【導(dǎo)讀】度信息傳遞不及時、精度不夠的缺點，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時做出決定。理,這對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。系統(tǒng)設(shè)計由此應(yīng)用而生，它具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、精度高、存儲和顯示等優(yōu)點。本課題以AT89C51單片機系統(tǒng)為核心，能對多點的溫度進行實時巡檢。通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機，進行進一步的存檔、處理。主控機負責(zé)控制指。主控機與從機之間能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，從而達到系統(tǒng)。整體統(tǒng)一、和諧的效果。統(tǒng)的研究，溫度傳感器也得到了快速的發(fā)展。如今在溫度采集系統(tǒng)中，大都采用智能。智能溫度傳感器被廣泛。其中，比較有代表。性的傳感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635等。于工業(yè)現(xiàn)場控制，而且高品質(zhì)的微機價格往往很高。指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。存儲器和64KB程序存儲器。有的單片機為了提高速度和執(zhí)行效率，采用了RISC流

　　

【正文】 DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 56 ↓ 63 基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 26 （ 5） 讀狀態(tài) (STATUS READ)。當 R/W=1 D/I=0 時，在 E 信號為 “H”的作用下，狀態(tài)分別輸出到數(shù)據(jù)總線（ DB7～ DB0）的相應(yīng)位。如表 所示。 表 讀狀態(tài) 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 1 BUSY 0 ON/ OFF RET 0 0 0 0 （ 6） 寫顯示數(shù)據(jù) (WRITE DISPLAY DATE)。 D7～ D0 為顯示數(shù)據(jù) ,此指令把 D7～ D0 寫入相應(yīng)的 DDRAM 單元 ， Y 地指針自動加 1，如表 所示。 表 寫顯示 數(shù)據(jù) 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 （ 7） 讀顯示數(shù)據(jù) (READ DISPLAY DATE)。 此指令把 DDRAM 的內(nèi)容 D7～D0 讀到數(shù)據(jù)總線 DB7～ DB0， Y 地址指針自動加 1， 如表 所示 。 表 讀 顯示數(shù)據(jù) 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 1 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 HS1286411與單片機的接口電路 V C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S TP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7X AX BG N DV C CG N DV 0R / WER SC S 1C S 2R S TD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7V E E1 0 k0 . 1 u F2 0 k單 片 機 0 1 0 8 系 列 模 塊V C CV C CD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7C S 1C S 2R / WR SR 1R 2C 1A N D 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 直接訪問方式 （ 1） 直接訪問方式 是 單片機 利用數(shù)據(jù)總線和控制信號直接采用 I/O設(shè)備訪問形式控制液晶顯示模塊。由于 KS0108控制驅(qū)動器適配 M6800系列的讀 /寫時序，所以在與 Interl8080時序的計算機連接時需要有時序的轉(zhuǎn)換 [16][17]。 （ 2） 間接訪問方式是 單片機 提供并行接口間接實現(xiàn)對液晶顯示模塊控制。示例接線方式如圖 [18]。 V C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S TP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7X AX BG N DV C CG N DV 0R / WER SC S 1C S 2R S TD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7V E E1 0 k0 . 