畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)與PC機(jī)串口通信的低功耗溫度記錄儀設(shè)計(jì)

1、 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān) 業(yè): 班級(jí): 設(shè)計(jì)題目: 基于單片機(jī)的低功耗溫度記錄儀 學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): 起止日期: 設(shè)計(jì)地點(diǎn): 指導(dǎo)教師: 2011 年 03 月 25 日基于單片機(jī)的低功耗溫度記錄儀設(shè)計(jì) 1、摘要本文介紹了一種基于 at89c51 單片機(jī)與 pc 機(jī)串口通信的溫度控制系統(tǒng)，用單片機(jī)作下位機(jī)完成溫度數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行 pc 機(jī)發(fā)出的控制執(zhí)行命令;用 pc 機(jī)作上位機(jī)接收單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,向單片機(jī)發(fā)送控制命令，四位一體共陰數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度。 pc 機(jī)與單片機(jī)采甪串行通信,可實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和采集并處理數(shù)據(jù)的人機(jī)友好界面。本設(shè)計(jì)充分利用 pc 機(jī)

2、vb6.0 軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和友好的人機(jī)界面,對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示。本設(shè)計(jì)由硬件和軟件二部分組成。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件和硬件的合理規(guī)劃，發(fā)揮單片機(jī)自身集成多系統(tǒng)功能單元的優(yōu)勢(shì)，在不減少功能的前提下有效降低了成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：at89c51 單片機(jī),pc 機(jī),串行通信，數(shù)據(jù)采集以及處理2、引論隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。許多化學(xué)反

3、應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作。還有比如在觀察用藥劑前后病人體溫隨時(shí)間的變化情況，臨床一般都采用水銀或電子溫度計(jì)，隔一段時(shí)間測(cè)量一次并手工記錄結(jié)果。這種傳統(tǒng)方式給病人帶來(lái)了很多不便，也加大了護(hù)理工作量。更為欠缺的是測(cè)量時(shí)間間隔不夠短，在體溫變化率較高的情況下，容易造成處理不當(dāng)或不足，達(dá)不到最理想的疾病控制與治療效果。傳統(tǒng)的溫度記錄儀通常采用的是人工記錄或普通記錄儀用墨水在記錄紙上繪制曲線，其體積龐大、精度低、墨水易堵塞、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 。 。 。 。 。無(wú)

4、紙溫度記錄儀產(chǎn)生，并因?yàn)槠涓鼫?zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)記錄、更方便的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、更便捷的數(shù)據(jù)分析功能，所占市場(chǎng)份額逐年猛增；近年來(lái)推出的帶 usb 接口的無(wú)紙記錄儀更是極大的方便了數(shù)據(jù)的下載和保存。因此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)出一款測(cè)量溫度并自動(dòng)記錄下數(shù)據(jù)的溫度記錄儀是多么重要。用單片機(jī)做成的產(chǎn)品外圍元件很少，能實(shí)現(xiàn)的功能卻很廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)等。兼于此，特用單片機(jī)設(shè)計(jì)此電路。單片機(jī)發(fā)展的三個(gè)階段：（1）第一階段（1976-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控索階段。以 intel 公司的 mcs 48 為代表。mcs 48 的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有 motorola 、zilog 等，都取得了滿(mǎn)意的效果。這

5、就是 scm 的誕生年代， “單機(jī)片”一詞即由此而來(lái)。（2）第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。intel 公司在 mcs 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列 mcs 51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。完善的外部總線。mcs-51 設(shè)置了經(jīng)典的 8 位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括 8 位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 cpu 外圍功能單元的集中管理模式。 體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。 指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。（3）第三階段（1982-1990）：8 位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及

6、16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。intel 公司推出的 mcs 96 系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。ds18b20 是美國(guó) dallas 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的一種溫度控制系統(tǒng)，用stc89c51 單片機(jī)作為溫控器，選用 ds18b20 數(shù)字溫度傳感器，單片機(jī)與上位機(jī)之間通過(guò)ma

