基于组态王KingView与DS18B20的温度采集系统的设计
基于DS18B20的温度采集系统设计
2012 ~ 2013 学年第2 学期《单片机原理与应用》课程设计报告题目：基于DS18B20的温度采集系统设计专业: 自动化班级：电气工程系2013年5月3日任务书课题名称基于DS18B20的温度采集系统设计指导教师（职称）林开司摘要通过系统的分析和总结 ,得出温室大气温度信号的采集传感器件所需的测量程小 ,精确度不高 ,抗干扰性较强 ,经济性较好的结论。
并以此为依据 ,选用 DS18B20数字温度传感器为温度采集器件 ,进行了温度采集系统的硬件和软件设计 ,实现了采集系统分布式采集温度信号的功能。
同时 ,通过串行总线完成了采集系统与上位计算机的连接 ,实现了采集系统的网络化监控功能。
关键词温度采集；DS18B20温度传感器；仿真；单片机基于DS18B20的温度采集系统设计目录摘要 (I)第一章 DS18B20温度传感器 (1)1.1DS18B20的工作原理 (1)1.2DS18B20的使用方法 (3)第二章单片机AT89C51 (6)2.1AT89C51简介 (6)2.2AT89C51功能 (6)2.3AT89C51引脚 (6)第三章系统硬件电路设计 (9)3.1测温控制电路原理图 (9)3.2上电复位电路 (9)3.3时钟电路 (9)3.4数码管显示电路 (10)3.5温度报警电路 (11)第四章程序设计 (12)4.1DS18B20复位检测子程序流程图 (12)4.2温度转换子程序图 (12)4.3写DS18B20子程序图 (12)5.4读DS18B20子程序图 (13)4.5温度计算子程序图 (14)第五章调试与仿真 (14)第六章结论与体会 (16)参考文献 (17)附录： (18)答辩记录及评分表 (21)第一章 DS18B20温度传感器1.1 DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。
基于LabVIEW和DS1820的多点温度测试系统上位机部分毕业设计
基于LabVIEW和DS1820的多点温度测试系统—上位机部分摘要基于LabVIEW和DS1820的多点温度测试系统可分为上位机和下位机两部分。
上位机采用LabVIEW编程，PC通信自带串行口，和单片机进行远程通信；下位机选用51系列单片机，用C51语言编程，单片机外围电路将采集到的温度信息传给单片机，单片机再将其传导上位机。
本文为上位机部分，利用LabVIEW开发环境设计PC机上位机的监控界面，上位机通过串行口与下位机的单片机通信，从而实现对过程参数的测量和控制。
上位机程序主要有串口程序、温度预警系统、数据存储和数据回房部分，通过串口程序采集数据，温度预警系统对采集到的温度加以标示，数据存储部分用于存储温度数据，数据回放部分用于历史分度的查询。
该控制系统设计简单，简化了系统与硬件结构，并且易于修改，具有很好的可扩展性。
关键词：温度测试；串口通信；LabSQL；数据存储；数据回放Multi-Point Temperature Measurement System Based onLabVIEW and DS1820—Part of LabVIEWAbstractMulti-Point Temperature Measurement System Based on LabVIEW and DS1820 can Can be divided into upper and lower plane of two parts. PC using LabVIEW programming connect with single-chip remote by it`s own serial port. The lower plane selected under the 51-bit single-chip machine using C language programming. Peripheral circuits present the communication to single-chip.and then single-chip bring the communication to PC part. This article is part of PC which design scontrol interface of PC with condition of LabVIEW. PC connect with single-chip by rows in order to ompletion of the purpose of meteragement and control of process parameters. Procedures for PC are serial process, temperature warning, data storage and data playback.The control system is designed to be simple,and easily for modified or scalability.Key words: temperature test ; serial communication;data storage;data playback.目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 工作原理 (1)第二章设计环境介绍 (3)2.1 虚拟仪器 (3)2.1.1虚拟仪器的开发 (3)2.1.2虚拟仪器的结构、分类、特点 (6)2.1.3 PC仪器的构建实例 (8)2.1.4 PC仪器与传统仪器比较 (12)2.1.5 PC仪器的发展前景 (14)2.2 LabVIEW的开发 (15)2.2.1 LabVIEW的作用 (16)2.2.2 LabVIEW的优点 (17)2.2.3 LabVIEW的起源与发展历程 (18)2.3 Access数据库的开发 (19)2.4 ODBC数据源 (20)2.5 ADO与数据库的交互技术 (22)第三章软件程序设计 (23)3.1 串口程序编译 (23)3.1.1 VISA库中的串口函数 (23)3.1.2 串口程序设计 (26)3.2 数据库程序编译 (27)3.2.1 LabVIEW中与数据库接口的方法 (28)3.2.2 数据库访问的工具包LabSQL开发 (28)3.2.3 LabSQL的配置 (29)3.2.4 利用LabSQL开发的基本步骤 (30)3.2.5 LabSQL功能模块 (30)3.2.6 程序编译 (31)3.3 温度报警系统 (34)3.4 登陆程序 (35)第四章总结 (37)参考文献 (38)致谢 (40)第一章绪论1.1设计背景随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。
基于DS18B20的多路温度采集系统设计系统
