1
引言
温度是日常生活中非常重要的物理量, 其测量包括接触式和非接触式两种,前者需要感温元件与被测物体接触, 会产生滞后现象, 后者则是通过接收被测介质发出的辐射来实现的。实时温度控制系统运用数字温度传感器DS18B20 采集温度,单片机作为主控芯片来对温度值进行处理, 控制和传输, 通过蜂鸣器实现报警功能,运用VB 编程制作上位机管理软件。整个系统设计结构简单,连接方便,易于管理,可以应用于人不宜或者不易接触的地方, 达到自动读取环境温度, 并具有报警功能,节省人力和物力。
2 系统基本原理
系统结构框图如图1 所示, 数字温度传感器DS18B20 将待测介质温度值传递给单片机,单片机对温度值进行处理,当温度超出所设范围(本系统所设温度极限为31℃)则通过报警电路实现报警。通过RS232 串口实现PC 机与单片机的通信,单片机将采集到的温度值传递给PC 机。
图1 系统结构框图
通过使用Vi sual Bas ic 中的通信控件MSComm(Microsoft Communication Control),可以在Windows环境下轻松实现串口数据交换,MSComm 是Microsoft提供的简化Windows 下串行通信编程的ActiveX 控件,通过对此控件的属性和事件进行编程,可以方便地发送和接收数据。利用MSComm 控件制作上位机软件,可以实时显示环境温度值和提示信息。
3 硬件设计
3.1 单片机控制设计
本设计采用STC 公司的STC89C52 单片机作为主要控制芯片,此单片机具有4 组8 位I /O 口(DIP-40 封装) ,3 个16 位定时/ 计数器,8 个中断源,8KB Flash 程序存储器,512Byte 片内RAM 数据存储器,一个全双工串行通信接口。STC 单片机性价比高,功能多,抗干扰能力很强, 串口编程很方便, 保密性很强。
图2 单片机控制电路idan;lai 电路
采用数字温度传感器DS 1 8B2 0 测量环境温度,DS18B20 是美国Dallas 公司生产的单线数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点, 可以直接将温度值转换为串行数字信号供处理器处理, 特别适合多点温度测控系统,每片DS18B20 都有惟一的产品号并可存入其ROM 中,以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18B20 芯片。从DS18B20 读出或写入DS18B20信息仅需要一根端口线, 其读写及温度变换功率于数据总线,该总线本身也可以将所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。DS18B20 能提供9 位温度读数, 它无需任何外围器件即可方便地构成温度检测系统。如图2 所示,只需将DS18B20 的第4 脚(DQ)和单片机的一个I /O 口(P2.2)相连,另外还需接一个上拉电阻即可。单片机通过其I/O 口获得温度值,很方便地进行处理, 传输和控制。
报警电路采用蜂鸣器作为报警器件, 如图2 所示,只需很少的器件,就能实现单片机与蜂鸣器的连接。当与蜂鸣器所连单片机的I /O 口输出低电平时,蜂鸣器则能发出声音,系统设计中,当温度超过31℃时,蜂鸣器则发出声音, 实现报警功能。
3.2 单片机与PC机接口设计
单片机要和PC 机实现串口通信,需要进行电平转换, 因为单片机使用的是TTL 电平, 而PC 机串口使用的是RS232 电平。运用MAXIM 公司生产的MAX232芯片实现TTL 电平和RS232 电平转换,如图3 所示,通过其第11 脚和第12 脚分别与单片机的第11 脚和第10脚连接, 通过第13 脚, 第14 脚分别与PC 机串口的第2脚,第3 脚进行连接,就能实现单片机和PC 机的电平转换、连接、和通信。单片机与PC 机接口电路原理图如图3 所示。
图3 单片机与PC 机串口通信接口电路
4 软件设计
系统单片机程序采用C51 进行编程, 主要完成对DS18B20 的调用中断管理、测量温度值的计算以及单片机与P C 机的串口通信。上位机软件采用V BMSComm 控件制作,由于C51 程序较长,此处只介绍上位机软件编写程序,VB 程序如下:
Pr ivate Sub Form_Load( ) ' . . . . . . . . 初始化设置
MSComm1.CommPort = 1 '……使用Com1 口
MSComm1.Sett ings = "9600,n,8,1" '. 设置通讯参数
MSComm1.InBufferSize = 4 ' 设置接收寄存器等待读取的字符数为4
MSComm1.RThre shold = 0 ' 初始化为不产生OnComm 事件