7、x232 串口進(jìn)行通信，對(duì)測(cè)試點(diǎn)溫度采集，實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)處理。3、目 錄1、摘要22、引論33、目錄54、正文74.1.1、設(shè)計(jì)目的74.1.2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能74.2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)84.2.1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖84.2.2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案84.2.3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案84.3、系統(tǒng)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)94.3.1、單片機(jī)最小系統(tǒng)94.3.2、顯示電路114.3.3、串行通信電路134.3.4、ds18b20 溫度傳感器電路134.3.5、電源電路154.3.6、單片機(jī)與 pc 機(jī)串口連接電路154.4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.4.1、單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)174.4.2、上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)174.5、系統(tǒng)調(diào)試1

8、95、結(jié)論206、致謝207、參考文獻(xiàn)218、附錄22附錄 1、系統(tǒng)總體電路圖22附錄二、單片機(jī)程序22附錄三、pc 機(jī)程序28正文正文( 4.1 設(shè)計(jì)目的及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能要求4.1.1 設(shè)計(jì)目的：（1)了解電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，鞏固和提高學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)； (2)學(xué)習(xí) ds18b20 數(shù)字溫度傳感器的測(cè)溫原理， (3) 掌握串口通信協(xié)議及其編程方法， (4)增強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，掌握分析處理問(wèn)題的方法，進(jìn)行調(diào)試、計(jì)算等基本技能的訓(xùn)練，達(dá)到具有一定程度的實(shí)際工作能力。(5) 學(xué)會(huì)用 protel99se 進(jìn)行電路原理圖和 pcb 圖的繪制。 (6) 學(xué)習(xí)用 pspice、 multisim

9、8 等仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真。 4.1.2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能：1.內(nèi)容及要求：研究基于單片機(jī)的低功耗溫度記錄儀，可以以一定的時(shí)間間隔連續(xù)記錄系統(tǒng)溫度，并提供通訊接口將溫度數(shù)據(jù)上傳到 pc 機(jī)。利用 vb/vc/delphi 編制 pc 示例程序。2.主要技術(shù)指標(biāo)：（1） 、溫度測(cè)量范圍 0-70，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行；（2） 、溫度記錄數(shù)不少于 200 條；（3） 、提供 pc 機(jī)通訊接口；（4） 、pc 機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)和處理；4.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4.2.1.系統(tǒng)總體構(gòu)成框圖如下：at89c51pc 機(jī)rs232數(shù)碼管顯示恒壓電源晶振電路復(fù)位電路ds18b20溫度傳感器系統(tǒng)總

10、體構(gòu)成框圖4.2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案：1.利用 at89c51 自身強(qiáng)大的功能和優(yōu)異的可擴(kuò)展性，配上四位一體數(shù)碼管和按鍵等少量外圍電路，就能搭建合適本次實(shí)驗(yàn)的小系統(tǒng)。從而大大縮短設(shè)計(jì)流程，把設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在溫度探測(cè)單元，串行通信協(xié)議兩個(gè)部分。2.現(xiàn)在 pc 機(jī)提供的 com1、com2 是采用 rs-232 借口標(biāo)準(zhǔn)的。而 rs-232 是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與 ttl 以高低電平來(lái)表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)借口或終端的 ttl 器件（如單片機(jī)）連接，必須在 rs-232 與 ttl 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，變換電路選用有德州儀器公司（tl）推出的一款兼容

11、rs-232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片max232.該器件包含 2 個(gè)驅(qū)動(dòng)器、2 個(gè)接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 tia/eia-232-f 電平轉(zhuǎn)換成 5v ttl/cmos 電平。每一個(gè)發(fā)送器將 ttl/cmos 電平轉(zhuǎn)換成 tia/eia-232-f 電平。4.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案：?jiǎn)纹瑱C(jī)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)程序由主程序和中斷子程序組成的。主程序負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自上位機(jī)的命令進(jìn)行解析并執(zhí)行讀溫度值、存儲(chǔ)溫度值、輸出控制等等，中斷服務(wù)程序只負(fù)責(zé)單片機(jī)和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。上位機(jī)程序設(shè)計(jì)由單片機(jī)采集的測(cè)試點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度，通過(guò) max232 傳輸?shù)缴衔粰C(jī) pc，利用在 visual basic 6.0 的通信控

