基于溫度采集的單片機(jī)和Visual_C++串口通信(帶電腦端程序)_課程設(shè)計報告

1、單片機(jī)課程設(shè)計報告單片機(jī)課程設(shè)計報告題目：基于溫度采集的單片機(jī)和題目：基于溫度采集的單片機(jī)和 VisualVisual C+C+串口通信串口通信單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計的一種溫度控制系統(tǒng)，用 STC89C51 單片機(jī)作為溫控器，選用 DS18B20 數(shù)

2、字溫度傳感器，可任意設(shè)置上下限報警溫度，采用數(shù)碼管實(shí)時顯示溫度，通過串口利用單片機(jī)與上位機(jī)的通信，對環(huán)境溫度采集并進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：STC89C51STC89C51 單片機(jī)、串口通信、上下限報警、數(shù)碼管顯示溫度單片機(jī)、串口通信、上下限報警、數(shù)碼管顯示溫度、2.2.引論引論隨著時代的進(jìn)步和開展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比擬成熟的技術(shù)。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的跟中溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。用單片機(jī)做成的產(chǎn)品外圍元件很少，能實(shí)現(xiàn)的功能卻很廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)

3、業(yè)等。兼于此，特用單片機(jī)設(shè)計此電路。溫度控制在實(shí)際生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反響爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。在國內(nèi)外溫度控制成了一科廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域的技術(shù)。具體如空調(diào)、冰箱、茶葉烘烤、糧倉溫度控制、等等。糧食溫度檢測是儲藏庫中防止糧食霉?fàn)€、保質(zhì)存放的重要環(huán)節(jié)。對于一個農(nóng)業(yè)大國來講，糧食生產(chǎn)、需求與儲藏量都很大。大量糧食在儲藏的過程中常因糧食濕度過大而升溫發(fā)熱，導(dǎo)致糧食大量腐爛變質(zhì)，給郭建帶來巨大損失。本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對單片

4、機(jī)控制的遠(yuǎn)程溫度控制作了較詳盡的介紹。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。DS18B20 是美國 DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計的一種溫度控制系統(tǒng)，用 STC89C52 單片機(jī)作為溫控器，選用DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，可任意設(shè)置上下限報警溫度，采用數(shù)碼管實(shí)時顯示溫度，通過串口利用單片機(jī)與上位機(jī)的通信，對溫度進(jìn)行采

5、集、數(shù)據(jù)處理和控制。3、目錄、目錄1、摘要、摘要2、引論、引論3、目錄、目錄4、正文、正文 4.1、設(shè)計目的、設(shè)計目的 4.2、具體內(nèi)容及要求、具體內(nèi)容及要求 4.3、系統(tǒng)總體方案設(shè)計、系統(tǒng)總體方案設(shè)計 、設(shè)計方案論證、設(shè)計方案論證 、系統(tǒng)總體構(gòu)成圖、系統(tǒng)總體構(gòu)成圖 、硬件設(shè)計、硬件設(shè)計 、軟件設(shè)計、軟件設(shè)計 4.4、系統(tǒng)各個模塊設(shè)計、系統(tǒng)各個模塊設(shè)計 、單片機(jī)最小系統(tǒng)、單片機(jī)最小系統(tǒng) 、顯示局部、顯示局部 、報警電路、報警電路 、測溫電路、測溫電路 、單片機(jī)與上位機(jī)串、單片機(jī)與上位機(jī)串 4.5、系統(tǒng)軟件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計 、單片機(jī)軟件設(shè)計口電路、單片機(jī)軟件設(shè)計口電路 、上位機(jī)軟件設(shè)計、上位機(jī)