湖南机电职业技术学院毕业设计课题名称基于DS18B20的多路温度采集系统设计院系电气工程学院学生姓名禹涛专业机电一体化班级机电1202指导老师朱光耀评阅老师2014年10月23日目录毕业设计（论文）任务书............................................... - 2 -- 0 -毕业设计（论文）进度计划表........................................... - 3 - 摘要............................................................... - 4 -1 绪论.............................................................. - 5 -1.1 课题研究的背景和意义....................................... - 5 -1.2 本设计的主要要求........................................... - 5 -2 系统方案设计与选型................................................ - 6 -3 主要硬件介绍...................................................... - 6 -3.1 DS18B20 .................................................... - 6 -3.2 AT89C51 ................................................... - 10 -3.3 LCD1602 ................................................... - 10 -3.4 DS1302 .................................................... - 11 -3.5 24C02C .................................................... - 11 -4 软件介绍......................................................... - 12 -4.1 Proteus ................................................... - 12 -4.2 Keil ...................................................... - 12 -5 硬件设计......................................................... - 12 -5.1温度采集电路................................................ - 13 -5.2 单片机最小系统............................................ - 14 -5.3 按键输入电路.............................................. - 14 -5.4 报警电路.................................................. - 15 -5.5 LCD显示电路............................................... - 15 -5.6 24C02存储电路............................................. - 16 -5.7 DS1302时钟电路............................................ - 17 -5.8 串行通讯电路.............................................. - 18 -6 软件设计......................................................... - 18 -6.1 功能概述.................................................. - 18 -6.2 系统软件流程图............................................ - 19 -7 实验结果......................................................... - 19 -7.1 温度显示仿真.............................................. - 19 -7.2 温度存储与串行通讯........................................ - 20 -总结............................................................. - 21 - 参考文献......................................................... - 22 - 致谢............................................................... - 23 - 附录A 电路原理图.................................................. - 24 - 附录B 主要程序.................................................... - 25 -- 1 -毕业设计（论文）任务书题目：基于DS18B20的多路温度采集系统设计任务与要求：以MCS-51系列单片机为处理器，利用数字式测温仪DS18B20实现对4路温度检测；利用显示装置显示4路温度，并能实现温度超限报警，便于送到计算机处理系统，进行必要的控制，主要技术指标有：1、采集路数，4路；2、测温精度较高，达0.10C；3、采样时间，每隔一秒采样一次；4、可以通过键盘设置系统参数，用四行汉字显示温度；5、温度可存储。
基于组态王温度监测系统的设计
基于组态王温度监测系统的设计集美大学诚毅学院信息工程系电子信息工程专业2011届欧阳丰学号：2007943037[摘要] 随着科学技术的不断进步，工业化要求随着工业化水平不断提高，分布式系统发展以及控制设备与监控设备之间通讯需要，组态软件设计的监控系统广受欢迎并逐步普及。
为了温度的监测和提高工作的可靠性,设计了基RS—232总线和组态王的温度监测系统。
上位机利用组态王设计数据显示与曲线绘制的图形界面，通过RS—232总线与下位机通信,下位机采用单片机实现数据的采集并通过串行通信上传数据，将DS18B20采集的温度信息实时显示出来并传送给上位机。
本文给出了系统总体结构、系统硬件电路和软件实现流程图。
实验结果表明,系统测量准确，具有一定的实用价值。