1 u F2 0 k單 片 機 0 1 0 8 系 列 模 塊V C CV C CD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7C S 1C S 2R / WR SER 1R 2C 圖 間接訪問方式 通信模塊設(shè)計 在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中 , 單片機的應(yīng)用越來越廣泛 ， 隨著應(yīng)用范圍的擴大和解決問題的需要 ,對某些數(shù)據(jù)需要進行較復(fù)雜的處理 。 由于單片機的運算功能較差 , 借助 PC機來進行數(shù)據(jù)的處理已經(jīng)顯得尤為重要 。 因此 , 利用 AT89C51單片機的串行接口與 PC機的串行接口 COM1或 COM2進行串行通信 應(yīng)運而生了。 串行通信 串行通信 [19]是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線上 , 以每次一個二進制位移動的它的優(yōu)點是只需一對傳輸線 進行傳送信息 , 因此其成本低 , 適用于遠距離通信 。 它的缺點是傳送速度低 。 基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 28 串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式 [20]。 同步通信適用于傳送速度高的情況 , 其硬件復(fù)雜而異步通信應(yīng)用于傳送速度在 50到 19200波特之間 ， 是比較常用的傳送方式 在異步通信中 ,數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的 , 每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位 , 5～ 8位的數(shù)據(jù)位 , 一位奇偶校驗位 (可省略 )和一位停止位四部分組成 。在串行通信前 ,發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率 (通信協(xié)議 )。 PC 機采用可編程串行異步通信控制器 8250來實現(xiàn)異步串行通信 。 通過對 8250 的初始化編程 ,可以控制串行數(shù)據(jù)傳送格式和速度 。 在 PC機中一般有兩個標準 RS 232C串行接口 COM1和 COM2， AT89C51系列單片機片內(nèi)含有一個全雙工的串行接口 , 通過編程也可實現(xiàn)串行通信功能 。 RS 232C標準 RS 232C[7]是美國電子工業(yè)協(xié)會 ( EIA)正式公布的 , 在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標準總線 。 該標準適用于 DCE和 DTE間的串行二進制通信 , 最高數(shù)據(jù)傳送速率可達 19. 2kbps, 最長傳送電纜可達 15米 。 RS 232C標準定義了 25根引線 , 對于一般的雙向通信 , 只需使用串行輸入 RXD, 串行輸出 TXD 和地線 GND。 在電氣性能方面， RS 232C標準的電平采用負邏輯 , 規(guī)定 +5V～ +15V之間的任意電平為邏輯“ 0”電平 , 5 V～ 15V之間的任意電平為邏輯“ 1”電平 , 它要求 RS 232C接收器 必須能識別低到 +3V的信號作為邏輯“ 0”，識別高到 3V的信號作為邏輯“ 1”，即有 2V的噪聲容限 。 RS 232C是 是位串行方式，傳輸數(shù)據(jù)的格式如圖 ，這是微機系統(tǒng)中最通用的格式。 7位 ASCⅡ 碼數(shù)據(jù)的 連續(xù)傳送由最低有效數(shù)字開始，以奇偶校驗位結(jié)束（ RS 232C標準 接口并不限于 ASCⅡ 數(shù)據(jù)，還可用 5到 8個數(shù)據(jù)未后加一奇偶校驗 起 始 位停 止 位奇 偶 校 驗 位A S C Ⅱ 碼 圖 串行數(shù)據(jù)傳輸格式 位的傳說方式 ） 。 RS 232C標準接口上 的信號線基本上可分為四類：數(shù)據(jù)信號（ 4根）、控制信號 (12根 )、定時信號（ 3根）和地（ 2根） 。 (1) 數(shù)據(jù)信號?！鞍l(fā)送數(shù)據(jù) TXD”和“接收數(shù)據(jù) RXD” 信號線是一對數(shù)據(jù)傳輸邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 線，用于傳輸串行的位數(shù)據(jù)信息。對于異步通信，傳輸?shù)拇形粩?shù)據(jù)信息的單位是字符 。發(fā)送數(shù)據(jù)信號由數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE產(chǎn)生，送往數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE。在發(fā)送數(shù)據(jù)信息的間隔期間或無數(shù)據(jù)信息 發(fā)送 時， 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE保持該 信號為“ 1”。 接收數(shù)據(jù)信號由數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE發(fā)出，送往數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE。同樣， 在接收數(shù)據(jù)信息的間隔期間或無信息傳輸時，該信號應(yīng)為“ 1” 。 (2)控制信號。