6、軟件設(shè)計5、結(jié)論、結(jié)論 6、總結(jié)心得、總結(jié)心得7、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)附錄附錄 4、正文、正文 4.1. 設(shè)計目的設(shè)計目的 (1)了解電子系統(tǒng)的設(shè)計方法，穩(wěn)固和提高學(xué)過的根底理論和專業(yè)知識； (2)學(xué)習(xí) DS18B20 數(shù)字溫度傳感器的測溫原理，提高運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行獨(dú)立思考和綜合分析、解決實(shí)際問題的能力； (3) 掌握串口通信協(xié)議及其編程方法，掌握正確的思維方法和利用軟件和硬件解決實(shí)際問題的根本技能； (4)增強(qiáng)對單片機(jī)的認(rèn)識，掌握分析處理問題的方法，進(jìn)行調(diào)試、計算等根本技能的訓(xùn)練，到達(dá)具有一定程度的實(shí)際工作能力。(5) 學(xué)會用 Protel99se 進(jìn)行電路原理圖和 PCB 圖的繪制。 (6

7、) 學(xué)習(xí)用 PSPICE、 Multisim 10.0 等仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計和仿真。 (7)通過參與實(shí)際工作，能夠了解單片機(jī)行業(yè)的具體工作。 4.2. 具體內(nèi)容及要求具體內(nèi)容及要求1. 內(nèi)容及要求：研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，可以在 PC 機(jī)端實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)溫度，并根據(jù)當(dāng)前的溫度值對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。利用 VC 編制 PC 例如程序。2.主要技術(shù)指標(biāo)：1 、溫度測量范圍 20-35；2 、可以設(shè)置溫度報警的上、下限；3 、提供 PC 機(jī)通訊接口；4 、PC 機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計和處理； 4.34.3、系統(tǒng)總體方案設(shè)計、系統(tǒng)總體方案設(shè)計設(shè)計方案論證方案一由于本設(shè)計是測溫電路，可

8、以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對應(yīng)值的計算，感溫電路比擬麻煩。而且在對采集的信號進(jìn)行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。方案二 進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電路簡單，精度高，軟硬件都以實(shí)現(xiàn)，而且使用單片機(jī)的接口便于系統(tǒng)的再擴(kuò)展，滿足設(shè)計要求。

9、從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比擬簡單，費(fèi)用較低，可靠性高，軟件設(shè)計也比擬簡單，故采用了方案二。、系統(tǒng)總體構(gòu)成圖如下：、硬件設(shè)計：現(xiàn)在 PC 機(jī)提供的 COM 口是采用 RS-232 接口標(biāo)準(zhǔn)的。而 RS-232 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與 TTL 以上下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(jī)借口或終端的 TTL 器件如單片機(jī)連接，必須在 RS-232 與 TTL 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，變換電路選用芯片 MAX232.該器件包含 2 個驅(qū)動器、2 個接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA-232-F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。

10、每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA-232-F 電平。、軟件設(shè)計單片機(jī)軟件設(shè)計單片機(jī)程序由主程序和中斷子程序組成的。主程序負(fù)責(zé)對來自上位機(jī)的命令進(jìn)行解析并執(zhí)行讀溫度值、存儲溫度值、輸出控制等等，中斷效勞程序只負(fù)責(zé)單片機(jī)和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。上位機(jī)程序設(shè)計由單片機(jī)采集的實(shí)時溫度，經(jīng)過處理后通過 MAX232 傳輸?shù)缴衔粰C(jī) PC，利用在 Visual C+ 6.0 的通信控件 Mscomm 屬性設(shè)置和事件響應(yīng)的根底上，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)串行通信，在上位機(jī)中，完成報警溫度設(shè)置、實(shí)時溫度數(shù)據(jù)顯示、曲線繪制,實(shí)時報警等功能。4.44.4、系統(tǒng)各個模塊設(shè)計：、系統(tǒng)各個模塊設(shè)計：

11、單片機(jī)最小系統(tǒng)1、STC89C51 單片機(jī)管腳圖如下：2、各引腳功能：(1)XTAL1(19 腳)；XTAL2(18 腳)-外接時鐘引腳。XTAL1 為片內(nèi)振蕩電路的輸入電源和時鐘引腳.VCC(40 腳)GND(20 腳)常壓為+5V,低壓為。(2)端。 XTAL2 為片內(nèi)振蕩電路的輸出端，80C51 的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)振蕩方式，需要在這兩個引腳接石英晶體和振蕩電容， 振蕩電容的值一般選擇為10P30P。另一種外部時鐘方式即 XTAL1 接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入。(3)RST(9 腳)-單片機(jī)的復(fù)位引腳。P0 口(39 腳32 腳)雙向 8 位 I/O 口，每個口可以

