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基于PC机的温度采集记录系统,毕业设计论文

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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 Temperature collection Recorder Based on PC GUXue qun， LIUJian feng （ Nantong Vocational College， Nantong 226007， China） Abstract： This paperintroduces a system， which can collecttemperature by DS18B20 and process data with PCSCM Keywords： 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。 1 1 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 P1 1 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 P1 1 口和 DS18B20 的 I O 口相连，按照 DS18B20 的时序要求，发出相应的读、写命令。 nts1 2 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 P3 4、 P3 5、 P3 6 和 P3 7 输出，经过 7407 进行驱动。 1 3 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 P1 3、 P1 4 和 AT24C512 的 SCL 和 SDA相连实现存储功能。 1 4 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RS 232 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： 2 1 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 ON TIME2 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。 nts （ 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。 2 2 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。 2 3 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。 nts 2 4 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。 3 1 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。 3 2 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。 nts4 结束语 本系统功耗低（采用干电池供电）、精度高、体积小（ 53mm 45mm 20mm）、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，具有较好的推广应用价值