【正文】 福建工程學院國脈信息學院 畢業(yè)設計（論文） 專 業(yè) : 電子信息工程 班級 : 0801 設計題目 : 低功耗溫度記錄儀 學生姓名 : 黃鵬 學號 : 0830010145 起止日期 : （共 13 周） 設計地點 : 福建工程學院國脈信息學院 指導教師 : 陳松嶺 講師 2022年 03 月 25 日 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 基于單片機的低功耗溫度記錄儀設計 摘要 本文介紹了一種基于 AT89C51 單片機 與 PC 機 串口通信的 溫度 控制系統(tǒng)， 用 單片機 作下位機完成溫度數據的采集和執(zhí)行 PC 機 發(fā)出的 控制 執(zhí)行命令 。用 PC 機作上位機接收 單片機 發(fā)送的數據 ,進行數據處理 ,向 單片機 發(fā)送控 制 命令，四位一體共陰數碼管實時顯示當前溫度。 PC 機與 單片機 采甪 串 行 通信 ,可實現溫度 檢測 和采集并處理數據的人機友好界面 。 本設計充分利用 PC機 ,對溫度進行實時曲線顯示 。本設計由硬件和軟件二部分組成。通過對系統(tǒng)軟件和硬件的合理規(guī)劃，發(fā) 揮單片機自身集成多系統(tǒng)功能單元的優(yōu)勢，在不減少功能的前提下有效降低了成本，同時實現低功耗運行，系統(tǒng)操作簡便，結構簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現場溫度測量，有廣泛的應用前景。 關鍵詞： AT89C51單片機 ,PC機 ,串行通信 ，數據采集以及處理 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 引論 隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經普及到我們生活、工作、科研、各個領域，已經成為一種比較成熟的技術。溫度是工業(yè)生產中主要的被控參數之一，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產品的質量。 許多化學反應的工藝過程必須在 適當的溫度下才能正常進行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產品。沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設備就不能正常工作。還有比如在觀察用藥劑前后病人體溫隨時間的變化情況，臨床一般都采用水銀或電子溫度計，隔一段時間測量一次并手工記錄結果。這 種 傳統(tǒng)方式給病人帶來了很多不便，也加大了護理工作量。更為欠缺的是測量時間間隔不夠短，在體溫變化率較高的情況下，容易造成處理不當或不足，達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、費時費力。無紙溫度記錄儀產生，并因為其更準確地數據記錄、更方便的數據存儲、更便捷的數據分析功能，所占市場份額逐年猛增；近年來推出的帶 usb接口的無紙記錄儀更是極大的方便了數據的下載和保存。 因此可見，設計出一款測量溫度并自動記錄下數據的溫度記錄儀是多么重要。 用 單片機做成的產品外圍元件很少，能實現的功能卻很廣，廣泛應用于工業(yè)， 農業(yè) 等。兼于此，特用單片機設計此電路。 單片機發(fā)展的三個階段： （ 1）第一階段（ 19761978）：單片機的控索階段。以 Intel公司 的 MCS – 48為代表。 MCS – 48 的推出是在工控領域的控索，參與這一控索的公司還有 Motorola 、 Zilog 等，都取得了滿意的效果。這就是 SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。 （ 2）第二階段（ 19781982）單片機的完善階段。 Intel公司在 MCS – 48 基礎上推出了完善的、典型的單片機系列 MCS – 51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。 ①完善的外部總線。 MCS51 設置了經典的 8 位單片機的總線結構，包括 8 位數據總線、 16位地址總線、控制總線及具有很多機通 信功能的串行通信接口。 ② CPU外圍功能單元的集中管理模式。 ③體現工控特性的位地址空間及位操作方式。 ④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（ 19821990）： 8位單片機的鞏固發(fā)展及 16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。 Intel公司推出的 MCS – 96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調制器等納。 在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方 面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 合，加以完善。 DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產的數字溫度傳感器芯片，具有結構簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強、使用方便等優(yōu)點。本文設計的一種溫度控制系統(tǒng)，用 STC89C51單片機作為溫控器，選用 DS18B20 數字溫度傳感器，單片機與上位機 之間通過 MAX232 串口進行 通信，對 測試點 溫度采集，實時顯示，數據處理。 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 目 錄 摘要 ?????????????????????????????? 2 引 論 ?????????????????????????????? 3 目錄 ?????????????????????????????? 5 正文 ?????????????????????????????? 7 、 設計目的 ?????????????????????????? 7 、系統(tǒng)實現功能 ???????????????????????? 7 、系統(tǒng)總體方案設計 ??????????????????????? 8 、系統(tǒng)總體設計框圖 ?????????????????????? 8 、系統(tǒng)硬件設計方案 ?????????????????????? 8 、系統(tǒng)軟件設計方案 ?????????????????????? 8 、系統(tǒng)各個模塊設計 ??????????????????????? 9 、單片機最小系統(tǒng) ??????????????????????? 9 、顯示電路 ?????????????????????????? 11 、串行通信電路 ???????????????????????? 13 、 DS18B20溫度傳感器電路 ??????? ???????????? 13 、電源電路 ?????????????????????????? 15 、單片機與 PC機串口連接電路 ????????????????? 15 、系統(tǒng)軟件設計 ????????????????????????? 17 、 單片機軟件設計 ??????????????????????? 17 、上位機軟件設計 ??????????????????????? 17 、系統(tǒng)調試 ??????????????????????????? 19 結論 ????? ????????????????????????? 20 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 致謝 ?????????????????????????????? 20 參考文獻 ???????????????????????????? 21 附錄 ?????????????????????????????? 22 附錄 系統(tǒng)總體電路圖 ??????????????????????? 22 附錄二、單片機程序 ????????????????????????? 22 附錄三、 PC機程序 ?????????????????????????? 28 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 正文 ( 設計目的及 系統(tǒng)實現功能要求 ： （ 1)了解電子系統(tǒng)的設計方法，鞏固和提高學過的基礎理論和專業(yè)知識； (2)學習 DS18B20數字溫度傳感器的測溫原理， (3) 掌握串口通信協(xié)議及其編程方法， (4)增強對單片機的認識，掌握分析處理問題的方法，進行調試、計算等基本技能的訓練，達到具有一定程度的實際工作能力。 (5) 學會用 Protel99se 進行電路原理圖和 PCB圖的繪制。 (6) 學習用 PSPICE、 Multisim 8 等仿真軟件進行電路設計和仿真。 ： 1. 內容及要求： 研究基于單片機的低功耗溫度記錄儀，可以以一定的時間間隔連續(xù)記錄系統(tǒng)溫度，并提供通訊接口將溫度數據上傳到 PC機。利用 VB/VC/DELPHI 編制 PC示例程序。 2. 主要技術指標： （ 1）、溫度測量范圍 070℃，系統(tǒng)實現低功耗運行； （ 2）、溫度記錄數不少于 200條； （ 3）、提供 PC機通訊接口； （ 4）、 PC機軟件實現對溫度數據分析、統(tǒng)計和處理； 福建工程學院國脈信息學院本科畢業(yè)設計 框 圖 如下： 系統(tǒng)總體構成框圖 方案 ： AT89C51 自身強大的功能和優(yōu)異的可擴展性，配上四位一體數碼管和按鍵等少量外圍電路，就能搭建合適本次實驗的小系統(tǒng)。從而大大縮短設計流程，把設計的重點放在溫度探測單元，串行通信協(xié)議兩個部分。 PC 機提供的 COM Com2 是采用 RS232 借口標準的。而