基于单片机与PC机串口通信的温度记录仪毕业设计样本.doc

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福建工程学院国脉信息学院

毕业设计（论文）

专 业： 班级：
设计题目： 基于单片机低功耗温度记录仪
学生姓名： 学号：
起止日期：
设计地点：
指引教师：

03 月 25 日
基于单片机低功耗温度记录仪设计
1、摘要
本文简介了一种基于AT89C51单片机与PC机串口通信温度控制系统，用单片机作下位机完毕温度数据采集和执行PC机发出控制执行命令;用PC机作上位机接受单片机发送数据,进行数据解决,向单片机发送控制命令，四位一体共阴数码管实时显示当前温度。 PC机与单片机采甪串行通信,可实现温度检测和采集并解决数据人机和谐界面。本设计充分运用PC机VB6.0软件强大数据解决功能和和谐人机界面,对温度进行实时曲线显示。本设计由硬件和软件二某些构成。通过对系统软件和硬件合理规划，发挥单片机自身集成多系统功能单元优势，在不减少功能前提下有效减少了成本，同步实现低功耗运营，系统操作简便，构造简朴，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛应用前景。
核心词：AT89C51单片机,PC机,串行通信，数据采集以及解决

2、引论

随着时代进步和发展，单片机技术已经普及到咱们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟技术。温度是工业生产中重要被控参数之一，有些工艺过程对其温度控制效果直接影响着产品质量。许多化学反映工艺过程必要在恰当温度下才干正常进行；炼油过程中，原油必要在不同温度和压力条件下进行分馏才干得到汽油、柴油、煤油等产品。没有适当温度环境，许多电子设备就不能正常工作。尚有例如在观测用药剂先后病人体温随时间变化状况，临床普通都采用水银或电子温度计，隔一段时间测量一次并手工记录成果。这种老式方式给病人带来了诸多不便，也加大了护理工作量。更为欠缺是测量时间间隔不够短，在体温变化率较高状况下，容易导致解决不当或局限性，达不到最抱负疾病控制与治疗效果。
老式温度记录仪普通采用是人工记录或普通记录仪用墨水在记录纸上绘制曲线，其体积庞大、精度低、墨水易堵塞、费时费力。。。。。。无纸温度记录仪产生，并由于其更精确地数据记录、更以便数据存储、更便捷数据分析功能，所占市场份额逐年猛增；近年来推出带USB接口无纸记录仪更是极大以便了数据下载和保存。
因而可见，设计出一款测量温度并自动记录下数据温度记录仪是多么重要。用单片机做成产品外围元件很少，能实现功能却很广，广泛应用于工业，农业等。兼于此，特用单片机设计此电路。
单片机发展三个阶段：
（1）第一阶段（1976-1978）：单片机控索阶段。以INTEL公司MCS – 48为代表。MCS – 48推出是在工控领域控索，参加这一控索公司尚有MOTOROLA 、ZILOG等，都获得了满意效果。这就是SCM诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
（2）第二阶段（1978-1982）单片机完善阶段。INTEL公司在MCS – 48 基本上推出了完善、典型单片机系列MCS –51。它在如下几种方面奠定了典型通用总线型单片机体系构造。
①完善外部总线。MCS-51设立了典型8位单片机总线构造，涉及8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具备诸多机通信功能串行通信接口。
②CPU外围功能单元集中管理模式。
③体现工控特性位地址空间及位操作方式。
④指令系统趋于丰富和完善，并且增长了许多突出控制功能指令。
（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段，也是单片机向微控制器发展阶段。INTEL公司推出MCS – 96系列单片机，将某些用于测控系统模数转换器、程序运营监视器、脉宽调制器等纳。
在实时检测和自动控制单片机应用系统中，单片机往往是作为一种核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够，还应依照详细硬件构造，以及针对详细应用对象特点软件结合，加以完善。DS18B20是美国DALLAS公司生产数字温度传感器芯片，具备构造简朴、体积小、功耗小、抗干扰能力强、使用以便等长处。本文设计一种温度控制系统，用STC89C51单片机作为温控器，选用DS18B20数字温度传感器，单片机与上位机之间通过MAX232串口进行通信，对测试点温度采集，实时显示，数据解决。