12、件 mscomm 屬性設(shè)置和事件響應(yīng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)串行通信，在上位機(jī)中，完成溫度傳感器 64 位激光 rom 讀取并顯示、實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、曲線繪制、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)，其中在數(shù)據(jù)查詢(xún)功能中，設(shè)計(jì)了時(shí)間查詢(xún)、溫度查詢(xún)等功能。4.3 系統(tǒng)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)：4.3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)（1）at89c51 管腳圖如下：at89c51 封裝引腳圖引腳說(shuō)明： 電源引腳 vcc（40 腳）：典型值5v。 vss（20 腳）：接低電平。 外部晶振 x1、x2 分別與晶體兩端相連接。當(dāng)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，x2 接振蕩信號(hào)，x1 接地。 輸入輸出口引腳： p0 口：i/o 雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置

13、“ 1” 。 p1 口：i/o 雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1” 。 p2 口：i/o 雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1” 。 p3 口：i/o 雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1” 。 控制引腳： rst/vpd、ale/-prog、-psen、-ea/vpp 組成了 msc-51 的控制總線。 rst/vpd（9 腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端（高電平有效） 。 第二功能：加+5v 備用電源，可以實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù) ram 信息不丟失。 ale/-prog(30 腳）：地址鎖存信號(hào)輸出端。 第二功能：編程脈沖輸入。 -psen（29 腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 -ea/vpp(31 腳）

14、：外部程序存儲(chǔ)器使能端。 第二功能：編程電壓輸入端（+21v） 。（2）單片機(jī)最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)（3） 復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電時(shí)，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，只要持續(xù)給出 rst 引腳連個(gè)機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的電平而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變，rst 上的電壓是 vcc 上的電壓與電容器上的電壓之差，因而 rst 上的電壓與 vcc 上的電壓相同。隨著充電的進(jìn)行，電容器上的電壓不斷上升，rst 上的 電壓就隨著下降，rst 腳上只要保持 10ms 以上高電平，系統(tǒng)就會(huì)有效復(fù)位。電容 c 可取 1033

15、uf，電阻 r 可取 1.210k。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，c 取10uf,r 取 10k。（4）振蕩電路：xtal1 腳和 xtal2 腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶振或陶瓷晶振以及補(bǔ)償電容 c1、c2 選 47uf 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當(dāng)外接石英晶振時(shí)，電容c1、c2 選 30pf10pf；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時(shí)，電容 c1、c2 選 47uf10uf。系統(tǒng)中，外接電 c1、c2 的大小會(huì)影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。在本硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證串行通行波特率的誤差，選擇了 1

16、1.0592mhz 的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振，電容 c1、c2 為 30pf。（3）ea接高電平，選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。（4） 單片機(jī)編程4.3.2 顯示電路數(shù)碼管顯示電路部分如圖：顯示部分采用四位一體共陰數(shù)碼管，為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。因此為 led 顯示器提供的編碼正好是一個(gè)字節(jié)。 共陰數(shù)碼管碼表0 x3f , 0 x06 , 0 x5b , 0 x4f , 0 x66 , 0 x6d , 0 1 2 3 4 5 0 x7d , 0 x07 , 0 x7f , 0 x6f , 0 x77 , 0 x7c , 6 7 8 9 a b 0 x3

17、9 , 0 x5e , 0 x79 , 0 x71 , 0 x00 c d e f 無(wú)顯示靜態(tài)顯示方式led 顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)線來(lái)保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 cpu 時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作

18、用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 本設(shè)計(jì)采用四位一體共陰數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。4.3.3 串行通信電路由于串口用的是 ttl 電平，和 rs232 電平不同，因此，單片機(jī)和 pc 通信時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的 ic 是 max232,連接圖如下圖所示，其中 max232 供電腳為5v。采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和計(jì)算機(jī)的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第 5 腳的 gnd、第 2腳的 rxd、第 3 腳的 txd。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示，max232 的第