12、獨(dú)立控制。51 單片機(jī) PO 口內(nèi)部沒有上拉電阻,為高阻狀態(tài)，所以不能正常的輸出上下電平，因此該組 I/O 口在使用的時候務(wù)必要接上拉電阻，一般我們采用接入 10K 的上拉電阻。P1 口(1 腳8 腳)-準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。每個口可以獨(dú)立操作控制,內(nèi)帶上拉電阻,這種接口輸出沒有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,固然不是真正的雙向 I/O 口,之所以稱它為 準(zhǔn)雙向是因?yàn)樵摽谠谧鳛檩斎胧褂们耙认蛟摽谶M(jìn)行寫一操作,然后單片機(jī)內(nèi)部才可以正確讀出外部信號,也就是要使其先要有個準(zhǔn)備過程,所以才稱準(zhǔn)雙向口。對 52 單片機(jī)的引腳的第二功能為 T2 定時器的外部輸入引腳的第二功能為 T2EX 捕捉,重裝觸發(fā)

13、,即 T2 的外部控制器。P2 口(21 腳28 腳)-準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口,每個口都可以獨(dú)立操作控制,內(nèi)帶上拉電阻,與 P1 口相似。P3 口(10 腳17 腳)-準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口,每個口可以獨(dú)立操作控制,內(nèi)帶上拉電阻,作為第一功能使用時就當(dāng)作普通 I/O 口,與 P1 口相似。作為第二功能使用時,各引腳的定義如表:值得強(qiáng)調(diào)的是,P3 口的每一個引腳均可以獨(dú)立定義為第一功能的輸入/輸出或第二功能P3 口引腳第二功能定義標(biāo)號引腳第二功能說明10RXD串行輸入口11TXD串行輸出口12/INTO外部中斷 013/INT1外部中斷 114T0定時器/計數(shù)器 0外部輸入口15T1定時

14、器/計數(shù)器 1外部輸入口16/WE外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖17/RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖3、單片機(jī)最小系統(tǒng)其中：a、復(fù)位電路單片機(jī)上電時，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，只要持續(xù)給出 RST 引腳連個機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個機(jī)器周期以上的電平而設(shè)計的。系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變，RST 上的電壓是 Vcc 上的電壓與電容器上的電壓之差，因而 RST 上的電壓與 Vcc 上的電壓相同。隨著充電的進(jìn)行，電容器上的電壓不斷上升，RST 上的 電壓就隨著下降，RST 腳上只要保持 10ms 以上高電平，系統(tǒng)就會有效復(fù)位。電容 C 可取 1033

15、uF，電阻 R 可取 1.210k。在本系統(tǒng)設(shè)計中，C 取10uf,R 取 10k。b、振蕩電路XTAL1 腳和 XTAL2 腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶振或陶瓷晶振以及補(bǔ)償電容 C1、C2 選 47uF 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當(dāng)外接石英晶振時，電容C1、C2 選 30Pf10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時，電容 C1、C2 選 47uF10uF。系統(tǒng)中，外接電 C1、C2 的大小會影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、起振時間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計電路板時，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。在本硬件系統(tǒng)設(shè)計中，為保證串行通行波特率的誤差，選擇了 11.

16、0592MHz 的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振，電容 C1、C2 為 30pF。c、EA接高電平，選用片內(nèi)程序存儲器。、顯示局部：本系統(tǒng)采用三極管驅(qū)動四位一體共陽數(shù)碼管顯示溫度，數(shù)碼管有兩種顯示方式，即靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個數(shù)碼管的段選必須接一個 8 位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 CPU 時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比擬復(fù)雜，本錢較高；動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位

17、選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好似各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。本設(shè)計數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。如下列圖：、報警電路本設(shè)計中采用三極管驅(qū)動蜂鳴器報警，其中，分別模擬制熱器和制冷器。當(dāng)溫度高于上限溫度時，蜂鳴器報警，燈亮，模擬啟動制冷器；當(dāng)溫度低于下限溫度時，蜂鳴器報警，燈亮，模擬啟動制熱器。當(dāng)按復(fù)位鍵時，數(shù)據(jù)去除。其中，與蜂鳴器相連的輕觸開關(guān)斷開時，蜂鳴器停止報警，實(shí)現(xiàn)手動解除報警。如圖：RST9XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A

