【正文】 （論文）專 業(yè): 班級: 設計題目: 基于單片機的低功耗溫度記錄儀 學生姓名: 學號: 起止日期: 設計地點: 指導教師: 2022 年 03 月 25 日2 / 40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(shù)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(shù)據,進行數(shù)據處理,向單片機發(fā)送控制命令，四位一體共陰數(shù)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(xiàn)溫度檢測和采集并處理數(shù)據的人機友好界面。本設計充分利用 PC 機 軟件強大的數(shù)據處理功能和友好的人機界面,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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據采集以及處理3 / 40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(shù)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?shù)臏囟认虏拍苷＿M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(shù)據記錄、更方便的數(shù)據存儲、更便捷的數(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)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。 ②CPU 外圍功能單元的集中管理模式。 ③體現(xiàn)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(shù)轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調制器等納。4 / 40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合，加以完善。DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產的數(shù)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(shù)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(shù)據處理。5 / 40目 錄摘要………………………………………………………………………………2引論………………………………………………………………………………3目錄………………………………………………………………………………5正文………………………………………………………………………………設計目的……………………………………………………………………系統(tǒng)實現(xiàn)功能………………………………………………………………系統(tǒng)總體方案設計……………………………………………………………系統(tǒng)總體設計框圖…………………………………………………………系統(tǒng)硬件設計方案…………………………………………………………系統(tǒng)軟件設計方案…………………………………………………………系統(tǒng)各個模塊設計……………………………………………………………單片機最小系統(tǒng)……………………………………………………………顯示電路……………………………………………………………………1串行通信電路………………………………………………………………1DS18B20 溫度傳感器電路…………………………………………………1電源電路……………………………………………………………………1單片機與 PC 機串口連接電路……………………………………………1系統(tǒng)軟件設計…………………………………………………………………1單片機軟件設計……………………………………………………………176 / 上位機軟件設計……………………………………………………………1系統(tǒng)調試………………………………………………………………………19結論………………………………………………………………………………20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……………………………………………………………………287 / 40正文( 設計目的及系統(tǒng)實現(xiàn)功能要求 設計目的：（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(shù)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。 ：：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(shù)據上傳到 PC 機。利用 VB/VC/DELPHI 編制 PC 示例程序。：（1） 、溫度測量范圍 070℃，系統(tǒng)實現(xiàn)低功耗運行；（2） 、溫度記錄數(shù)不少于 200 條；（3） 、提供 PC 機通訊接口；（4） 、PC 機軟件實現(xiàn)對溫度數(shù)據分析、統(tǒng)計和處理；8 / 40 系統(tǒng)總體方案設計：AT89C51PC 機RS232數(shù)碼管顯示恒壓電源晶振電路復位電路DS18B20溫度傳感器系統(tǒng)總體構成框圖 系統(tǒng)硬件設計方案： AT89C51 自身強大的功能和優(yōu)異的可擴展性，配上四位一體數(shù)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 COMCom2 是采用 RS232 借口標準的。而 RS232 是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與 TTL 以高低電平來表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計算機借口或終端的 TTL 器件（如單片機）連接，必須在 RS23