单片机在温度测控系统中的应用

２０１１年第９期　中图分类－￣－：Ｔｌ：ｒ３６８．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２５５２｛２０１１）０９—０１４４—０２　单片机在温度测控系统中的应用　魏延萍　（宝鸡文理学院物理与信息技术系，宝鸡７２１００７）　摘要：设计了一种利用单片机和Ｐｃ机实现对温度实时测控的系统。硬件以单片机ＡＴ８９Ｓ５２为　核心，ＤＳ１８Ｂ２０数字温度传感器为温度采集器件，设计了温度测控电路、报警电路、上下位机　通讯电路。软件给出了主程序流程图的设计。实验证明，该系统能实时监控环境温度，并具有　报警功能，具有一定的实用性。　关键词：单片机；ＤＳ１８Ｂ２０；ＰＣ机；温度　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＣＵ　ｉｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ＷＥＩ　Ｙａｎ－ｐｉｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｊｉ　ＣｏＨｅｇｅ　ｏｆ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂａｏｊｉ　７２１００７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｂｙ　ＭＵＣ　ａｎｄ　ＰＣ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｕｓｅｓ　ＡＴ８９Ｓ５２　ＭＣＵ　ａｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｃｈｉｐ，ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｅｎｓｏｒ　ＤＳ１　８　Ｂ２０　ａｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｎｓ　ｔｇｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｌａｒｍ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＭＣＵ　ａｎｄ　ＰＣ．Ｔａｋｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔｅｓｔ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ａｍｂｉｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｌａｒｍ　ｆｕｎｃｔａｉｏｎ　ｗｉｈ　ａ　ｃｅｒｔｔａｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＭＣＵ；ＤＳ１８Ｂ２０；ＰＣ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　０　引言　温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影　响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤　便，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　。　压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。在　工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格　的监控，否则就可能影响生产安全、产品质量、产品　１　整体结构设计　该系统功能是实现对待测介质的温度检测，主　要由温度测量、数据处理显示、超限报警等三部分组　产量等一系列因素。因此对温度进行检测和控制就　变得越来越重要。温度控制系统在工业生产、科学　研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。使用　成。组成结构如图１所示，各部分组成说明如下。　温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控　制，从而提高企业的生产效率　。　目前温度的测量主要包括接触式和非接触式两　图１系统整体结构　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。本文所设计的实时温度控制系统用数字温度　传感器ＤＳ１８Ｂ２０采集环境温度，单片机ＡＴ８９Ｓ５２作　（１）单片机：采用ＡＴ８９Ｓ５２，它是Ａｔｍｅｌ公司生　产的一个低功耗，高性能ＣＭＯＳ　８位单片机，片内含　８ＫＢＩＳＰ的可反复擦写１０００次的Ｆｌａｓｈ只读程序存　收稿日期：２０１ｌ一０３—０９　作者简介：魏延萍（１９８０一），女，硕士研究生，助教，研究方向为测　试计量技术及仪器。　为核心器件对温度值进行处理、控制和传输，通过　蜂鸣器实现报警功能。整个系统结构简单，连接方　一１４４一　储器，兼容标准ＭＣＳ一５１指令系统及８０Ｃ５１引脚　结构，８９Ｓ系列相对于８９Ｃ系列新增加了许多功能，　并且性能也有了较大的提升，而价格基本不变，甚至　比８９Ｃ系列更低。所以本设计选用ＡＴ８９Ｓ系列的　ＡＴ８９Ｓ５２单片机。　＋５Ｖ电源，外加４个电容，就可实现电平转换。硬　件具体连接是将单片机的数据发送端ＴＸＤ和串行　数据接收端ＲＸＤ分别与ＭＡＸ２３２的Ｔ１和Ｒ１连　接，具体电路如图３所示。　