19、10 腳和單片機(jī)的 11 腳連接，第 9 腳和單片機(jī)的 10 腳連接。max232 串口通信電路圖（9 孔串口接頭）4.3.4 ds18b20 溫度傳感器電路ds18b20 溫度傳感器是美國(guó) dallas 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9-12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。ds18b20 的性能特點(diǎn)如下：（1）獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，ds18b20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。（2）ds18b20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) ds18b

20、20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)溫；（3）無(wú)須外部器件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；（4）可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 3.0-5.5；（5）零待機(jī)功耗；（6）溫度以9或12位數(shù)字，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；（7）用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；（8）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；（9）負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；（10）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行傳送給cpu，同時(shí)可傳送crc校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力ds18b2

21、0 采用 3 腳 pr35 封裝或 8 腳 soic 封裝，其引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖以及測(cè)溫原理圖如下所示：引腳排列電路連接如下圖：4.3.5 恒壓電源電路本設(shè)計(jì)的供電電路主要變壓器、整流橋、濾波電路和 78l05 芯片組成。電源供電電路如圖所示：系統(tǒng)供電電源總體電路圖4.3.6 單片機(jī)與 pc 機(jī)串口連接電路：目前rs-232是pc機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。rs-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。rs-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。圖2-9 rs232引腳圖收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地，如從dte設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)在使用db25連接器時(shí)是2

22、腳相對(duì)7腳（信號(hào)地）的電平，db25各引腳定義參見(jiàn)圖2-9。典型的rs-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5+15v，負(fù)電平在-5-15v電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為ttl，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從ttl電平到rs-232電平再返回ttl電平。接收器典型的工作電平在+3+12v與-3-12v。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2v至3v左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。rs-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為37k。所以rs-232適合本地設(shè)備之間的通

23、信。上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法如圖上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法mcs-51 內(nèi)部含有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口，具有 uart 的全部功能。該接口電路不僅能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個(gè)同步移位寄存器使用。 在進(jìn)行異步通信時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別在各自的時(shí)鐘（tclk 和 rclk）控制下進(jìn)行的，但都必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。mcs-51 串行口的發(fā)送和接收時(shí)鐘可由兩種方式產(chǎn)生，一種是由主機(jī)頻率 fosc 經(jīng)分頻后產(chǎn)生，另一種方式是由內(nèi)部定時(shí)器 t1 或 t2 的溢出率經(jīng) 16 分頻后提供。發(fā)送和接收的過(guò)程如下：串行口的發(fā)送過(guò)程由指令 mov sbuf，a 啟動(dòng)，即 cpu 由一條寫(xiě)

24、發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)（字符）寫(xiě)入串行口的發(fā)送緩沖器 sbuf（發(fā)）中，再由硬件電路自動(dòng)在字符的始、末加上起始位（低電平） 、停止位（高電平）及其它控制位（如奇偶位等） ，然后在移位脈沖shift 的控制下，低位在前，高位在后，從 txd 端（方式 0 除外）一位位地向外發(fā)送。串行口的接收與否受制于允許接收位 ren 的狀態(tài)，當(dāng) ren 被軟件置“1”后，允許接收器接收。接收端 rxd 一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個(gè)完整的字符數(shù)據(jù)后，控制電路進(jìn)行最后一次移位，自動(dòng)去掉啟始位，使接收中斷標(biāo)志 ri 置“1” ，并向 cpu 申請(qǐng)中斷。cpu 響應(yīng)中斷，用一條指令（mov a，sbuf）把接收緩沖