18、11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE(PROG)30EA(VPP)31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P0.3(AD3)36P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39VCC40P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RO)17U189C5

19、1GND1DQ2VDD3U2DS18B20R1RES2CELECTRO1JT1234567891110JD Connector 9100pFC1CapG19DIR1A12B118A23B217A34B316A45B415A56B514A67B613A78B712A89B811U574LS24512U3A7407100pFC2CapGNDSSW-PBGNDGNDVCCVCCVCCR210kGNDP23P22abcdefgabcdefgdpdpcom2abfcgdedpcom1abfcgdedpabfcgdedpcom3com4abfcgdedpU6SR410561KP00P01P02P03P04

20、P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P0734U3B740756U3C740798U3D7407R3RES2R4RES2R5RES2R6RES2VCCP30P31P32P33P30P31P32P33GNDQ8550VCCR7RES2P23P22C1+1V+2C1-3C2+4C2-5V-6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U4M AX232GNDP34P35P34P35GND100pFC3VCC100pFC4Cap100pFC5100pFC6100pFC7VCCR8RES2P36P36b1

21、BELLD1LED_RECBT?BatteryGNDVCC、測溫電路本設(shè)計采用溫度傳感器測量溫度。DS18B20 簡介其兩種封裝如圖：溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場合時 DALLAS達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得 DS18B20 更受歡送。對于我們普通的電子愛好者來說，DS18B20 的優(yōu)勢更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。了解其工作原理和應(yīng)用可以拓寬我們對單片機(jī)開發(fā)的思路。DS18B20 的主要特征：1. 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。2. 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。3.

22、最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 0.5 攝氏度。4. 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。5. 可選擇寄生工作方式。6. 檢測溫度范圍為55C +125C (67F +257F)7. 內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能。8. 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接。9. 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。DS18B20 芯片封裝結(jié)構(gòu)：DS18B20 引腳功能：GND 電壓地 DQ 單數(shù)據(jù)總線 VDD 電源電壓 NC 空引腳DS18B20 工作原理及應(yīng)用：DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個工作周期可分為兩個局部，即溫度檢測

23、和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20 的內(nèi)部存儲器資源。18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼DS18B20 的編碼是19H ，后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 碼冗余校驗(yàn) 。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。DS18B20 共 64 位 ROM。RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后喪失，DS18B20 共 9 個字節(jié)RAM，每個字節(jié)為 8 位。第 1、2 個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 3、4 個字節(jié)是用戶EEPROM

24、常用于溫度報警值儲存的鏡像。在上電復(fù)位時其值將被刷新。第 5 個字節(jié)那么是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 6、7、8 個字節(jié)為計數(shù)存放器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第 9 個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作。電路圖如下：、單片機(jī)與上位機(jī)串口電路在現(xiàn)代業(yè)控制中，串口通信的應(yīng)用越來越廣泛。單片機(jī)和PC機(jī)之間的串口通信在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時經(jīng)常被使用。在串行通信時，要求通信

25、雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，RS232C接口是單片機(jī)利PC機(jī)進(jìn)行通信最常用的一種接口。單片機(jī)與PC機(jī)進(jìn)行串口通信最簡單的二線制法，即接收數(shù)據(jù)針腳(RxD)與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(TxD)相連，彼此交叉，信號地(GND)對應(yīng)相接。但是，串口還不能直接和單片機(jī)相連，可以選用MAX232和MAX485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MAX232用于RS232C標(biāo)準(zhǔn)；MAX485用于RS485標(biāo)準(zhǔn)。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4的情況下，傳輸電纜長度最大約為l5米，最高傳輸速率為20kbits。RS485標(biāo)準(zhǔn)最人傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率約為l0Mbits。MAX232 芯片簡介MAX232 芯片是美信公司專門為電

