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1、基于AT89C51温度控制系统设计 冯晓锋 西安翻译学院试验中心 摘要: 本系统是基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器智能温度控制系统, 依据要求可进行最高和最低温度设定, 经过RS-485总线标准实现与PC机远程通信, 实现PC机对采集温度存放、 处理、 打印等功效。 关键字: AT89C51 数字温度传感器 温度控制系统 一、 系统总体结构设计 依据设计要求对某指定地点温度进行实时监测与控制, 采取了分布式系统控制方法, 即在测控点配置能独立工作从机, 从机由主机进行监控管理, 上下采取主从式监控管理形式, 系统总体结构如图1所表示。 PC主机
2、 显示、 键盘 RS-232与RS-485通讯转换芯片MAX485 打印机 通讯接口 AT89C51系统 输入 输出 DS18B20 数字温度传感器 图1 系统总体结构 系统各个部分功效和关系以下: ①主机为管理机, 完成参数设置、 数据存放、 处理及管理及打印功效。 ②从机为控制机, 采取单片机AT89C51, 直接实现各个模块控制功效, 并能在主机关机条件下实现全部控制功效。 ③通讯转换芯片MAX485实现RS-232信号和RS-485信号转换, 主机经过其向从机发送控制参数, 从机
3、将现场采集数据经过其传给主机。 ④数据采集实现对传感器及运行设备检测。 ⑤输入输出部分包含输入模块和输出模块, 输入模块将采集信号转换后输入到从机, 输出模块将系统控制信号输出到控制器及其设备。 二、 系统工作方法 系统以温度监控为关键, 温度参数和设备运行状态由主机依据用户要求定时向从机查询, 各控制模块设置参数修改时, 将新参数发送到从机。主机能够对从机进行参数设置及控制, 从机也能够独立工作。从机经过温度传感器不间断地采集温度数据, 依据控制模块设置参数做出控制决议, 驱动设备运行, 并随时准备接收主机指令, 当受到问询时, 将各项数据编码经过串行通信方法传输到主机。
4、主机接收到数据后, 进行数据处理, 在监控界面上显示目前状态信息, 并将此信息实时地存放到数据库中, 为用户维护和管理准备数据。对数据能够进行查询, 也能够将一段时期数据信息聚集成报表, 报表包含各项统计数据, 还能够将数据处理绘制成图形曲线, 实现对数据分析与管理。 三、 系统硬件组成 本温度控制系统主机采取通常PC就完全能够满足系统对数据处理、 运行速度要求。从机部分以AT89C51单片机为关键, 外接数据采集输入电路、 输出电路、 状态监测电路等部分组成。 主机 MAX485 24LC04 AT89C51 DS18B20 ADS1286
5、 图2 单片机控制平台系统原理图 此控制系统关键实现现场数据采集, 并将采集数据处理、 存放、 发送给主机。AT89C51是控制系统关键, 温度数据采集经过数字温度传感器DS18B20取得, 采集信号经模数转换器ADS1286实现转换。采集数据存放于24LC04。在与主机通讯时, 为达成电平一致, 控制平台经过RS-485芯片实现AT89C51引脚RXD、 TXDTTL电平与RS-485引脚A、 B485电平之间转换。把主机经过通讯转换接口送来RS-485标准电平转换为TTL电平传送给AT89C51, 把AT89C51送出TTL电平转换成RS-485标准电平经过通讯接口机传送给主机。
6、 图3 温控系统硬件原理图 RS-485通讯 控制平台经过RS-485芯片实现AT89C51引脚RXD、 TXDTTL电平与RS-485引脚A、 B电平之间转换。把主机经过通讯接口机送来RS-485标准电平转换为TTL电平传送给AT89C51, 把AT89C51送出TTL电平转换成RS-485标准电平经过通讯接口机传送给主机。 四、 系统软件设计 软件系统由两个相对独立主机软件和从机软件部分组成, 主机监控软件模块结构图如图3所表示。 图4 主机软件模块结构图 (1)主机监控软件关键实现以下功效:
7、 ①串行通信: 完成主机通信配置, 实现主机与从机之间通信。 ②数据显示: 提供三维立体图、 曲线走势图和表格三种方法显示。 ③数据存放: 对实时数据（包含最大值、 最小值、 平均值）按要求存放到数据库一张历史数据表中; 也可导出数据到文件, 以文本方法保留到一个文本文件中。 ④数据查询: 许可使用者依据情况对实时数据、 历史数据进行查询或进行走势曲线分析。 ⑤数据打印: 依据用户要求, 以表格方法打印实时数据和历史数据, 亦可打印走势曲线图。 ⑥异常报警: 当实时温湿度数据超越设定上下限温湿度数值时, 报警铃响。 ⑦系统设置: 为确保在任何情况下, 都能良
8、好地运行, 许可用户对系统测量时间间隔、 温湿度上下限、 存盘时间间隔、 登录用户名、 口令等参数进行设置。 (2)系统从机温控系统采取模块化程序结构, 能够分为以下程序模块: ①系统初始化程序: 首先完成变量设定、 中止入口设定、 堆栈、 输入输出口部件初始化。 ②主程序模块: 完成键盘扫描、 温度值采集及转换、 温度值显示。 ③键盘扫描程序: 完成键盘扫描并依据确定键值实施对应功效, 关键完成最高和最低温度值设定。 ④温度采集模块: 完成DS18B20初始化并发出温度转换指令, 经过指定时间后读取转换温度值。 ⑤温度转换模块: 依据精度要求对采集
9、到温度值进行处理并转换成便于显示BCD码。 ⑥显示模块: 显示实时温度及设定温度值。 ⑦DS18B20初始化模块: 对DS18B20根据指定要求0进行初始化。 ⑧DS18B20读写模块: 完成对DS18B20读写功效。 ⑨延时模块: 完成对应延时功效。 程序模块步骤图以下: 开始 程序初始化 显示温度值 采集温度 采集数据值转换成压缩BCD码 实施对应键功效 有键输入吗 Y N 图5 主程序步骤图
10、 DS18B20初始化 CLR DQ 向DS18B20 发出RESET脉冲 SETB DQ 等候15~60微秒 置FLAG标志并延时200微秒 等候480 微秒以上？ DQ是否变低？ 初始化结束 清除FLAG标志 Y Y N NY 图 DS18B20初始化程序步骤图 五、 结束语 基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器智能温度控制系统, 能够远程语PC机通信, 实现对采集温度多种处理功效, 此控制系统稍作修改就能够实现对多点温度进行监测, 含有结构简单、 成本低廉、 易于操作等优点。
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