25、器 sbuf（收）的內(nèi)容讀入累加器。ti 和 ri 是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.4.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)：初始化向 ds1820 讀一字節(jié)向 ds1820 寫(xiě)一字節(jié)讀取溫度及轉(zhuǎn)換顯示溫度4.4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)：vb 是微軟公司出品的一個(gè)快速可視化程序開(kāi)發(fā)工具軟件，借助微軟在操作系統(tǒng)和辦公軟件的壟斷地位，vb 在短短的幾年內(nèi)風(fēng)靡全球。vb 是極有和功能強(qiáng)大的軟件，主要表現(xiàn)在：所見(jiàn)即所得的界面設(shè)計(jì)，基于對(duì)象的設(shè)計(jì)方法，極短的軟件開(kāi)發(fā)周期，較易維護(hù)的生成代碼。美國(guó)微軟公司在 1991 年推出 vb1.0 至今已經(jīng)經(jīng)歷了 6 個(gè)版本，vb6.0 運(yùn)行在 win9x 或w

26、inme，win2000，winxp，windowsnt 等操作系統(tǒng)下，是一個(gè) 32 位的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)9：（1）成功地簡(jiǎn)化了界面的設(shè)計(jì)過(guò)程。它在 windows 平臺(tái)上提供了圖形用戶(hù)界面（gui）的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ide） 。（2）采用簡(jiǎn)單易學(xué)的 basic 語(yǔ)言。它既適用于沒(méi)有任何編程經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者學(xué)習(xí)，也適合于開(kāi)發(fā)各種復(fù)雜的底層應(yīng)用程序。（3）具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和字符串處理功能。visual basic 提供了許多現(xiàn)成的字符串處理函數(shù)。（4）易于擴(kuò)充。除了簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)以外，visual basic 還是一種易于擴(kuò)充功能的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。（5）提供了 intellisense

27、技術(shù)。當(dāng)你在 visual basic 的代碼窗口敲進(jìn)對(duì)象名稱(chēng)的時(shí)候 intellisense 技術(shù)會(huì)自動(dòng)向你顯示一些相關(guān)的信息，例如對(duì)象的屬性和方法等。（6）提供了多種向?qū)А＠眠@些向?qū)?，你可以快速地完成一般性的任?wù)，例如生成其控件不綁定到數(shù)據(jù)控件上的純代碼窗體，建立查詢(xún)，添加工具，制作圖表，以及發(fā)布創(chuàng)建的應(yīng)用程序等。完成后的界面如圖 3-3 所示 單片機(jī)與 pc 的溫度控制系統(tǒng)的 vb 界面4.5 系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。硬件調(diào)試主要是針對(duì)主控板中單片機(jī)模塊和外部輸入、輸出模塊進(jìn)行調(diào)試。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊：上電前的調(diào)試和上電后的

28、調(diào)試。在電路安裝焊接前，首先是對(duì)元器件的檢測(cè)。對(duì) at89c51、ds18b20 在未接電路時(shí)是不能檢測(cè)其好壞的。對(duì)于其他器件則可利用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。電阻的測(cè)量，用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量。（1）上電前的調(diào)試在上電前，必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬(wàn)用表，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。只要將一個(gè)表筆固定在電源端或接地端，另儀表筆接其他連接點(diǎn)，指針偏轉(zhuǎn)到 0 刻度就是通路的。通過(guò)萬(wàn)用表的檢測(cè),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短路和斷路的地方了，電路基本正常后再進(jìn)行下一步調(diào)試。（2）上電后的調(diào)試在確保硬件電路正常，無(wú)異常

29、情況(斷路或短路)方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，同時(shí)還要檢驗(yàn)原理是否正確。在本設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要是檢測(cè)單片機(jī)部分與外部輸入、輸出電路是否接對(duì)。本次調(diào)試需要通過(guò)軟硬件聯(lián)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于 ds18b20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì)ds18b20 進(jìn)行讀/寫(xiě)編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀/寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。本程序采用單片機(jī) c 語(yǔ)言編寫(xiě)，用 keil c51 編譯器編程調(diào)試。5、結(jié)論首先，通過(guò)這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也深刻了解寫(xiě)一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過(guò)這樣的一次訓(xùn)練，相信在接下來(lái)的日子我們都會(huì)了，而且會(huì)做得更好。

