基于單片機和PC串口通信的測溫系統

　摘 要：介紹了以AT89S52 單片機為核心的溫度控制系統的工作原理和設計方法。系統由芯片DS18B20 采集溫度信號傳輸給微控制器，通過外圍設備LCD1602 顯示現場溫度值，并設計上位機程序通過串口通信實時獲取溫度。系統設計包括硬件電路設計、軟件設計。單片機程序采用C51，在KEIL 開發環境中調試通過完成；PC 后臺軟件采用VB6.0 完成。給出了前后臺軟件設計流程圖。最后給出了設計實現的硬件實物圖和采集到的前后臺溫度顯示結果。

　　溫度是工業控制中主要的被控參數之一，在日常生活及工農業生產中經常要用到溫度的檢測及控制，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。傳統方法多以熱電阻和熱電偶等為溫度傳感元件，而這種模擬溫度傳感器輸出為模擬信號，必須經過A/D 轉換環節獲得數字信號后才能與單片機等微處理器接口，使得硬件電路結構比較復雜、抗干擾性差、布線麻煩以及成本高等缺點。

　　針對上述問題，該設計提出了基于Dallas 半導體公司的數字式溫度傳感器DS18B20[1-2]和ATMEL 公司AT89S52 單片機構成的溫度測量系統，并可通過串口連接在PC 系統上進行實時顯示，該系統安裝簡易，可靠性高，適用于惡劣環境的現場溫度測量。

　　1 系統構成

　　測溫系統由微控制器、溫度采集、串口通信、LCD 顯示和上位機顯示等幾部分組成，如圖1 所示。

圖1 系統組成

　　數據采集流程為：單片機 AT89S52 獲取溫度傳感器DS18B20 采集的溫度值，經處理后傳輸給LCD1602 現實，并且通過串口通信上傳給上位機，供上位機顯示。

　　1.1 DS18B20 數字式溫度傳感器

　　DS18B20 溫度傳感器是美國DALLAS 半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程讀取9～12 位數字溫度值。DS18B20 的性能特點如下：

　　①適應電壓范圍更寬（3.0～5.5 V），在寄生電源方式下可由數據線供電；

　　②獨特的單線接口方式。與微處理器連接時僅需要一條線即可實現雙向通訊；

　　③DS18B20 支持多點組網功能；

　　④DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在一只形如三極管的集成電路內；

　　⑤溫范圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃；

　　⑥可編程的分辨率為9～12 位，對應的分辨率分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.062 5℃，可實現高精度測溫；

　　⑦轉換時間為93.75 ms（9 位）和750 ms（12 位），對于一般的實時測溫系統已經足夠了；

　　⑧測量結果直接輸出數字溫度信號，以丹總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力；

　　⑨負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。