基于BASIC Stamp微控制器的温度记录系统

摘要：基于BASIC Stamp核心设计温度测量电路，实现了传感器数据的测量和保存。系统采用温度传感器DS1621，经过有线通信，多路温度数据由串行口输送到微型计算机接收实时显示和保存。系统应用于环境试验设备改造初试阶段，满足设计要求，证明温度记录系统的低成本和简单实现是可行的。
关键词：温度记录；BASIC Stamp；DS1621；微型计算机；Visual Basic

温度测量在环境试验中是常见的一种测量方式。传统的温度测量设备显示样品温度于设备箱上，需要试验人员定时查看和记录，这极大地浪费了人力而且带来诸多不便。当温度试验箱种类多而且需要长时间试验时情况更糟，因为试验人员需要三班倒不间断试验过程记录。因此，改造传统的高低温箱记录方式已经成为当务之急，同时，市场需要一种经济的设计方式。
本研究中一种以微控制器为基础的温度记录系统被开发，以满足温度数据测量记录的低成本和灵活模式。开发系统的主要硬件包括一台微型计算机，一个以BASIC Stamp为基础的微控制器电路板以及串行通讯链接设备。两线串行接口数字传感器DS1621被用来进行温度测量，微型计算机运行控制程序。一旦用户在微型计算机界面上决定实时记录信息，信息便通过RS-232端口送往微控制器。微型计算机和微控制器通过特定的串行通信协议通信，微型计算机告知微控制器温度测量何时开始以及测量次数并等待微控制器发送具体数据。电路板的设计考虑了开放式结构。该系统采用了28引脚易于插拔的插座来容纳BASIC Stamp微控制器。微控制器将通过软件模拟片内集成总线I2C转换读取的温度数据并实时传送回微型计算机。

1 系统硬件设计
系统的主要原理图如图1所示。其中BASIC Stamp微控制器是美国Parallax公司的产品，采用5 V直流电源供电，支持在线串行编程，最高时钟频率达到20 MHz，通讯波特率设定为9 600。BASIC Stamp微控制器带有片上BASIC解释芯片、内存(包括EEPROM和RAM)、5 V稳压器和一些通用输入／输出端口。该微控制器的工作温度为0～70℃，每秒钟约执行4 000条指令，低电平复位。EEPROM可以存储大约500条指令。端口P是双向输入／输出复用管脚，可以进行设置，其中P0和P1分别与传感器DS1621的串行数据线SDA以及串行时钟线SCL管脚相连，上拉电阻均为2kΩ接+5 V。因为增强特性，该微控制器是串行通信的很好选择，通过简单指令即可完成串行通信。微型计算机和BASICStamp(具体型号BS2)的通信连接如图2所示，连接通过若干导线完成。注意DTR与ATN在下载完程序后要断开以便传感器的数据能传回微型计算机。另外，下载程序时DTR与ATN必须连接，否则BASIC Stamp不能被微型计算机识别从而无法编程。