30、我所寫(xiě)的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)省能源的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，系統(tǒng)以單片機(jī)at89c51為核心部件，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)、記錄與數(shù)據(jù)處理。利用c語(yǔ)言編制,運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是: 1)適用性強(qiáng)，利用vb友好的人機(jī)界面，用戶(hù)只需對(duì)界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量、記錄與數(shù)據(jù)處理。 2)將單片機(jī)以及溫度傳感器引入對(duì)溫度的分析和處理中，單片機(jī)控制決策無(wú)需建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適合對(duì)非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制，對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)采用單片機(jī)控制非常適合。3)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他使用功能。通

31、過(guò)對(duì)本設(shè)計(jì)的思考，更加加深了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，熟練了單片機(jī)的編程，更對(duì)當(dāng)前的溫度傳感器有了更深刻的認(rèn)識(shí)與了解，但是由于此系統(tǒng)依賴(lài)溫度傳感器，因而對(duì)溫度傳感器的穩(wěn)定性，線性等諸多方面有著嚴(yán)格的要求，但是傳感器的性能越好，相對(duì)而言其價(jià)格也就越高，因而在此設(shè)計(jì)中，溫度傳感器我個(gè)人覺(jué)的還是存在遺憾，其次，由于采用了c語(yǔ)言，所以其編程過(guò)程復(fù)雜不易查錯(cuò)。最后由于時(shí)間緊迫，本設(shè)計(jì)還有諸多地方需要改進(jìn)，比如改用rs-485串行接口或是網(wǎng)線，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。6、致謝在我論文即將完成之際，我首先要向在論文寫(xiě)作中給予我悉心關(guān)懷、鼓勵(lì)和指導(dǎo)的陳松嶺老師致以深深的敬意和謝意！老師一絲不茍的鉆研精神，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，執(zhí)

32、著忘我的工作作風(fēng)，獨(dú)樹(shù)一幟的思維方式，使學(xué)生受益匪淺，并終身難忘。所有人的青春，從一開(kāi)始的空白無(wú)物，到后來(lái)的極欲飛揚(yáng)，陰霾滿(mǎn)地,再到現(xiàn)在的塵埃落定，一切都在發(fā)生，一切都在結(jié)束.美好而繽紛的大學(xué)生活，就這樣畫(huà)上了句號(hào)，真有些難忘和難舍。純?nèi)玢@，強(qiáng)如鋼。最大的收獲是心智的成熟，一千多個(gè)日子里曾悲傷過(guò)、失落過(guò)、苦惱過(guò)，委屈過(guò)。而現(xiàn)在懂得擦干眼淚，收拾傷痕，站起繼續(xù)勇往直前，前面的荊棘，不算什么，路上的障礙，我每攀登越過(guò)一次，便往云端靠近了一步。感謝我的朋友和同學(xué)對(duì)我的關(guān)心和幫助！7、參考文獻(xiàn)1 陳大欽主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 高等教育出版社 2004 年2 余錫存 曹?chē)?guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.陜西

33、:西安電子科技大學(xué)出版社3 蘇家健. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) .高等教育出版社，2004.114 周航慈. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) . 北京航空航天大學(xué)出版社，2003.075 李仁發(fā)、肖玲、吳強(qiáng).數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)（第四版）. 人民郵電出版社，2006.056 51 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng) http:/www.51c51.com/7 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng) http:/www.mcustudy.com/8單片機(jī) c 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)第四版，馬忠梅主編，北京航空航天大學(xué)出版社9單片機(jī)開(kāi)發(fā)與典型工程項(xiàng)目實(shí)例詳解 ，邊海龍、孫永奎編著，電子工業(yè)出版社1051 單片機(jī) c 語(yǔ)言教程-入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略 ，郭天祥 編著，

34、電子工業(yè)出版社，200911 吳黎明主編 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 科學(xué)出版社 2003 年12 劉樂(lè)善主編 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 華中科技大學(xué)出版社 2004 年13 j.a.connelley. analog integrated circuits. john wiley &sons14 吳洪潭，肖艷萍，趙偉國(guó).單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)m.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，200515 陳梓城主編 電子技術(shù)實(shí)訓(xùn) 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 年16 李伯成.基于 mcs-51 單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)m.北京：電子工業(yè)出版社，2004.17 李學(xué)海主編 標(biāo)準(zhǔn) 80c51 單片機(jī)基礎(chǔ)教程 北京航空航天大學(xué)出