26、腦的 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v 單電源供電。 引腳介紹：第一局部是電荷泵電路。由 1、2、3、4、5、6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v 和-12v兩個電源，提供應(yīng) RS-232 串口電平的需要。 第二局部是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中 13 腳R1IN 、12 腳R1OUT 、11 腳T1IN 、14 腳T1OUT為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳R2IN 、9 腳R2OUT 、10 腳T2IN 、7 腳T2OUT為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS-232

27、 數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT 送到電腦 DB9 插頭；DB9 插頭的 RS-232 數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT 輸出。 第三局部是供電。15腳GND、16腳VCC+5v 。由于串口用的是 TTL 電平，和 RS232 電平不同，因此，單片機(jī)和 PC 通信時需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的 IC 是 MAX232,連接圖如下列圖所示，其中 MAX232 供電腳為5V。采用了三線制連接串口，也就是說和計算機(jī)的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡單的連接方法，但是對我

28、們來說已經(jīng)足夠使用了。RS232引腳圖串口電路連接圖如下：收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地，如從DTE設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)在使用DB25連接器時是2腳相對7腳信號地的電平，DB25各引腳定義參見圖2-9。典型的RS-232信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5+15V，負(fù)電平在-5-15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3+12V與-3-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高

29、速率為20kb/s。RS-232是為點(diǎn)對點(diǎn)即只用一對收、發(fā)設(shè)備通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負(fù)載為37k。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法如圖上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法MCS-51 內(nèi)部含有一個可編程全雙工串行通信接口，具有 UART 的全部功能。該接口電路不僅能同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個同步移位存放器使用。 在進(jìn)行異步通信時，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別在各自的時鐘TCLK 和 RCLK控制下進(jìn)行的，但都必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。MCS-51 串行口的發(fā)送和接收時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，一種是由主機(jī)頻率 fosc 經(jīng)分頻后產(chǎn)生，另一種方式是由內(nèi)部定時器 T1 或

30、T2 的溢出率經(jīng) 16 分頻后提供。發(fā)送和接收的過程如下：串行口的發(fā)送過程由指令 MOV SBUF，A 啟動，即 CPU 由一條寫發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)字符寫入串行口的發(fā)送緩沖器 SBUF發(fā)中，再由硬件電路自動在字符的始、末加上起始位低電平 、停止位高電平及其它控制位如奇偶位等 ，然后在移位脈沖SHIFT 的控制下，低位在前，高位在后，從 TXD 端方式 0 除外一位位地向外發(fā)送。串行口的接收與否受制于允許接收位 REN 的狀態(tài)，當(dāng) REN 被軟件置“1后，允許接收器接收。接收端 RXD 一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個完整的字符數(shù)據(jù)后，控制電路進(jìn)行最后一次移位，自動去掉啟始位，使接收中斷標(biāo)志

31、RI 置“1，并向 CPU 申請中斷。CPU 響應(yīng)中斷，用一條指令MOV A，SBUF把接收緩沖器 SBUF收的內(nèi)容讀入累加器。TI 和 RI 是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。.、系統(tǒng)軟件設(shè)計、單片機(jī)軟件設(shè)計：1主程序：主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每 1s 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程如下所示： 主程序流程圖2讀溫度子程序：先讓 DS18B20 復(fù)位，然后發(fā)跳過 ROM 匹配命令，再發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，讓 DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，延時等待轉(zhuǎn)換完畢后，再將已轉(zhuǎn)換的溫度值一一地從各個 DS18B20

32、 取出，轉(zhuǎn)換成ascall 碼后再發(fā)送到 PC 機(jī)上，如此循環(huán)。程序框圖如下：讀溫度程序框圖3溫度比擬報警子程序此程序是將實(shí)際溫度與設(shè)置的報警上下限比擬，決定是否發(fā)出報警信號。由于 T 為實(shí)際溫度的絕對值，TH、TL 也是溫度的絕對值，因此判斷大小關(guān)系時要通過其正負(fù)符號來確定。溫度比擬報警子程序.上位機(jī)軟件設(shè)計PC 機(jī)程序中包括串口通信模塊，繪圖模塊，命令按鈕模塊，溫度顯示模塊等。一、串口通信模塊在本設(shè)計中，采用 MSComm 控件進(jìn)行串口的通訊，MSComm 控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC 機(jī)可以利用串行口與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。此

