基于PC機的溫度采集記錄系統(tǒng)

基于PC機的溫度采集記錄系統(tǒng)顧學群，劉建峰（南通職業(yè)大學電子工程系，江蘇南通226007）摘要：介紹一種采用智能數字溫度傳感器DS18B20進行溫度采集，并通過單片機與PC機完成數據處理的系統(tǒng)。關鍵詞：DS18B20；單片機；PC機；外部存儲器；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系統(tǒng)硬件設計硬件電路由四部分組成：溫度數據采集部分，即時溫度顯示驅動部分，溫度數據存儲部分和上位PC機數據處理部分。整個硬件設計原理圖如圖1所示。11溫度數據采集部分DS18B20是智能型的數字溫度傳感器，以單總線方式通信。其數據線與單片機的P11相連接。當到達采樣時間時，由單片機發(fā)出讀溫度信號，通過單片機AT89C51的P11口和DS18B20的IO口相連，按照DS18B20的時序要求，發(fā)出相應的讀、寫命令。12即時溫度顯示驅動部分選用高亮度發(fā)光LED器件。溫度數據按動態(tài)方式顯示，顯示的溫度數據的字形碼由單片機的P0口發(fā)出，位選信號由P34、P35、P36和P37輸出，經過7407進行驅動。13存儲部分基于便攜式的目的，存儲數據設計采用了AT24C512串行E2PROM器件。該器件體積小、功耗低， 而且存儲的溫度數據可在斷電的狀態(tài)下保存100年不丟失。通信采用I2C串行通信協(xié)議，AT89C51的P13、P14和AT24C512的SCL和SDA相連實現存儲功能。14串行通信利用AT89C51的UART串行通信口和上位PC機實現通信，利用MAX232實現RS232的串行協(xié)議的電平轉換，以保證通信的正常、無誤。串行通信主要完成采樣參數的設置及溫度數據向PC機的發(fā)送。在整個系統(tǒng)中具有重要的作用。2系統(tǒng)軟件設計軟件設計主要由兩部分組成：單片機匯編語言部分與PC機高級語言部分。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、正確性、合理性、健全性主要依賴軟件設計部分。該部分按功能主要分四大部分，具體如下所述：21主監(jiān)控程序單片機的主監(jiān)控程序流程圖如圖2所示，根據其實現的功能可以分為下面幾個部分：（1）初始化程序：設置串行通信波特率；串行通訊方式的初始化；對T0、T1兩個計數器的初始化；中斷控制寄存器初始化。此外，還負責從E2PROM中調出以前的采樣參數，使器件能夠以它采樣溫度數據。（2）當監(jiān)測到ONTIME1和ONTIME2標記時作相應溫度的存儲、轉換、發(fā)送處理。ONTIME1與ONTIME2的標記主要由定時中斷完成，當到達采樣間隔時，作出相應的標記，通知主程序作出相應的處理。（3）采用動態(tài)顯示方式即時顯示溫度，以節(jié)省電路規(guī)模，使得整個系統(tǒng)的體積變小。 22定時中斷程序當到達定時時間時，定時中斷程序運行，作出相應標記，以通知主程序作相應處理，由主程序完成溫度的采集處理，并把采集到的數據保存到E2PROM中。該程序會產生兩個標記。如圖3所示。（1）ONTIME1標記，該標記為一分鐘固定定時。當時間到達一分鐘時便產生標記以讀取DS18B20的溫度數據，更新實時溫度顯示。（2）ONTIM2標記，該標記為采樣時間到達標記。 定時時間與PC機設定的采樣時隔時間相同時，產生ONTIME2標記，通知單片機更新溫度，并且完成溫度數據的存儲。23串行通信當需要用E2PROM中的數據畫出溫度變化曲線進行分析時，運用串行通信子程序完成數據發(fā)送任務。另外，串行通信還負責采樣參數的設置。中斷的產生由PC機引起，當PC機要向單片機發(fā)送參數數據時，在發(fā)送的參數數據開始加一個“”，表示后繼的數據為參數數據；單片機若接收到“”，則接下來繼續(xù)接收參數數據。當PC機要調入單片機采集到的溫度數據時，發(fā)出一個“！”，表示請求單片機發(fā)送溫度數據；單片機則根據這些標志來判斷所要完成的任務。如圖4所示。 24高級語言部分PC機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。高級語言完成參數的設置和接收單片機送入的溫度數據的處理（包括繪制成曲線圖），并保存為磁盤文件，供以后分析使用。3系統(tǒng)調試過程該系統(tǒng)的調試工作主要分為硬件調試和軟件調試。在設計的過程中，先進行硬件的調試，然后用軟件對硬件進行驗證。31硬件調試硬件電路的調試主要有：晶振及復位電路、數碼顯示電路、DS18B20及E2PROM的硬件接線、串行通信硬件調試。32軟件調試軟件是系統(tǒng)的主要組成部分，也是整個調試的重點和難點工作。軟件調試主要有：數碼顯示程序調試、讀DS18B20程序調試、串行通信程序調試、高級語言程序調試。調試完成后系統(tǒng)運行正常，利用該系統(tǒng)進行實際溫度的采集記錄，得到圖5所示波形。 4結束語本系統(tǒng)功耗低（采用干電池供電）、精度高、體積?。?3mm45mm20mm）、重量輕、成本低、方便攜帶，并設有斷電數據保護功能。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