（２）ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器：ＤＳ１８Ｂ２０数字温度　计是ＤＡＬＬＡＳ公司生产的１一ｗｉｒｅ式单总线器件，　具有线路简单，体积小的特点，用它组成的温度测量　系统线路非常简单，只要求一个端口即可实现通信。　其温度测量范围在一５５￣Ｃ～１２５　ｏ（＝之间，数字温度计　的分辨率可从９～１２位选择　。　（３）报警电路：当温度超过设计的上下限时，则　启动蜂鸣器报警，然后单片机控制相应ＬＥＤ发光二　极管闪烁。　（４）处理显示单元：采用上下位机连接的方式，　通过ＲＳ２３２串口实现单片机与Ｐｃ机的通讯，单片　机将采集到的温度值传给Ｐｃ机，利用ＶＢ６．０中　ＭＳＣｏｍｍ控件开发相应软件，实现对实时温度的显　示、记录等。　２硬件电路设计　２．１数据采集电路　从ＤＳ１８Ｂ２０读出或写入信息仅需要一根端口　线，其读写及温度变换功率来源于数据总线，该总　线本身也可以将所挂接的ＤＳ１８Ｂ２０供电，而无需额　外电源，它无需任何外围器件即可方便地构成温度　检测系统。连接时只需将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ｌ２　Ｊ。具体电路图如图　２所示。　图２温度采集电路　２．２通讯电路　本文以异步串行通讯总线接口ＲＳ一２３２Ｃ为　主，ＲＳ一２３２Ｃ采用负逻辑，规定＋３Ｖ一＋１５Ｖ任意　电压表示逻辑０，…３Ｖ　１５Ｖ任意电压表示逻辑　１，与ＴＴＬ和ＣＭＯＳ电平是不同的。在本文系统中　采用串行通讯接口芯片ＭＡＸ２３２，它只需要单一　图３　ＰＣ机与单片机硬件连接　２．３报警电路　报警电路采用蜂鸣器和ＬＥＤ发光二极管配合　构成声光报警系统。当温度超过设定的上下限时，　利用单片机Ｐ１．２翻转电平驱动波形对蜂鸣器进行　控制发出声音报警，同时配合ＬＥＤ灯Ｄ１、Ｄ２分别　为温度上限、下限温度报警灯进行闪烁，发出光报警　提示。具体电路如图４所示－５　Ｊ。　Ｐ　Ｐ　ＧＮＤ　（ａ）蜂鸣器报警电路　（ｂ）发光二极管报警电路　图４声光报警电路　３　系统软件设计　温度测控系统是一种硬件与软件相结合的技　术，软件是控制系统的工具，为了增加软件的可读　性，清楚的表达设计思路，应尽量使程序模块化。本　文系统程序主要由主程序、读取温度子程序、显示温　度子程序及报警子程序等组成，主程序负责系统的　初始化，然后读取温度并显示，　（下转第１４８页）　一１４５一　一　肿鼬　｛固定）箱俸《ｌ＞（虬＜＜９Ｌ），Ｊ涟盏＜１＞（＾９＜＜＾９）一显示ｊ　．　沙　鼹舒增　ｔ　㈠键台塞叶毫苦　ｌ　ｆ！．驻　ｊ　卜｛姐旨按蘸璧畸箱＜ｊｊ　７ｌ　㈠：卸ｅｒ　ｐ１ａｓ矗嚣ｔ９　瞄　太堆釜《ｌ＞ｃｌ点ｇ《＜＾９＞＿ｊ乏示杖　下鹰板＜ｌ＞（豇＜显示状冬２０＞　上压板＜２）｛上９Ｌ＜＜ｈ９Ｌ》－显　电机端油封盖≮　（默让＜‘默认　减蘧机联接套＜ｌ＞（＾（２．８—９Ｌ：　ｍ　＊－…　．｜：Ｉ，　：Ｉ、口ｊ　隐藏的树项目　使成为虚拟（　配置零部件诓）　图６配置焊接轴　鞠　图７压缩焊接轴　图８　ＴＧＦＺ系列装配体及配置　４　结束语　本文通过关风机ＴＧＦＺ系列三维建模实例，阐述　设计与管理，增强了企业对市场的快速反应能力。　参考文献：　［１］陈超祥，叶修梓．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ零件与装配体教程（２０１０版）［Ｍ］．　北京：机械工业出版社，２０１０．　［２］丁彩红，况云峰．基于ＳｏｌｉｄＷｏ￣ｓ的零件建模的若干方法［Ｊ］．　机械设计与制造，２００６（５）：７４—７５．　［３］张秀红，刘明玺．基于ＳｏｌｉｄＷｏ￣ｓ的零件快速设计［Ｊ］．新技术　新工艺，２０１０（８）：５４—５６．　责任编辑：肖滨　了应用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ进行机械零件、装配体建模的基本　过程，为学习和应用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ实现零件、装配体系　列化提供了技术思路。从中可以看出利用Ｓｏｌｉｄ—　Ｗｏｒｋｓ对零件和装配体进行系列化设计，减少了重复　性劳动，提高了建模速度，较好地实现了产品系列化　（上接第１４５页）　同时判断是否超过温度设定的上、下限，如果超过进　人到报警程序　。单片机程序采用Ｃ５１进行编程，　上位机软件采用ＶＢ６．０进行开发。本文面给出主　程序主要设计思路，其程序流程图如图５所示。　４　结束语　温度控制在工业生产、生活中起着非常重要的　作用。本文开发了以单片机ＡＴ８９Ｓ５２和ＤＳ１８Ｂ２０　温度传感器为核心的温度控制系统，主要设计了硬　件电路并提出软件设计思想，并具有报警功能。本　文所设计的温度监控系统可应用于环境、大棚、仓　库、机房等场合，有较强的实际应用性，该系统结构　简单、运行可靠稳定，具有较高的性价比。　参考文献：　［１］王哲，李莹．基于单片机的温度控制系统设计［Ｊ］．机械研究与　应用，２０１０（３）：１１６—１１７．　［２］熊永中，王文剑，陈金鹰，等．基于单片机和Ｐｃ机的实时温度控　制系统设计［Ｊ］．自动化技术与应用，２０１０（３）：１２６—１２９．　［３］陈峰．基于单片机的温度报警器的设计与仿真［Ｊ］．电脑知识与　技术，２０１０（９）：７５４０—７５４１．　［４］蔡虹，王晟．ＶＢ与单片机串口通讯在光幕中的应用［Ｊ］．兰州石　化职业技术学院学报，２０１０（３）：２３—２６．　［５］王敏．温室大棚温湿度、二氧化碳测控系统的研究［Ｄ］．西安：西　图５主程序流程　安理工大学．２Ｏ０７．　责任编辑：肖滨　一１４８一