帧11位的信息：1位起始位，8位数据位，1位可作“地址帧”和“数据帧”的标志位和1位停止位。这可很方便实现多机通信（单片机通信方式2、3），但其复杂化和专业化程度高。串行通信控件MSCOMM只发送一帧10位的信息，取8位数据位，1位起始位，1位停止位，这与单片机的串口工作方式1 刚好相同。利用此特性，在通信协议中，每台下位单片机都规定一个明确的地址，PC机发送出一个数据（地址或命令）给下位机后等待下位机的反应。下位机接收到地址或命令后，比较确认，若为本机地址则继续接受PC机发来的命令。利用这种查询方法可方便实现PC机与多台单片机的多机通信。1 方案比较与论证方案一：采用单片机与单片机多机通信，选定其中任意一片单片机作为主机，其余为从机，分别安装在每个房间控制每个房间的空调并采集每间房的温度。单片机本身带有串口，可与单片机实现多机通信，但由于作为主机那块单片机需要管理与监控多台空调，对参数的设置以及实时监控带来了不便，没有一个很好的人机交互界面，不利于管理员的操作，不具备人性化的特点。故本设计没有采纳。方案二: 采用PC机与单片机多机通信，由于PC机本身自带有9针串口（如COM1,COM2），通过MAX232电平转换芯片实现RS232电平逻辑向TTL电平逻辑的双向转换就可以很方便的实现PC机与下位单片机的串口通信，通过该芯片可以实现长达十多米的通信距离的数据传输，若适当降低传输速率，可增加其通信距离，因此对于一个企业里，完全可以通过一台PC机，仅仅在一个人机交互界面上将所有房间的空调实行统一监控与管理，取代人为对空调的任意控制，大大节约了电能。故本系统采用此方案。2 硬件设计 本系统主要是针对数据采集与通信进行研究，故硬件电路比较少，上位机只需一台普通的PC机，下位机采用常用的AT89S51，中间仅仅只需一片MAX232电平转换芯片，与下位机相连的温度采集模块，采用的是单总线制的DS18B20，它与单片机之间连接只需一根I/O口线，因此大大节省了单片机的I/O口，方便单片机与控制空调的控制器连接。而且其价格比较便宜，性价比高。2.1 系统框图 系统框图如图1所示 图1 系统框图模块说明：a. PC机为普通的带有串口的台式机，作用为：在其Windows界面上创建一个人机界面，控制每台空调的工作并且实时监控。b. MAX232为电平转换芯片，由于PC机串口为RS232接口只能识别EIA电平，而单片机机只能识别普通的TTL电平，此芯片的作用就是将两种电平进行转换，达到数据通信的目的。c. 以单片机为核心的下位机系统主要作用是采集房间内的温度，供单片机来读取并保存，当上位机通知该下位机发送温度时，单片机调用串口发送函数，将当前温度发送给上位机。d. DS18B20为单线数字温度传感器，负责测量室内温度。2.2 PC机串口台式计算机一般至少带有两个串行口COM1和COM2，串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下午，这样，虽然速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此对于距离较长的数据通信应该使用串行接口。通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2有些使用的是老式的DB25针连接器，本系统采用的是常用的9针连接器。由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串口接口中，要由接收移位寄存器把串口方式转换为并行方式，由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式。完成这样的转换功能的电路，叫做通用异步收发器UART，该接口芯片已经集成在串口接口中，典型的有Intel的8251A，National Semiconductor的8250，Motorola的6850等等。其中九针D形串口如图2所示 。 图 2 九针D型串口 目前RS232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS232采用不平衡传输方式，即所谓单端通信。收，发端的数据信号是相对于信号地。其中9针串口引脚定义如表3所示，其中引脚2和引脚3分别为数据接收和发送端，这与单片机的RXD和TXD相类似，数据都是一位接着一位的发送。唯一不同的是两者之间的电平不同。RS232是用正负电压来表示逻辑状态，发送数据时，发送器典型的工作电压是5V15V和-5V-15V,接收数据时，接受器典型工作电压是+3V +12V和-3V -12V。而TTL是用电平高低表示逻辑状态。RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的电气性能。例如CRT、打印机与CPU的通信大都采用RS-232C接口，MCS-51单片机与PC机的通信也是采用该种类型的接口。由于MCS-51系列单片机本身有一个全双工的串行接口，因此该系列单片机用RS-232C串行接口总线非常方便。RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通信距离不大于15米，传输速率最大为20kB/s。 表1 九针串口管脚定义 2.3 电平转换芯片MAX232MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口RS232电平是-12v +12v，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0 +5v,MAX232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-VTTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。主要特点 1、单5V电源工作2、LinBiCMOSTM工艺技术3、两个驱动器及两个接收器4、 30V输入电平5、低电源电流：典型值是8mA6、符合甚至优于ANSI标准 EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.287、ESD保护大于MIL-STD-883（方 法3015）标准的2000VMAX232芯片管脚及各管脚定义如图3所示。 其中标号IN和OUT都是针对MAX232本身而言，即OUT脚接的是PC机或者单片机的RXD脚，同理IN脚接的是PC机或单片机的TXD脚利用此性质可以很容易实现PC机与单片机的连接。由于它有两组收发器，所以7，8脚和9，10脚配合为一组，11，12脚和13，14脚为一组。使用时人选一组即可。 图3 MAX232芯片管脚及定义2.4单片机AT89S51概述及系统复位电路设计AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4kB的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。系统复位电路也就是单片机的复位电路,如图4所示:图4 AT89S51复位电路当按下复位键时，ESET瞬间为高平，然后电源与电容、电阻构成回路，并对C1电容进行充电，R1上的电压逐渐下降，直至为低电平，系统处于正常工作状态。2.5 数字温度传感器DS18B20 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型单总线智能温度传感器，信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从处理器到DS18B20仅需一根线，读，写和完成温度转换所需电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。DS18B20内部主要由4部分组成：64位光刻ROM，温度传感器，非挥发的温度报警触发器TH和TL，配置寄存器。DS18B20管脚图如图5所示 DS18B20 的特点如下：1. 独特的单线接口方式。DS18B20与处理器连接时仅需一根口线即可实现处理器与DS18B20的双向通信。2. 在使用中不需要任何外围元件。3. 可用数据线供电，电压范围为+3.0+5.5V。4. 测温范围为-55+125摄氏度，固有测温分辨率为0.5度5. 通过编程可实现9-12位的数字读数方式。最高测温精度可达0.0675度。最大转换时间为200MS6. 用户可自设定非易失性的报警上下限值7. 支持多点组网功能。多个DS18B20可用并联在唯一的3线上，实现多点测温。8. 负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 图 5 DS18B20管脚图3 软件设计 本系统主要研究的是PC机与单片机的串口通信，所以大部分是通过软件来实现，上位机（PC）采用的是VB编程，利用MSCOMM控件实现PC机数据的接收与发送，下位机（单片机）采用的是C51编程，C51具有可读性强，移植性强的特点，因此被广泛采用。为了达到上位机与下位机的通信的协调与匹配，因此双方需要一套相同的通信协议，该协议是人为自己规定的。有了这套协议就可以顺利