33、控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式，事件驅(qū)動方式：由 MSComm控件的 OnComm 事件捕獲并處理通訊錯誤及事件；查詢方式：通過檢查 CommEvent 屬性的值來判斷事件和錯誤。 二、繪圖模塊在 VC 中，繪圖可以利用 Line 和 Circle 方法繪制幾何圖形11，還可以利用 botton控件繪制各種圖表。而本設(shè)計就采用 botton 控件進(jìn)形繪制溫度變化曲線圖。botton 控件在繪制直方圖條形圖 、折線圖、餅圖、標(biāo)記圖、填充區(qū)域圖等各種常用的數(shù)據(jù)分析圖形方面有很大的優(yōu)勢，我們只要將需按圖形表示的數(shù)據(jù)裝入數(shù)組中，然后將數(shù)組數(shù)據(jù)賦值給botton 控件，再進(jìn)行一些簡單的圖形標(biāo)題、背景、圖例

34、、注腳方面的定義，就可以得到所期望的數(shù)據(jù)分析圖形。由于 botton 控件不是 VC 內(nèi)建的根本控件，因此在使用前必須用工程菜單中的“部件，添加 botton 控件。添加 botton 控件的選項(xiàng)是“Microsoft Chart Control 6.0(OLEDB)。三、命令按鈕11模塊大多數(shù)應(yīng)用程序中都有命令按鈕 CommandButton 控件，用戶可以單擊按鈕執(zhí)行某項(xiàng)操作。在本設(shè)計統(tǒng)中要讓下位機(jī)執(zhí)行相應(yīng)操作，就是通過命令按鈕給下位機(jī)下發(fā)命令實(shí)現(xiàn)該功能。命令按鈕是 VB 應(yīng)用程序中經(jīng)常使用的對象，程序運(yùn)行中要執(zhí)行一條或一組命令，通常通過用鼠標(biāo)單擊命令按鈕來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然具體產(chǎn)生何種動作要通過

35、執(zhí)行相應(yīng)的事件過程中的程序代碼來決定。四、溫度顯示模塊在本設(shè)計中顯示由文本框和標(biāo)簽控件完成。完成后的 VC 界面如下： 本溫控系統(tǒng)通過 STC89C51 單片機(jī)采集從 DS18B20 溫度傳感器所測得的溫度數(shù)據(jù)，并通過串口實(shí)時傳送到上位機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)完成對溫度信號的采集、設(shè)定上下限報警等功能，并通過串口通信與 PC 機(jī)進(jìn)行通信，在 PC 機(jī)上進(jìn)行顯示及一些操作，從而使系統(tǒng)更加直觀，使用更加方便。本設(shè)計主要解決了以下幾個問題:1.系統(tǒng)的硬件采用以單片機(jī)為核心的硬件電路,所用元器件也很少,體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價格低廉。2.實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)的通信功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的進(jìn)行

36、監(jiān)控.當(dāng)然本設(shè)講也存在著一些缺乏:1電路設(shè)計技術(shù)還不夠成熟2本設(shè)計通信采用 RS232,如果采用 RS485 通信距離將會大大增加這個系統(tǒng)本身或通過擴(kuò)展可應(yīng)用于智能家居、工業(yè)控制、智能農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等各個領(lǐng)域的溫度采集以及數(shù)據(jù)分析控制。相信，隨著單片機(jī)與PC應(yīng)用的不斷推廣和不斷成熟，基于單片機(jī)與PC機(jī)的溫度控制系統(tǒng)將會得到廣泛的應(yīng)用。 3本設(shè)計在繪圖的時候，定位范圍不是很好，圖線會伸出繪圖區(qū)間。6 6、總結(jié)心得、總結(jié)心得7 7、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)基于C51的Proteus仿真第2版 張齊 電子工業(yè)出版社 C+程序設(shè)計第四版 譚浩強(qiáng) 清華大學(xué)出版社 C/C+串口通信典型應(yīng)用

