【正文】 基于單片機(jī)的防水型溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)基于單片機(jī)的防水型溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)摘 要：本文設(shè)計了一種由STC89C52單片機(jī)和防水溫度傳感器構(gòu)成的溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)，溫度信號由防水型溫度傳感器DS18B20采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機(jī)。本文介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、PC機(jī)與單片機(jī)串口通信電路和一些接口電路 。單片機(jī)通過對信號進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實現(xiàn)溫度控制的目的。本文還著重介紹了軟件設(shè)計部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：液晶顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、超溫報警程序。本設(shè)計具有顯示直觀、讀取方便、電路簡潔、功能多樣等諸多優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于多種平臺，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞：STC89C52 防水型溫度傳感器 串口通信 溫度控制 DS18B20Waterproof Microcontrollerbased Temperature Intelligent Monitoring SystemAbstract：Designed a the STC89C52 microcontroller and the water temperature sensor temperature intelligent control system, the temperature signal collected by the water temperature sensor DS18B20, and the way of a digital signal sent to the microcontroller. This article describes the hardware part of the control system, including: temperature detection circuit, the temperature control circuit, the PC and the microcontroller serial munication circuit and a number of interface circuits. MCU through signal processing in order to achieve the purpose of temperature control. The article also focuses on software design, modular structure, where the main modules are: LCD program, scanning the keyboard and key processes, the temperature signal handler, overtemperature alarm program. This design with intuitive, easy to read display, simple circuit, functional diversity and many other advantages, can be applied to multiple platforms, and has broad market prospects.Keywords: STC89C52 water temperature sensor serial munication temperature control DS18B20目錄1 緒論 3 3 32 方案論證 4 系統(tǒng)總體方案論證 4 顯示器件的選擇 5 串行通信方案論證 63 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 7 總體硬件電路設(shè)計 7 單片機(jī)主控制電路設(shè)計 8 單片機(jī)概述 8 9 MCS51 系列單片機(jī)介紹 9 STC89C52的芯片概述 11 LCD顯示模塊的設(shè)計 12 1602字符液晶簡介 12 1602管腳說明 13 字符集 13 顯示地址 14 基本的讀寫時序圖 15 1602與單片機(jī)連接 15 數(shù)據(jù)采集模塊 16 防水型溫度傳感器簡介 16 配置寄存器。 18 DS18B20的主要特性 18 聲控電路設(shè)計 19 20 上位機(jī)接口模塊的設(shè)計 20 串行異步通信 20 RS232技術(shù) 21 MAX232數(shù)據(jù)操作原理 21 MAX232電路設(shè)計 224 系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 主程序設(shè)計 23 按鍵程序設(shè)計 23 溫度報警程序設(shè)計 25 上位機(jī)軟件流程設(shè)計 265 總結(jié) 28致謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄 31 1 緒論隨著時代的進(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，與之相關(guān)的溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。用單片機(jī)做成的產(chǎn)品外圍元件很少，能實現(xiàn)的功能卻很廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)等。 防水型溫度傳感器探頭采用原裝DS18B20溫度傳感器芯片，優(yōu)質(zhì)不銹鋼管封裝，防水、防潮、防生銹，～ 55℃ ～ +125℃無需外部元件，獨(dú)特的單總線接口。DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡單、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)計的一種溫度控制系統(tǒng)，用STC89C52單片機(jī)作為溫控器，選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，可任意設(shè)置上下限報警溫度，采用LCD1602實時顯示溫度，通過串口利用單片機(jī)與上位機(jī)的通信，對溫度進(jìn)行采集、數(shù)據(jù)處理和控制。在國內(nèi)外溫度控制成了一科廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域的技術(shù)。具體如空調(diào)、冰箱、茶葉烘烤、糧倉溫度控制等等。糧食溫度檢測是儲備庫中防止糧食霉?fàn)€、保質(zhì)存放的重要環(huán)節(jié)。對于一個農(nóng)業(yè)大國來講，糧食生產(chǎn)、需求與儲備量都很大。大量糧食在儲備的過程中常因糧食濕度過大而升溫發(fā)熱，導(dǎo)致糧食大量腐爛變質(zhì)，帶來巨大損失。本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對單片機(jī)控制的遠(yuǎn)程溫度控制作了詳細(xì)的介紹。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。2 方案論證 系統(tǒng)總體方案論證方案一：采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。通過將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。系統(tǒng)主要包括對A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動電路等。故現(xiàn)場輸入硬件有手動復(fù)位鍵、A/D 轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為51 芯片，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有4 位數(shù)碼管、報警器等。系統(tǒng)框圖如圖 。 熱電偶溫差電路測溫系統(tǒng)框圖方案二：采用防水型數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器STC89C52構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,可直接與計算機(jī)連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大。采用51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。既可以單獨(dú)對多DS18B20控制工作，還可以與PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外STC89C52在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。從以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現(xiàn)方便、軟件設(shè)計也比較簡單，故本次設(shè)計采用了方案二。整個系統(tǒng)采用STC89C52作為主控芯片，通過單片機(jī)的串口TXD和RXD實現(xiàn)控制并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。為了跟上計算機(jī)發(fā)展的步伐，能夠?qū)崿F(xiàn)實際應(yīng)用中與PC機(jī)的人機(jī)交互，就必須通過一個電平轉(zhuǎn)換電路，將下位機(jī)的數(shù)據(jù)信息傳輸給上位機(jī)，而這個電平轉(zhuǎn)換電路采用電平轉(zhuǎn)換電路芯片MAX232。另外的設(shè)計部分還有顯示和按鍵，顯示部分采用了低功耗、使用方便的LCD1602液晶屏，按鍵部分因為數(shù)量少，所以采用了簡單的獨(dú)立式按鍵，方便程序的編寫。將各個部分連接起來就構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件部分，軟件部分主要是對單片機(jī)進(jìn)行編程，主要編寫各個子程序，例如鍵盤子程序、數(shù)據(jù)收發(fā)子程序、顯示程序和一些控制程序，將硬件和軟件結(jié)合并通過調(diào)試就可以實現(xiàn)單片機(jī)的串口通信。 顯示器件的選擇。LCD顯示具有接口簡單，可顯示文字、圖形，輸出信息相當(dāng)豐富，并具有一屏輸出多路信息的特點(diǎn)，但由于價格較貴，且采購不到適合本設(shè)計的液晶顯示屏，同時對液晶的控制口線也多。方案二．采用LED數(shù)碼管顯示。LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件。它是以發(fā)光二極管作筆段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。，＋、－分別表示公共陽極和公共陰極，a～g是7個筆段電極，DP為小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管雖然只能顯示固定數(shù)字和字母，但其接口并不復(fù)雜，驅(qū)動電路成熟；顯示程序容易編寫。 LED數(shù)碼管得外型與內(nèi)部結(jié)構(gòu)綜上所述：同時考慮到本設(shè)計要顯示的值有數(shù)字和字母信息，采用液晶顯示信息就能實現(xiàn)。故采用LCD1602顯示。 串行通信方案論證方案一：RS－232串口通信方案。利用RS－232串口通信及現(xiàn)場總線技術(shù)，可方便地實現(xiàn)1臺微機(jī)與多臺機(jī)器的近距離通信，通用性好，成本低。方案二：RS－485串口通信方案。RS－485半雙工異步通信總線是一種被廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線。它具有通信距離遠(yuǎn)、通信速度高、成本低等特點(diǎn)。在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，由于設(shè)備數(shù)量多，分布較遠(yuǎn)，現(xiàn)場的各種干擾也較大，往往通信的可靠性及質(zhì)量不高。RS－485收發(fā)器采用的平衡發(fā)送和差分接收具有抑制共模干擾的功能，加上收發(fā)器具有很高的靈敏度，能檢測低達(dá)200mV的電壓。因此，傳輸