单片机温度采集与显示

目录1．系统分析与设计 (2)1.1系统分析 (2)1.2数字温度计总体设计方案.............................. 错误！未定义书签。

1.2.1数字温度计总体设计框图....................... 错误！未定义书签。

2.软件控制 (3)2.1作用 (3)2.2技术方案 (3)2.3 RS232通讯原理 (4)2.4单片机与PC机串口通讯 (4)3.课程设计总结 (13)4.参考文献 (14)1．系统分析与设计1.1系统分析要想实现微数字温度计的显示,从理论上分析,最简单的方法就是用开关控数码管的亮灭来控制温度的显示与否，也可以直接将温度显示在液晶显示屏上。

也就是说，只要用单片机直接控制数码管的显示温度就可以了。

为了实现更加人性化的便捷操作，通过PC上位机来显示温度更加的便利，PC上位机的显示界面可以同时显示多个温度值，极大地提高了需要严格控制温度时的场合，便于工作人员及时的调整需要，也提高了工作人员的工作效率，实现了现代工业的自动化与便利性。

1.2 数字温度计总体设计方案1.2.1数字温度计总体设计框图如图1所示。

控制器采用单片机A289S51,温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示以及在上位机界面上显示温度值。

图1总体设计方框图主控制器：单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计。

显示电路：显示电路采用3位共阳LED数码管，从P0口输出段码，P2口输出位选。

温度传感器：DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新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实现9-12位的数字值读数方式。

DS18B20的性能特点如下:(1)独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信;(2)多个DS18B2。

可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能;(3)无须外部器件;(4)可通过数据线供电，电压范围为3. 0-5. 5V;(5)零待机功耗;(6)温度以9或12位数字;(7)用户可定义报警设置:(8)报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度〔温度报警条件)的器件:(9)负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作;2.软件控制2.1作用利用单片机实现数字温度计一个优点是可以利用软件控制温度的显示与否，从而将计算机软件和硬件动作联系起来，通过上位机的界面显示温度更加方便用户对环境的温度的测定。

采用串口通信的方式连接上位计算机和单片机有若干好处。

首先，对于危机而言，控制外部设备的接口有多种多样，如并口、串口、PCI、ISA等。

从电路设计的简便性考虑，利用串口最为理想这是因为，一般的微机均带有4个以上的串行接口，而并口只有一个，机箱和微机的生产厂家不可能仅仅为了活动门而占用微机有限的并口资源。

