基于单片机和PC串口通信的测温系统

　摘 要：介绍了以AT89S52 单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。系统由芯片DS18B20 采集温度信号传输给微控制器，通过外围设备LCD1602 显示现场温度值，并设计上位机程序通过串口通信实时获取温度。系统设计包括硬件电路设计、软件设计。单片机程序采用C51，在KEIL 开发环境中调试通过完成；PC 后台软件采用VB6.0 完成。给出了前后台软件设计流程图。最后给出了设计实现的硬件实物图和采集到的前后台温度显示结果。

　　温度是工业控制中主要的被控参数之一，在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。传统方法多以热电阻和热电偶等为温度传感元件，而这种模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过A/D 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构比较复杂、抗干扰性差、布线麻烦以及成本高等缺点。

　　针对上述问题，该设计提出了基于Dallas 半导体公司的数字式温度传感器DS18B20[1-2]和ATMEL 公司AT89S52 单片机构成的温度测量系统，并可通过串口连接在PC 系统上进行实时显示，该系统安装简易，可靠性高，适用于恶劣环境的现场温度测量。

　　1 系统构成

　　测温系统由微控制器、温度采集、串口通信、LCD 显示和上位机显示等几部分组成，如图1 所示。

图1 系统组成

　　数据采集流程为：单片机 AT89S52 获取温度传感器DS18B20 采集的温度值，经处理后传输给LCD1602 现实，并且通过串口通信上传给上位机，供上位机显示。

　　1.1 DS18B20 数字式温度传感器

　　DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程读取9～12 位数字温度值。DS18B20 的性能特点如下：

　　①适应电压范围更宽（3.0～5.5 V），在寄生电源方式下可由数据线供电；

　　②独特的单线接口方式。与微处理器连接时仅需要一条线即可实现双向通讯；

　　③DS18B20 支持多点组网功能；

　　④DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在一只形如三极管的集成电路内；

　　⑤温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；

　　⑥可编程的分辨率为9～12 位，对应的分辨率分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.062 5℃，可实现高精度测温；

　　⑦转换时间为93.75 ms（9 位）和750 ms（12 位），对于一般的实时测温系统已经足够了；

　　⑧测量结果直接输出数字温度信号，以丹总线串行传送给CPU，同时可传送CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；

　　⑨负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。