MSComm1.Por tOpen = True ' .打开串口
MSComm1.InputLen = 4 ' 设置并返回Input 属性从接收缓冲区读取的字符数为4
MSComm1.InputMode = comInputModeText ' 设置接收方式为文本方式
Me.Caption = " 实时温度控制系统" ' 设置标题为" 实时温度控制系统"
End Sub
Pr ivate Sub Command1_Cl ick( ) '. .自动读取按钮
Time r1.Enabl e d = True ' . . . . . . . .开启定时器
MSComm 1 . RT h r e s h o l d = 1 ' . . . . . . . . 开启OnComm 事件触发
End Sub
Pr ivate Sub Command2_Cl ick( ) '. .清空内容按钮
Time r1.Ena bl ed = Fal se ' . . . . . . . . 关闭定时器
MSComm1.RThre shol d = 0 ' . . . . . . . .停止产生OnComm 事件
Sh a p e 1 . Fi l lCo l or = RGB( 2 5 5 , 2 5 5 , 2 5 5 )
' . . . . . . . . 设置信号指示灯的颜色为白色
Te xt 1. Te x t = " " ' . . . . . . . .清空文本框1 的内容
Te xt 2. Te x t = " " ' . . . . . . . .清空文本框2 的内容
Te xt 3. Te x t = " " ' . . . . . . . .清空文本框3 的内容
End Sub
Pr ivate Sub Command3_Cl ick( ) '. .关闭窗口按钮
Unl o a d Me ' . . . . . . . . 卸载窗体
End Sub
Pr ivate Sub MSComm1_OnComm( ) '. . . . . .事件触发
Dim rec As St ring
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive
rec = MSComm1. Input
Text3.Te xt = r ec
MyResul t = (Text3.Text < "31")
' . . . . . . . . 判断当前温度是否达到3 1 ℃
I f MyResul t = False Then ' . . . .达到31℃
Shape1.Fi l lColor = RGB(255,0 , 0 ) ' . . . . . . . . 信号灯为红色
Te x t 1 . Te x t = " 产生报警"' . . . . . . . . 同时信息提示显示" 产生报警"
El se ' . . . . . . . . 未达到31 ℃
Shape 1.Fi l lColor = RGB(0,1 2 8 , 0 ) ' . . . . . . . . 信号灯为绿色
Te x t 1 . Te x t = " 温度正常"' . . . . . . . . 同时信息提示显示" 温度正常"
End I f
Te xt3.Te xt = " "
Te xt3.Text = re c + "℃"
MSComm1. InBufferCount = 0 ' 清空接收缓冲区
End Select
End Sub
Private Sub Timer1_Timer()
Te x t 2 . Te x t = Now ' . . . . . . . . 设置定时器产生时钟, 显示当前时间
End Sub
5 系统调试
系统实现功能包括,通过下位机(单片机)将DS18B20所测温度值实时传输给上位机(PC 机),通过上位机(PC 机)监控环境温度,并具有报警功能。
1.在上位机软件中点击"自动读取"按钮实现自动读取当前时间, 温度值。当正常温度情况下, 信号指示灯为绿色, 同时信息提示为"温度正常"。
2.当温度达到所设温度极限时(本系统所设温度极限为31℃) ,信号灯变为红色,信息提示为"产生报警",同时硬件部分的蜂鸣器会报警, 如图4 所示为产生报警时上位机显示部分。
图4 产生报警时上位机显示部分
6 结束语
运用能直接得到数字信号的温度传感器DS18B20采集温度,将温度值通过单片机I /O 口传递给单片机进行处理, 传输和控制, 当温度值达到所设温度极限时产生报警,通过串口数据线实现下位机(单片机)与上位机(PC 机)通信,并运用VB MSComm 控件制作上位机软件,达到实时显示环境温度和提示信息。系统设计连接简单, 实现容易, 使用方便。
全部0条评论
快来发表一下你的评论吧 !