35、版社 2006 年18 劉樂(lè)善主編 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 華中科技大學(xué)出版社 2004 年19 先鋒工作室. 單片機(jī)程序?qū)嵗齧.北京：清華大學(xué)出版社,2002.20 付家才. 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)m. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.521 atmel microcontroller handbook,2001 22 stc microcontroller handbook,2007 23 john f. wakerlym digital design 北京：高等教育出版社 2009 8、附錄附錄 1：總體電路圖：附錄 2：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序：#include #include #define

36、uchar unsigned charbit tflag;/溫度正負(fù)標(biāo)志sbit dq=p37; /溫度輸入口sbit din=p07; /led 小數(shù)點(diǎn)控制uchar code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;/溫度小數(shù)部分用查表法unsigned char code dispcode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d, 0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00,

37、0 x40; /共陰 led 段碼表 0 x40 負(fù)unsigned char dispbitcode=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7, ; uchar data temp_data2=0 x00,0 x00; / 讀出溫度暫放unsigned char dispbuf5=0,0,0,0,0; void digitalshow(unsigned char a3,unsigned char a2,unsigned char a1,unsigned char a0)unsigned char i;dispbuf0=a0; dispbuf1=a1;dispbuf2=a2;dispbu

38、f3=a3;for(i=0;i4;i+) p2=0 xff; /關(guān)閉所有顯示p0=dispcodedispbufi; p2=dispbitcodei; if(i=1)din=1; /* 該程序?yàn)榭偩€上只有一個(gè)器件 */毫秒延時(shí) 11.059 mhzvoid dmsec (unsigned int count) unsigned int i;/ 1ms 延時(shí)while (count-) for (i=0;i125;i+)void delay(unsigned int num)/ 延時(shí)函數(shù)while( -num );/復(fù)位脈沖void tmreset (void) dq = 0;delay(90)

39、;/ 精確延時(shí) 大于 480usdq = 1;delay(4);/ 90，4 可以小范圍變化/存在脈沖void tmpre (void) while (dq);while (dq);delay(4); /讀一個(gè)位bit tmrbit (void) unsigned int i;bit dat;dq = 0; i+; / i+;大概 1usdq = 1; i+; i+; dat = dq;delay(8); return (dat);/讀一個(gè)比特unsigned char tmrbyte (void) unsigned char i,j,dat;dat = 0;for (i=1;i=8;i+)

40、j = tmrbit ();dat = (j 1);return (dat);/寫(xiě)一個(gè)比特void tmwbyte (unsigned char dat) unsigned int i;unsigned char j;bit testb;for (j=1;j 1;/ 從低位開(kāi)始?if (testb) / write 1dq = 0; / 先拉低 i+; i+;/ 1us dq = 1;delay(4); else / write 0dq = 0; delay(4); / 大一點(diǎn) 沒(méi)影響，但不能太大，寫(xiě)一個(gè)位在 30us 內(nèi) dq = 1;i+; i+; / 再拉高 /ds1820 開(kāi)始轉(zhuǎn)換vo

41、id tmstart (void) dmsec(1); tmreset (); tmpre (); dmsec (1); tmwbyte (0 xcc); / skip rom tmwbyte (0 x44); / 轉(zhuǎn)換/讀取溫度read_temp() tmreset ();tmpre ();dmsec (1);tmwbyte (0 xcc); / skip romtmwbyte (0 xbe);/ 轉(zhuǎn)換temp_data0 = tmrbyte (); / lsb 低 8 位temp_data1= tmrbyte ();/ msb 高 8 位if(temp_data1 & 0 x80)=0 x

42、80) /判斷溫度正負(fù)temp_data1=temp_data1;temp_data0=temp_data0+1; /負(fù)溫度處理（ds18b20 的負(fù)溫度是正的反碼，即將它取反+1，就得到正的溫度）tflag=0;elsetflag=1;/* main */void main (void) uchar last; uchar lsb,msb;uchar i;tmstart();dmsec(450);/ 初始化 ds18b20 while(1)tmstart();/ ds1820 開(kāi)始轉(zhuǎn)換dmsec(2); read_temp(); / 讀取溫度dispbuf4=temp_data0&0 x0f