37、實(shí)例編程實(shí)踐 曹衛(wèi)斌 電子工業(yè)出版社 Visual C+數(shù)據(jù)采集與串口通信測控應(yīng)用實(shí)戰(zhàn) 田敏 人民郵電出版社 C語言常見問題集 Steve Summit(原著 翻譯：朱群英 孫云 單片機(jī)C語言程序設(shè)計實(shí)訓(xùn)100例基于80C51+Proteus仿真 彭偉 北京航空航天大學(xué)出版社附錄附錄1、總體電路圖：電腦端程序：DIM N AS INTEGERDIM T AS INTEGER 定義全局變量PRIVATE SUB COMMAND2_CLICK() 單擊按鈕執(zhí)行數(shù)據(jù)采集或停止采集 IF COMMAND2.CAPTION = 采集數(shù)據(jù) THEN COMMAND2.CAPTION = 停止采集 TIME

38、R1.ENABLED = TRUE MSCOMM1.OUTPUT = A ELSE COMMAND2.CAPTION = 采集數(shù)據(jù) TIMER1.ENABLED = FALSE MSCOMM1.OUTPUT = B MSCOMM1.OUTPUT = B END IFEND SUBPRIVATE SUB COMMAND4_CLICK() 單擊按鈕清空數(shù)據(jù)TEXT1.TEXT = TEXT4.TEXT = END SUBPRIVATE SUB COMMAND5_CLICK() 單擊按鈕開關(guān)通信端口 IF COMMAND5.CAPTION = 開啟通信 THEN COMMAND5.CAPTION =

39、 關(guān)閉通信 COM.ENABLED = FALSE COMMAND2.ENABLED = TRUE COMMAND1.ENABLED = TRUE TEXT2.ENABLED = TRUE SELECT CASE COM.LISTINDEX 指定端口號COM CASE 0 MSCOMM1 MPORT = 1 CASE 1 MSCOMM1 MPORT = 2 CASE 2 MSCOMM1 MPORT = 3 CASE 3 MSCOMM1 MPORT = 4 END SELECT MSCOMM1.SETTINGS = 9600,N,8,1 9600 波特，無校驗(yàn)，8 位數(shù)據(jù)位，1 位停止位 MSC

40、OMM1.INPUTMODE = COMINPUTMODETEXT 接收文本數(shù)據(jù) MSCOMM1.INPUTLEN = 0 讀出接收緩沖區(qū)的所有內(nèi)容 MSCOMM1.INBUFFERSIZE = 1024 MSCOMM1.OUTBUFFERSIZE = 1024 MSCOMM1.RTHRESHOLD = 1 每接收到 1 個字符，發(fā)生 1 次事件 MSCOMM1.PORTOPEN = TRUE 翻開串口 ELSE TIMER1.ENABLED = FALSE MSCOMM1.OUTPUT = B MSCOMM1.OUTPUT = B COMMAND5.CAPTION = 開啟通信 COM.EN

41、ABLED = TRUE MSCOMM1.PORTOPEN = FALSE COMMAND2.CAPTION = 采集數(shù)據(jù) COMMAND2.ENABLED = FALSE COMMAND1.ENABLED = FALSE TEXT2.ENABLED = FALSE END IFEND SUBPRIVATE SUB COMMAND7_CLICK() 單擊按鈕保存溫度數(shù)據(jù)COMMONDIALOG1.ACTION = 2OPEN COMMONDIALOG1.FILENAME FOR APPEND AS #1 WRITE #1, NOWCLOSE #1END SUBPRIVATE SUB FORM_LOAD() COM.ADDITEM COM1 COM.ADDITEM COM2 COM.ADDITEM COM3 COM.ADDITEM COM4END SUBPRIVATE SUB MSCOMM1_ONCOMM() 串口接收到數(shù)據(jù)時讀出數(shù)據(jù) CASE COMEVRECEIVE CASE ELSE END SELECTEND SUBPRIVATE SUB TEXT1_CHANGE() 對讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理IF (LEN(TEXT1.TEXT) MOD 4 = 0) AND (LEN(TEXT1.TEXT) 0) THENTEXT3.TEX