基于单片机和PC串口通信的测温系统

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  •  摘 要:介绍了以AT89S52 单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。系统由芯片DS18B20 采集温度信号传输给微控制器,通过外围设备LCD1602 显示现场温度值,并设计上位机程序通过串口通信实时获取温度。系统设计包括硬件电路设计、软件设计。单片机程序采用C51,在KEIL 开发环境中调试通过完成;PC 后台软件采用VB6.0 完成。给出了前后台软件设计流程图。最后给出了设计实现的硬件实物图和采集到的前后台温度显示结果。

      温度是工业控制中主要的被控参数之一,在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。传统方法多以热电阻和热电偶等为温度传感元件,而这种模拟温度传感器输出为模拟信号,必须经过A/D 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构比较复杂、抗干扰性差、布线麻烦以及成本高等缺点。

      针对上述问题,该设计提出了基于Dallas 半导体公司的数字式温度传感器DS18B20[1-2]和ATMEL 公司AT89S52 单片机构成的温度测量系统,并可通过串口连接在PC 系统上进行实时显示,该系统安装简易,可靠性高,适用于恶劣环境的现场温度测量。

      1 系统构成

      测温系统由微控制器、温度采集、串口通信、LCD 显示和上位机显示等几部分组成,如图1 所示。

    图1 系统组成

    图1 系统组成

      数据采集流程为:单片机 AT89S52 获取温度传感器DS18B20 采集的温度值,经处理后传输给LCD1602 现实,并且通过串口通信上传给上位机,供上位机显示。

      1.1 DS18B20 数字式温度传感器

      DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程读取9~12 位数字温度值。DS18B20 的性能特点如下:

      ①适应电压范围更宽(3.0~5.5 V),在寄生电源方式下可由数据线供电;

      ②独特的单线接口方式。与微处理器连接时仅需要一条线即可实现双向通讯;

      ③DS18B20 支持多点组网功能;

      ④DS18B20 在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在一只形如三极管的集成电路内;

      ⑤温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃;

      ⑥可编程的分辨率为9~12 位,对应的分辨率分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.062 5℃,可实现高精度测温;

      ⑦转换时间为93.75 ms(9 位)和750 ms(12 位),对于一般的实时测温系统已经足够了;

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