同样，使用PCI、ISA插槽不仅占用了主板资源，更是需要开发独立的驱动，开发成本较高；此外，从开发的成本和复杂性上考虑，采用串口无疑是最为简便而低廉的设计方案。

2.2技术方案用户通过软件界面直接观测温度值。

控制界面和单片机相当于是上、下位机的关系。

控制界面通过串口通信接受来至下位机数据并且可以对数据进行保存。

2.3 RS232通讯原理串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。

当数据从CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。

在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。

串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆）。

大多数计算机包含两个基于RS232的串口。

串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。

同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。

尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

它很简单并且能够实现远距离通信。

比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。

典型地，串口用于ASCII码字符的传输。

通信使用3根线完成：a地址线、b发送、c 接收。

由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。

其他线用于握手，但是不是必须的。

串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。

对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：（1）波特率：这是一个衡量通信速度的参数。

它表示每秒钟传送的bit的个数。

（2）数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。

（3）停止位：用于表示单个包的最后一位。

典型的值为1，1.5和2位。

（4）奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。

有四种检错方式：偶、奇、高和低。

2.4单片机与PC机串口通讯51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。

进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。

我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。

这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。

全双工的串行通讯口原理图如图4.1所示：图4.1全双工的串行通讯口原理图上位机主要是对数字温度计的多个温度值的显示。

（1）控制界面如下（2）上位机程序如下：using System;using System.Collections.Generic; using ponentModel; using System.Data;using System.Drawing;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.IO;using System.IO.Ports;namespace WEUDUCELIANG{public partial class Form1 : Form{public Form1(){InitializeComponent();timer1.Interval = 1000;//设置timer控件时间间隔timer1.Enabled = false;serialPort1.DataBits = 8;serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;serialPort1.ReadBufferSize = 500000;serialPort1.RtsEnable = true; //如果是RS232转RS485,此句必须要，否则不能通讯serialPort1.NewLine = "\r\n";}private void button1_Click(object sender, EventArgs e){if (!serialPort1.IsOpen) //如果串口是关闭的{//设定串口信息和波特率serialPort1.PortName = boBox1.SelectedItem.ToString(); serialPort1.BaudRate =Convert.ToInt32(boBox2.SelectedItem.ToString());serialPort1.Parity = Parity.None;serialPort1.DataBits =Convert.ToInt16(boBox4.SelectedItem.ToString());serialPort1.StopBits = StopBits.One;try{serialPort1.Open(); //打开串口 btnOpen.Text = "关闭串口"; //改变按钮上的字符comboBox1.Enabled = false;comboBox2.Enabled = false;comboBox3.Enabled = false;comboBox4.Enabled = false;comboBox5.Enabled = false;}catch{MessageBox.Show("串口打开失败！\n可能是串口已被占用！"); }}else//如果串口是打开的{serialPort1.Close(); //关闭串口 btnOpen.Text = "打开串口"; //改变按钮上的字符comboBox1.Enabled = true ;comboBox2.Enabled = true;comboBox3.Enabled = true;comboBox4.Enabled = true;comboBox5.Enabled = true;}}private void btnCJ_Click(object sender, EventArgs e){try{if (serialPort1.IsOpen){serialPort1.Write("\r\n");if (Convert.ToInt32(serialPort1.ReadLine()) != 1820){MessageBox.Show("没有找到您要找的设备");return;}serialPort1.Write("\r\n");double k = Convert.ToDouble(serialPort1.ReadLine());double wendu = k * 0.0001;textBox1.Text = "温度：" + wendu.ToString() + ";" + "时间：" + DateTime.Now.ToString();btnCJ.Text = "停止采集";timer1.Start();}else{timer1.Stop();MessageBox.Show("串口未打开请先打开串口！");}}catch{MessageBox.Show("没找到设备");timer1.Stop();serialPort1.Close();serialPort1.Dispose();btnCJ.Text = "开始采集";}}private void button2_Click(object sender, EventArgs e) //清除listbox 控件中的内容{textBox1.Text = "";}private void button3_Click(object sender, EventArgs e) //保存温度数据{System.IO.FileStream objfile;saveFileDialog1.ShowDialog();objfile = System.IO.File.Create(@saveFileDialog1.FileName);objfile.Close();objfile.Close();objfile.Dispose();System.IO.StreamWriter objfiles = newStreamWriter(@saveFileDialog1.FileName);objfiles.Write(textBox1.Text);objfiles.Close();objfiles.Dispose();}private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e){serialPort1.Write("\r\n");double k = Convert.ToDouble(serialPort1.ReadLine());double wendu = k * 0.0001;textBox1.Text = "温度：" + wendu.ToString() + ";" + "时间：" + DateTime.Now.ToString();btnCJ.Text = "停止采集";}private void comboBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {this.serialPort1.PortName = boBox1.SelectedItem.ToString(); }private void comboBox2_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {this.serialPort1.BaudRate =Convert.ToInt32(boBox2.SelectedItem);}private void comboBox3_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {switch (boBox3.SelectedItem.ToString()){case"None":this.serialPort1.Parity = Parity.None;break;case"Even":this.serialPort1.Parity = Parity.Even;break;case"Odd":this.serialPort1.Parity = Parity.Odd;break;default: this.serialPort1.Parity = Parity.None;break;}}private void comboBox4_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {this.serialPort1.DataBits =Convert.ToInt16(boBox4.SelectedItem);}private void comboBox5_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {switch (Convert.ToInt16(boBox5.SelectedItem)){case 1:this.serialPort1.StopBits = StopBits.One;break;case 2:this.serialPort1.StopBits = StopBits.Two;break;default:this.serialPort1.StopBits = StopBits.One;break;}}private void Form1_Load(object sender, EventArgs e){#region ------以下各赋值语句都会触发相应的SelectedIndexChanged事件，同时会对串口进行初始化设------boBox1.SelectedItem = boBox1.Items[0];//"COM1";boBox2.SelectedItem = boBox2.Items[3];//9600;boBox3.SelectedItem = boBox3.Items[0]; //8;boBox4.SelectedItem = boBox4.Items[0];//Parity.None;boBox5.SelectedItem = boBox5.Items[0];///StopBits.One#endregion}}}3.课程设计总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。