43、;dispbuf0=ditabdispbuf4;dispbuf4=(temp_data0&0 xf0)4)|(temp_data1&0 x0f)0;i-)if(tflag=1) /正溫 if(dispbuf4126) if(dispbuf4100) digitalshow(10,dispbuf2,dispbuf1,dispbuf0); /溫度小于100 度，則百位不顯示 else msb=msb%10; /溫度大于 100 度時(shí)十位需要在除 10 取余 digitalshow(tflag,dispbuf2,dispbuf1,dispbuf0); /溫度大于 100 度，百位顯示為 1 else

44、 digitalshow(11,11,11,11); /溫度大于 125 度時(shí)顯示-else if(dispbuf456) /負(fù)溫大于-55 度時(shí)正常顯示 digitalshow(11,dispbuf2,dispbuf1,dispbuf0); elsedigitalshow(11,11,11,11); /負(fù)溫小于-55 度時(shí)顯示為- 附錄 3pc 機(jī)程序：dim n as integerdim t as integer 定義全局變量private sub command1_click() 單擊溫度設(shè)置按鈕程序dim i as integer if len(trim(text2.text) 10

45、0 or val(text2.text) 0 or left(right(text2.text, 2), 1) . then label3.caption = 設(shè)定輸入錯(cuò)誤，不發(fā)送 else label3.caption = select case len(trim(text2.text) case 5 text8.text = trim(text2.text) case 4 text8.text = 0 & trim(text2.text) case 3 text8.text = 00 & trim(text2.text) end select mscomm1.output = c time

46、r2.enabled = true end ifend subprivate sub command2_click() 單擊按鈕執(zhí)行數(shù)據(jù)采集或停止采集 if command2.caption = 采集數(shù)據(jù) then command2.caption = 停止采集 timer1.enabled = true mscomm1.output = a else command2.caption = 采集數(shù)據(jù) timer1.enabled = false mscomm1.output = b mscomm1.output = b end ifend subprivate sub command4_cli

47、ck() 單擊按鈕清空數(shù)據(jù)text1.text = text4.text = end subprivate sub command5_click() 單擊按鈕開(kāi)關(guān)通信端口 if command5.caption = 開(kāi)通信端口 then command5.caption = 關(guān)通信端口 com.enabled = false command2.enabled = true command1.enabled = true text2.enabled = true select case com.listindex 指定端口號(hào)（com） case 0 mscomm1.commport = 1 ca

48、se 1 mscomm1.commport = 2 case 2 mscomm1.commport = 3 case 3 mscomm1.commport = 4 end select mscomm1.settings = 9600,n,8,1 9600 波特，無(wú)校驗(yàn)，8 位數(shù)據(jù)位，1 位停止位 mscomm1.inputmode = cominputmodetext 接收文本數(shù)據(jù) mscomm1.inputlen = 0 讀出接收緩沖區(qū)的所有內(nèi)容 mscomm1.inbuffersize = 1024 mscomm1.outbuffersize = 1024 mscomm1.rthresho

49、ld = 1 每接收到 1 個(gè)字符，發(fā)生 1 次事件 mscomm1.portopen = true 打開(kāi)串口 else timer1.enabled = false mscomm1.output = b mscomm1.output = b command5.caption = 開(kāi)通信端口 com.enabled = true mscomm1.portopen = false command2.caption = 采集數(shù)據(jù) command2.enabled = false command1.enabled = false text2.enabled = false end ifend subprivate sub command7_click() 單擊按鈕保存溫度數(shù)據(jù)commondialog1.action = 2open commondialog1.filename for append as #1 write #1, now write #1, text4.textclose #1end subprivate sub form_load() com.additem com1 com.additem com2 com.additem com3 com.additem com4end subprivate sub mscomm1_oncomm() 串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)