數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE發(fā)出請求發(fā)送 RTS信號到數(shù)據(jù)通信設(shè)備，要求數(shù)據(jù)通信設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。在雙工系統(tǒng)中，該信號的置位條件保持數(shù)據(jù)通信的設(shè)備處于發(fā)送方式。在半雙工系統(tǒng)中，該信號的置位條件維持數(shù)據(jù)通信設(shè)備處于發(fā)送狀態(tài)，并且禁止接收；該 信號復(fù)位后，才允許數(shù)據(jù)通信設(shè)備轉(zhuǎn)為接收方式。在數(shù)據(jù)通信設(shè)備復(fù)位清除發(fā)送信號之前，請求信號不能重新發(fā)生。 (3)定時信號。數(shù)據(jù)終端設(shè)備使用發(fā)送信號定時信號指示發(fā)送數(shù)據(jù)線上的每 個 二進位數(shù)據(jù)的中心位置；而數(shù)據(jù)通信設(shè)備使用接收信號定時信號指示接收數(shù)據(jù)線上的每個二進位制的中心位置。 (4)地信號。保護地即屏蔽地；信號地是 RS 232C所有信號公共參考點的地。 在接口電路和計算機接口芯片中大都為 TTL或 CMOS電平 , 所以在通信時 , 必須進行電平轉(zhuǎn)換 , 以 便 與 RS 232標準的電平匹配 。 MAX232芯片可以完成電 平轉(zhuǎn)換這一工作 。 MAX232芯片簡介 MAX232芯片是 MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙 RS232發(fā)送 / 接收器 。適用于各種 EIA 232E 和 V. 28/ V. 24的通信接口 。 MAX232芯片 [21]內(nèi)部有一個電源電壓變換器 , 可以把輸入的 +5V電源變換成 RS 232C輸出電平所需 177。10V電壓 ,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V電源就可以 了。 MAX232外圍需要 4個電解電容 C C C C4,是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容 ，其取值均為 1μF/25V， 宜選用鉭電容并且應(yīng) 盡量靠近芯片 。 C5 為 0. 1μF的去耦電容 。 MAX232 的引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT為接 TTL/ CMOS電平的引腳 ， 引腳 T1OUT、 T2OUT、 R1IN、 R2IN為接 RS 232C電平的引腳 。 因此 TTL/ CMOS電平的 T1IN、 T2IN 引腳應(yīng)接 AT89C51的串行發(fā)送引腳 TXD， R 1OUT、 R2OUT應(yīng)接 MCS 51的串行接收引腳 RXD， 與之對應(yīng)的 RS 232C電平的 T1OUT、 T2OUT應(yīng)接 PC機的接收端 RD。 R1IN、 R2IN應(yīng)接 PC機的發(fā)送端 TD。 串行接口電路 基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 30 采用 MAX232接口的硬件接口電路如圖 。 現(xiàn)選用其中一路發(fā)送 /接收R1OUT接 MCS51的 RXD, T1IN接 AT89C51的 TXD， T1OUT接 PC機的 RD, R1IN接 PC機的 TD。 因為 MAX232具有驅(qū)動能力 , 所以不需要外加驅(qū)動電路 [22]。 12345678910111213141516C 1 +C 1 C 2 +C 2 T 1I NT 2I NR 1 O U TR 2 O U T R 2 INR 1 INT 1O U TT 2O U TVV+V C CGND162738495C1C2C3C4C5V C CT X DR X D單片機D B 9 圖 MAX232接口電路 電源電路 由于單片機和數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20及其液晶顯示模塊 HS1286411的供電電源都為 5V，而市電是交流 220V，不能直接使用，必須 將其降壓整流后 轉(zhuǎn)化成 5V 的直流 電， 采用 7805 穩(wěn)壓芯片即可實現(xiàn)穩(wěn)定的 5V 供電電源，其電路圖如圖 所示。 ～ 2 2 0 V+ 5 VU 1V D 2V D 1V D 4 V D 3C 6C 7C 8C 93 3 0 0 μ FV i n+ 5 VG N D0 . 3 3 μ F0 . 1 μ F2 0 μ F7 8 0 5 圖 電源 電路 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 4 軟件設(shè)計 通信軟件的設(shè)計 上位機控制軟件是一個計算機窗口界面的實現(xiàn) [23]，通過圖形界面直接與控制板通訊，系統(tǒng)上位機程序采用 可視化編程 語言編寫，主要包 括與單片機通訊程序，定時程序 等 。 從而指示監(jiān)控下位機運行，并存儲上傳的溫度值及操作動作。 串行通訊子程序[8]使得通過上位 機界面控制下位機成為可能，本文通過串行中斷實現(xiàn) 。為了實現(xiàn)通信，雙 方約定如下： 波特率： 2400b/s。 信息格式： 8 為數(shù)據(jù) 位 ， 1 為停止位。 傳送方式： PC 機采用查詢方式收發(fā)數(shù)據(jù)，單片機采用中斷方式收發(fā)數(shù)據(jù)。 PC 機的通信軟件采用 Turbo C 編寫，程序流程圖 如圖 所 示。 開 始初 始 化 8 2 5