基于PC机的温度采集记录系统设计
摘 要
本文讨论了温度采集系统的发展历史及国内外现状，对其发展前景进行了展望。针对在蔬菜大棚、粮食仓库等地方需采集记录温度值的情况，设计了这款系统。本采集系统由上下位机两部分构成，下位机以STC89C52作为核心控制器，使用DS18B20传感器进行温度数据的采集，由数码管显示当前时间下的温度并将数据通过RS-232传输到PC机；上位机是采用VB语言编写的控制界面，可以对当前温度进行显示和保存。基于PC机的温度采集记录系统可以对工农业温度信号进行远距离的实时采集和保存，结构简单、操作便捷有着广泛的应用前景。
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关键字:STC89C52温度采集RS-232VB
目 录
1.绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2课题研究现状 1
1.3本论文整体安排 2
2.系统概述 3
2.1系统实现功能 3
2.2系统总体构成 3
2.3主要模块简介 4
2.4系统工作流程 4
2.5本章小结 4
3.硬件电路设计 5
3.1单片机最小系统 5
3.1.1 STC89C52简介 5
3.1.2 复位电路 6
3.1.3振荡电路 7
3.2温度采集模块 7
3.3显示与控制电路模块 10
3.3.1显示电路模块 10
3.3.2控制电路模块 12
3.4串行通信模块 12
3.5本章小结 14
4.系统软件设计 15
4.1下位机软件总体设计 15
4.1.1 DS18B20初始化 15
4.1.2 DS18B20读操作 16
4.1.3 DS18B20写操作 17
4.1.4温度转换命令子程序 18
4.1.5读出温度子程序 19
4.1.6计算温度子程序 20
4.1.7温度显示子程序 20
4.1.8串口通信子程序 22
4.2上位机软件设计 23
4.3 本章小结 25
5. 系统调试 26
5.1软件仿真 26
5.2实物调试 26
5.3本章小结 28
总结 29
参考文献 30
致谢 31
1.绪论
1.1课题背景及意义
温度值在我们的平时生活和工作中随处可见，在工业生产的过程中我们要采集各种各样的温度值，有些产品在生产过程中温度值与要求稍有差池就有可能导致产品不合格。温度的变化在农业生产中也有着举足轻重的地位，粮食的储存、农作物的生长都要把温度值控制在一定的范围之内。所以温度采集已经进入到我们日常生活的每一个角落。
伴随温室技术的推广，监控温室里的温度已经成为一个非常重要的研究项目。原始的方法是把温度计放在温室中读取温度值，然而，这些方法都是使用人工操作的，需要花费非常多的人力和物力资源。如今，伴随我国经济的急剧增长，种植业的规模越来越大，温室数量的不断增长，原始的温度收集方法就显示出了巨大的限制性。由此可以看出，研究出一个能够采集并且显示和保存温度的智能仪器是那么重要的一件事。
使用单片机设计的产品只需要较少的其它器件，但它能够达成的要求却很广泛，大量应用在工农业的生产中。故设计了本采集系统，它由上下位机两个部分构成，下位机把STC89C52作为核心控制器，使用DS18B20传感器进行温度数据的采集，由数码管显示当前时间下的温度并将数据通过RS-232传输到PC机；上位机是采用VB语言撰写的控制界面，可以对当前温度进行显示和保存。
此设计方案能够同步采集、显示、保存当前温度。本设计有很强的抵抗各种干扰的能力，在进行温度采集时有着非常高的精度，安设时非常简洁省事，而且价格便宜，是一款具有一定自动化、适合于工农业的方案，应进行普遍推行。
1.2课题研究现状
关于温度采集系统的研制，最早是使用一些硅半导体制成的模拟温度采集器和观测仪器，对需要观测的地方进行温度数据的采集和记录。现在随着微型电子、自动化测试和计算机技术的快速进步，国外多家著名公司现已研制出一百多种的智能温度传感器产品。它们能够输出数字信号可以和各种微控制器相配合，可以简便的构成多功能的智能化温度测控系统。如今的智能温度传感器有着非常高的测量精度与分辨率，如DS1624其精度为±0.2℃，分辨率更是高达0.03125℃；还增加了像日历时钟、存储信息等许多功能。温度传感器的改良与发展使得温度测控系统得到了长足的发展。近期，ADI公司在单片系统芯片的研究上获得了巨大的成果开发出了SOC芯片，它把整个的温度测控系统集成在了一个芯片之上，在每片芯片上有着高达108～109个元件。此外一种虚拟传感器正在逐渐获得人们的喜爱而得到大范围的使用，这种传感器完全是使用计算机通过软件开发而成的，而且专供开发虚拟传感器产品的软件工具也已面市。
1.3本论文整体安排
第1章为绪论，叙述了本系统的背景及意义、系统研究发展与现状，然后将本论文的整体安排做了简要说明。
第2章为系统概述，首先给出了本设计系统总体构成并进行了简单描述，然后简要的介绍了本系统的各个模块，最后介绍了系统的工作流程。
第3章为硬件电路设计，对单片机最小系统，温度采集模块，显示与控制电路模块，串行通信模块等主要模块进行了详细介绍。
第4章为软件设计，首先将系统总的程序设计思想和系统程序总的流程图给出，然后详细的介绍了各模块的程序设计，包括温度采集模块程序设计，下位机显示模块程序设计，按键电路程序设计，串行通信模块程序设计，以及上位机操作界面设计，并在介绍过程中给出了关键程序。
第5章为系统调试，列出了在设计本系统时碰到的部分主要问题以及解决方法。
最后，总结了本次设计的完成情况，给出一些不足之处，并对温度采集系统的前景进行了展望。
2.系统概述
2.1系统实现功能
本系统预期达成的功能如下：
（1）下位机能够通过数码管显示当前温度，温度可以区分零上、零下并且数值应精确到小数点后一位。
（2）可以通过按键电路控制温度值的显示与否。
（3）PC机界面可以把当前的温度与时间对应显示。
（4）上位机可以根据下位机所连通道对串口通道进行选择。
（5）上位机可通过按钮控件实现开始、停止、保存、退出等功能。
2.2系统总体构成
本温度采集系统使用DS18B20采集数据，以STC89C52作为中心枢纽，DS18B20采集的数据通过数码管显示出来，独立按键可以控制系统的显示与否，RS-232串行通信线路直接将数据传输到PC机，PC机通过采用VB编写的界面进行数据的显示与操作，总体构成框图如图2-1所示：
图2-1 总体构成框图
2.3主要模块简介
本系统是以STC89C52芯片为中枢,结合一些外围电路设计而成的基于PC机的温度采集记录系统。本系统是由单片机最小系统，温度采集电路,显示与控制电路,串行通信电路，上位机控制与显示界面构成的。
单片机最小模块由STC89C52、复位电路、振荡电路组成。STC89C52为整个系统的核心，振荡电路为单片机发送时钟信号，两种方式结合的复位电路可以为单片机提供复位信号。
温度采集模块主要由DS18B20构成，它可以把采集到的温度模拟量自动转化为数字信号并通过一个I/O线进行数据传输。
显示与按键模块，使用共阴数码管对采集到的温度进行显示，当温度高于零度时数码管直接显示数值，当低于零度时数值前将显示“-”；控制电路模块由两个按键构成，它们分别起到控制显示模块开始、停止的功能。
串口通信模块，选用RS-232来进行通信，由于串口和RS-232采用的电平不同，因此，选用MAX232芯片对电平进行变换，通过本模块将得到的温度值传输到PC机。
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