3、目 录

1、摘要………………………………………………………………………………2
2、引论………………………………………………………………………………3
3、目录………………………………………………………………………………5
4、正文………………………………………………………………………………7
4.1.1、设计目……………………………………………………………………7
4.1.2、系统实现功能………………………………………………………………7
4.2、系统总体方案设计……………………………………………………………8
4.2.1、系统总体设计框图…………………………………………………………8
4.2.2、系统硬件设计方案…………………………………………………………8
4.2.3、系统软件设计方案…………………………………………………………8
4.3、系统各个模块设计……………………………………………………………9
4.3.1、单片机最小系统……………………………………………………………9
4.3.2、显示电路……………………………………………………………………11
4.3.3、串行通信电路………………………………………………………………13
4.3.4、DS18B20温度传感器电路…………………………………………………13
4.3.5、电源电路……………………………………………………………………15
4.3.6、单片机与PC机串口连接电路……………………………………………15
4.4、系统软件设计…………………………………………………………………17
4.4.1、单片机软件设计……………………………………………………………17
4.4.2、上位机软件设计……………………………………………………………17
4.5、系统调试………………………………………………………………………19
5、结论………………………………………………………………………………20
6、道谢………………………………………………………………………………20
7、参照文献…………………………………………………………………………21
8、附录………………………………………………………………………………22
附录1、系统总体电路图……………………………………………………………22
附录二、单片机程序…………………………………………………………………22
附录三、PC机程序……………………………………………………………………28

正文
(
4.1设计目及系统实现功能规定

4.1.1设计目：
（1)理解电子系统设计办法，巩固和提高学过基本理论和专业知识；
(2)学习DS18B20数字温度传感器测温原理，
(3) 掌握串口通信合同及其编程办法，
(4)增强对单片机结识，掌握分析解决问题办法，进行调试、计算等基本技能训练，达到具备一定限度实际工作能力。
(5) 学会用PROTEL99SE进行电路原理图和PCB图绘制。
(6) 学习用PSPICE、MULTISIM 8等仿真软件进行电路设计和仿真。

4.1.2.系统实现功能：
1. 内容及规定：
研究基于单片机低功耗温度记录仪，可以以一定期间间隔持续记录系统温度，并提供通讯接口将温度数据上传到PC机。运用VB/VC/DELPHI编制PC示例程序。
2. 重要技术指标：
（1）、温度测量范畴0-70℃，系统实现低功耗运营；
（2）、温度记录数不少于200条；
（3）、提供PC机通讯接口；
（4）、PC机软件实现对温度数据分析、记录和解决；

4.2系统总体方案设计
4.2.1.系统总体构成框图如下：

AT89C51
PC机
RS232
数码管显示
恒压电源
晶振电路
复位电路
DS18B20
温度传感器
系统总体构成框图

4.2.2系统硬件设计方案：
1.运用AT89C51自身强大功能和优秀可扩展性，配上四位一体数码管和按键等少量外围电路，就能搭建适当本次实验小系统。从而大大缩短设计流程，把设计重点放在温度探测单元，串行通信合同两个某些。
2.当前PC机提供COM1、COM2是采用RS-232借口原则。而RS-232是用正负电压来表达逻辑状态，与TTL以高低电平来表达逻辑状态规定不同。因而，为了可以同计算机借口或终端TTL器件（如单片机）连接，必要在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系变换，变换电路选用有德州仪器公司（TL）推出一款兼容RS-232原则芯片MAX232.该器件包括2个驱动器、2个接受器和一种电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平转换成5V TTL/CMOS电平。每一种发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。
4.2.3系统软件设计方案：
①单片机软件设计
单片机程序由主程序和中断子程序构成。主程序负责对来自上位机命令进行解析并执行读温度值、存储温度值、输出控制等等，中断服务程序只负责单片机和上位机之间数据发送与接受。
②上位机程序设计
由单片机采集测试点实时温度，通过MAX232传播到上位机PC，运用在VISUAL BASIC 6.0通信控件MSCOMM 属性设立和事件响应基本上，实现与单片机串行通信，在上位机中，完毕温度传感器64位激光ROM读取并显示、实时温度数据显示、数据存储、曲线绘制、历史数据查询，其中在数据查询功能中，设计了时间查询、温度查询等功能。

4.3系统各个模块设计：
4.3.1单片机最小系统

（1）AT89C51管脚图如下：

AT89C51封装引脚图
引脚阐明：
     ①电源引脚
      VCC（40脚）：典型值＋5V。
      VSS（20脚）：接低电平。
     ②外部晶振
  X1、X2分别与晶体两端相连接。当采用外部时钟信号时，X2接振荡信号，X1接地。
     ③输入输出口引脚：
      P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。
      P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。
      P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。
      P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。
     ④控制引脚：
      RST/VPD、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/VPP构成了MSC-51控制总线。
RST/VPD（9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。
     第二功能：加+5V备用电源，可以实现掉电保护RAM信息不丢失。
ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端。
     第二功能：编程脉冲输入。
-PSEN（