温度数据采集系统的设计与实现.doc

温度数据采集系统的设计与实现 卞绍顺，王利华 中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221008） E-mail:bianshaoshun@163.com 摘 要：本设计的主要目的是实现实时温度数据采集。在硬件上采用单片机AT89S52 作为 主处理芯片，通过温度传感器DS18B20 对温度数据进行采集，将测得温度通过RS232 串行 接口标准送入计算机。上位机使用VB 中的MSComm 控件实现与下位机通讯，并在VB 界 面上显示监测点的实时温度值、最大值、最小值和采集温度的个数。 关键词：温度数据采集；单片机；Visual Basic；串行通讯 1 概述 随着科学技术的进步，在生产和科学实验中，常常要测控很多参数，诸如温度、压力、 转速等，通常的方法是使用专用的仪表人为观测、记录处理数据、做出判断。然而，专用的 这些仪表往往价格昂贵，外围电路比较复杂，测量精度受所选设备影响。因而传统的检测与 控制越来越适应不了社会的要求。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实 现自动控制，满足社会的需求，成为一个很迫切的问题。本文根据自己的实验所写，实现一 种实时温度数据采集系统，对采集数据的远距离传输，由于单片机处理数据的能力不是很快， 因此需要单片机跟其他数据处理设备（例如PC 机）进行交换，设计实时监控系统能很好的 解决这些问题。 2 温度采集系统组成 系统分为两部分：实时温度数据采集终端（下位机）和通信控制软件（上位机）。数据 采集终端（下位机）主要由AT89S52、DS18B20、MAX232 组成。温度传感器DS18B20 将 被测环境温度转化成带符号的数字信号并传送给单片机，同时将信号进行编码传送给上位 机。通信控制软件（上位机）主要由微机、主控软件等部分组成。上位机的控制界面采用 Visual Basic6.0 语言编写，上位机通过串口与下位机通信。在VB6.0 的控件工具箱中,提供了 一个使用非常方便的串行通信控件MSComm，可以通过这个控件控制COM 口进行通讯[2]。 下位机检测到现场温度数据，传送到上位机，上位机接收到数据，并对数据进行监测。上位 机可以接收下位机传输的不同的测量的值，并在监控界面中显示出来，使用户能够看到现场 测量温度的数值变化情况。 3 下位机系统的硬件设计 下位机部分主要由温度传感器、单片机等组成，在现场采集温度信号，并将温度信号转 换成数字信号，通过RS232 接口标准传送给上位机。温度传感器DS18B20 的输出线与单片 机AT89S52 的P3.3 口相连。AT89S52 的输入端RXD 和输出端TXD 分别从芯片的10 口和 11 口引出，并与MAX232 的输出口12 和输入口11 相连。MAX232 的输出口14 和输入口 13 分别与DB9 的输入口2 和输出口3 相连。实现下位机AT89S52 与上位机PC 的连接。硬 件电路图见图1__ 图 1 温度数据采集系统原理图 通过这个电路我们便可以实现温度的采集、传输、以及在上位机上的显示，使用户能够 清晰的了解现场温度的变化。实际做出的电路板如图2 图2 温度数据采集系统下位机 3.1 单片机的选择 单片机选择 AT89S52，它是一个低功耗，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000 次的Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51 指令系统及80C51 引脚 结构，芯片内集成了通用8 位中央处理器和ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案[3]。单片机的程序设计采用 汇编语言，用查询方式采集温度数据，并进行数据处理。考虑到现在PC 机很少带有串口， 加上了USB 口，当然程序要变的更为复杂。 3.2 温度传感器的选择 DS18B20 是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，具有3 引脚TO－92 小体积 封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9 位～12 位A/D 转换精度，测温分 辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出；其工作电源既可在 远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20 可以并联到3 根或2 根线上，CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线 和逻辑电路。以上特点使DS18B20 非常适用于远距离多点温度检测系统。 3.3 其他器件选择 MAX232 是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232 标准的芯片。由于电脑串口 RS232 电平是-10v +1