度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)卞紹順，王利華中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，江蘇徐州（221008）E-mail:bianshaoshun@163.com摘要：本設(shè)計(jì)的主要目的是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)采集。在硬件上采用單片機(jī)AT89S52作為主處理芯片，通過溫度傳感器DS18B20對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將測得溫度通過RS232串行接口標(biāo)準(zhǔn)送入計(jì)算機(jī)。上位機(jī)使用VB中的MSComm控件實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)通訊，并在VB界面上顯示監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值、最大值、最小值和采集溫度的個(gè)數(shù)。關(guān)鍵詞：溫度數(shù)據(jù)采集；單片機(jī)；VisualBasic；串行通訊1概述隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在生

2、產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常常要測控很多參數(shù)，諸如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等，通常的方法是使用專用的儀表人為觀測、記錄處理數(shù)據(jù)、做出判斷。然而，專用的這些儀表往往價(jià)格昂貴，外圍電路比較復(fù)雜，測量精度受所選設(shè)備影響。因而傳統(tǒng)的檢測與控制越來越適應(yīng)不了社會(huì)的要求。如何將計(jì)算機(jī)與各種設(shè)施、設(shè)備結(jié)合，簡化人工操作并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，滿足社會(huì)的需求，成為一個(gè)很迫切的問題。本文根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)所寫，實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，由于單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力不是很快，因此需要單片機(jī)跟其他數(shù)據(jù)處理設(shè)備（例如PC機(jī)）進(jìn)行交換，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能很好的解決這些問題。2溫度采

3、集系統(tǒng)組成系統(tǒng)分為兩部分：實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)采集終端（下位機(jī)）和通信控制軟件（上位機(jī)）。數(shù)據(jù)采集終端（下位機(jī)）主要由AT89S52、DS18B20、MAX232組成。溫度傳感器DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù)字信號并傳送給單片機(jī)，同時(shí)將信號進(jìn)行編碼傳送給上位機(jī)。通信控制軟件（上位機(jī)）主要由微機(jī)、主控軟件等部分組成。上位機(jī)的控制界面采用VisualBasic6.0語言編寫，上位機(jī)通過串口與下位機(jī)通信。在VB6.0的控件工具箱中,提供了一個(gè)使用非常方便的串行通信控件MSComm，可以通過這個(gè)控件控制COM口進(jìn)行通訊[2]。下位機(jī)檢測到現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)，

4、傳送到上位機(jī)，上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。上位機(jī)可以接收下位機(jī)傳輸?shù)牟煌臏y量的值，并在監(jiān)控界面中顯示出來，使用戶能夠看到現(xiàn)場測量溫度的數(shù)值變化情況。3下位機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)下位機(jī)部分主要由溫度傳感器、單片機(jī)等組成，在現(xiàn)場采集溫度信號，并將溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過RS232接口標(biāo)準(zhǔn)傳送給上位機(jī)。溫度傳感器DS18B20的輸出線與單片機(jī)AT89S52的P3.3口相連。AT89S52的輸入端RXD和輸出端TXD分別從芯片的10口和11口引出，并與MAX232的輸出口12和輸入口11相連。MAX232的輸出口14和輸入口13分別與DB9的輸入口2

5、和輸出口3相連。實(shí)現(xiàn)下位機(jī)AT89S52與上位機(jī)PC的連接。硬件電路圖見圖1__圖1溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖通過這個(gè)電路我們便可以實(shí)現(xiàn)溫度的采集、傳輸、以及在上位機(jī)上的顯示，使用戶能夠清晰的了解現(xiàn)場溫度的變化。實(shí)際做出的電路板如圖2圖2溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下位機(jī)3.1單片機(jī)的選擇單片機(jī)選擇AT89S52，它是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C5

6、1引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案[3]。單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)采用匯編語言，用查詢方式采集溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?？紤]到現(xiàn)在PC機(jī)很少帶有串口，加上了USB口，當(dāng)然程序要變的更為復(fù)雜。3.2溫度傳感器的選擇DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方

7、式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。3.3其他器件選擇MAX232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口RS232電平是-10v+10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0+5v,MAX232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/E

8、IA-232-F電平[4]。該器件符合TIA/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA-232-