基于單片機(jī)和PC機(jī)的實(shí)時(shí)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

溫度是日常生活中非常重要的物理量，其測(cè)量包括接觸式和非接觸式兩種，前者需要感溫元件與被測(cè)物體接觸，會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象，后者則是通過接收被測(cè)介質(zhì)發(fā)出的輻射來實(shí)現(xiàn)的。實(shí)時(shí)溫度控制系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度，單片機(jī)作為主控芯片來對(duì)溫度值進(jìn)行處理，控制和傳輸，通過蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，運(yùn)用VB編程制作上位機(jī)管理軟件。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接方便，易于管理，可以應(yīng)用于人不宜或者不易接觸的地方，達(dá)到自動(dòng)讀取環(huán)境溫度，并具有報(bào)警功能，節(jié)省人力和物力。

2 系統(tǒng)基本原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，數(shù)字溫度傳感器DS18B20將待測(cè)介質(zhì)溫度值傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)溫度值進(jìn)行處理，當(dāng)溫度超出所設(shè)范圍(本系統(tǒng)所設(shè)溫度極限為31℃)則通過報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警。通過RS232串口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的通信，單片機(jī)將采集到的溫度值傳遞給PC機(jī)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

通過使用Visual Basic中的通信控件MSComm(Microsoft Communication Control)，可以在Windows環(huán)境下輕松實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)交換，MSComm是Microsoft提供的簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，通過對(duì)此控件的屬性和事件進(jìn)行編程，可以方便地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。利用MSComm控件制作上位機(jī)軟件，可以實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度值和提示信息。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)控制設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用STC公司的STC89C52單片機(jī)作為主要控制芯片，此單片機(jī)具有4組8位I/O口(DIP-40封裝)，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，8個(gè)中斷源，8KB Flash程序存儲(chǔ)器，512Byte片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，一個(gè)全雙工串行通信接口。STC單片機(jī)性價(jià)比高，功能多，抗干擾能力很強(qiáng)，串口編程很方便，保密性很強(qiáng)。

圖2 單片機(jī)控制電路idan;lai電路

采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量環(huán)境溫度，DS18B20是美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可以直接將溫度值轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理，特別適合多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，每片DS18B20都有惟一的產(chǎn)品號(hào)并可存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛接任意多個(gè)DS18B20芯片。從DS18B20讀出或?qū)懭隓S18B20信息僅需要一根端口線，其讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以將所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。DS18B20能提供9位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍器件即可方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。如圖2所示，只需將DS18B20的第4腳(DQ)和單片機(jī)的一個(gè)I/O口(P2.2)相連，另外還需接一個(gè)上拉電阻即可。單片機(jī)通過其I/O口獲得溫度值，很方便地進(jìn)行處理， 傳輸和控制。