基于RS-232的数字温度测量计的设计与实现

控制/MCU

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描述

  引言

  温度的测量与工农业生产息息相关,比如说大棚蔬菜,温度对它们的影响是显而易见的。人们在生活中能够品尝到各种季节水果,很大的原因在于种植人员对其生长的环境进行了合理的调整,提供了适宜的温度条件等。但现有的测温系统还存在缺陷,不能远距离传输数据,实时效果较差,仍然有待加强,本设计的目的和意义就在于完善现有的设备,以获得更高的效益,提高人们的生活质量。

  1、系统方案设计

  根据初步设想,接收端通过信号线能够接收到发送端传送来的数据,并显示数据,其方框图如图一所示。

 STC89C52

  图一 温度测量传输系统方框图

  本设计决定采用51系列单片机STC89C52作为发送机和接受机的主控芯片,在发送端通过温度传感器进行温度采集,并分别在发送和接收机的LCD1620上进行显示,同时采用两路温度传输,用以进行对比,可将一路作为基准,另一路变化来观察效果,采用MAX232进行电平转换,经串口RS-232进行数据传输。

  2、硬件电路设计

  发送端用单片机芯片STC89C52作为控制芯片,数字温度传感器DS18B20采集温度送到单片机内存储,并由与单片机相连的LCD1620显示所采集的温度。总体设计框图如图二所示。

  STC89C52

  图二系统设计框图

  主控芯片用到的是STC89C52单片机,为了配合它的内部时钟信号,在18与19脚外接上一个11.0592MHz的晶振。复位电路使得电容到高,通过一个电阻接入到低。其他的各个管脚分别作其他模块连接到单片机的输入输出端口。

  接收端的主控芯片使用的是单片机STC89C52,其周边有晶振电路和复位电路,具体连接方式与发送端相同。

  温度采集电路使用的主要元件为:温度传感器DS18B20,其与单片机的连接为:VDD连外部电源,GND接地,DQ与单片机的I/O线相连。温度采集电路如图三所示。

 STC89C52

  图三温度采集电路

  LCD1620是使用的较为广泛的一种液晶显示器,它具有显示清晰、性价比高等优点,LCD的每个引脚都有其特定的功能。温度数据显示电路如图四所示。

  STC89C52

  图四  温度数据显示电路

  在数据传输电路设计中,将使用串口RS-232以及符合一切RS-232标准的、并且起到电平转换作用的MAX232,其数据输入输出端口分别连接到发送端与接收端,进行数据的传输,系统的设计较为简单,所以使用的串口类型为9针RS-232。

  3、系统软件编制

  软件部分主要由主程序流程(main)、温度采集流程(DS18B20)、功能模块设置流程(mode)、温度显示流程(LCD1620)和温度警报流程组成。

  系统上电开始后,串口初始化,发送端判断温度传感器是否采集到两路温度数据。采集到数据之后首先在发送端的液晶屏上显示,然后发送端的主控芯片判断控制开关是否按下,若按下,则向串口传输数据并存于缓冲区,否则继续检测,直到检测到为止。同时,接收端的主控芯片STC89C52判断缓冲区标志位是否置位,置位了就接收数据并在液晶屏上显示信息,若温度超过了所设置的报警值,则发出警报信号,没有超过范围则正常显示。具体流程如图五所示。

 STC89C52

  图五系统主程序流程图

  4、结束语

  生产生活中提高测温系统的精确度以及可靠性,使其有效地进行温度实时监控报警等,具有深远的意义。选出最佳方案来设计系统的硬件电路,对于精确度较低的测温系统进行改进,进一步改善其性能。

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