[关键词] 组态王DS18B20 RS—232 温度监测通信协议Design of Temperature Monitoring System Based on KingviewOuyang FengNO:2007943037,Electronic Information Engineering Major,2011,Dept. of Information Engineering, ChengYi College of Jimei UniversityAbstract：Along with the science and technology unceasing progress, industrialization requirements with the industrialization level increases, a distributed system development and the control equipment and monitoring equipment communication between needs, configuration software design of monitoring system and gradually popularizing popular. To achieve remote temperature monitoring and improve the reliability of working, the remote temperature monitoring system is designed. In the system, the PC communicates with the MCU through RS232 bus. The MCU gets the temperature data from DS18B20, a digital temperature sensor. Then data are displayed and sent to the PC. In the article, the overall structure of the system is introduced and the hardware implementation circuit and the software flow chart are given. Practice indicates that the system has advantages of accurate measurement, wide temperature range and convenient controlling.Key word: Kingview; DS18B20; RS—232; Temperature monitoring; Communication protocol目录引言 (1)第1 章组态王 (2)1.1 组态王介绍 (2)1.2 组态王6.5 (2)1.2.1 组态王的特点 (2)1.2.2 分布式高速历史库 (3)1.2.3 画面及部分功能 (3)第2 章温度监测系统的硬件组成 (5)2.1 系统结构 (5)2.2 DS18B20介绍 (5)2.2.1 技术性能描述 (6)2.2.2 DS18B20单总线通信介绍 (7)2.3 硬件组成 (8)2.3.1 下位机电路 (8)2.3.2 RS—232串口通信电路 (9)第3 章温度监测系统的软件设计 (10)3.1 软件设计 (10)3.2 组态王与单片机的通信 (10)3.2.1 通讯参数 (10)3.2.2 数据传输格式与协议说明 (10)3.2.3 单片机通讯协议流程设计 (11)3.3 温度采集程序 (12)3.4 组态王界面设计 (15)3.4.1 插入文字和实时数据 (15)3.4.2 插入趋势曲线以及报表 (17)3.4.3 按钮设置 (18)第4 章测试结果 (19)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)引言随着科学技术的不断进步，工业化要求随着工业化水平不断提高，分布式系统发展以及控制设备与监控设备之间通讯需要，组态软件设计的监控系统广受欢迎并逐步普及。
基于组态王的温度采集记录系统设计
19江苏电器 (2008 No.9)作者简介：周学礼(1979- )，男，讲师，硕士，研究方向为RFID、嵌入式系统。
基于组态王的温度采集记录系统设计周学礼，张宏卫(常熟理工学院 信息与控制工程系，江苏 常熟 215500)Abstract: Introduction was made to a temperature-collection recording system design based on Kingview, whose core was microcon-troller unit (MCU). Programming fl owchart and main parts of the program were given out. The system had many functions, including real-time temperature measurement, light alarm, real-time temperature display on LCD, Kingview based temperature detecting human-machine interface. The system can detect the environmental temperature in real time. Key words: DS18B20; Kingview; RS -232 serial communicationZHOU Xue-li, ZHANG Hong-wei（Department of Information and Control Engineering, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China ）Temperature-Collection Recording System Design Based on Kingview摘 要：介绍了以单片机为核心基于组态王的温度采集记录系统设计方法。
基于组态软件和DS18B20的电弧炉电源温度监测系统
图1系统结构图基于组态软件和DS 18B 20的 电弧炉电源温度监测系统同朴超，生斌，孙栋，刘俊，王盛交，罗文忠，任源(西部超导材料科技股份有限公司，陕西西安710018)摘要：本文介绍了以力控组态软件Force control 6.1为上位机平台和数字温度传感器D S 18B 20为现场检测器件的电弧 炉电源温度监测系统。
对系统方案设计、元器件选型、硬件结构和软件设计等内容进行了详细说明。
在A LD 8t 电弧炉上使 用证明系统的可靠性和抗千扰性等满足实际要求。
关键词：电弧炉电源；组态软件；D S 18B 20;温度监测中图分类号：TM 412文献标识码：B文章编号：1671-0711 (2016) 12 (上）-0063-04Engineering 工程0引言目前钛合金熔炼广泛使用的德国进口 A LD 电弧炉整流电源采用金属双簧片串联作为温度感应器件 来检测整流元件温度，其缺点在于只能提供关断信 号而不能提供准确的温度数值，不能提前预警。
所 以通过直观监测各整流元件及馈电系统的冷却水温 度是一种最直接和有效的监测方法。
本文提出采用由数字温度传感器D S 18B 20进 行整流器件和馈电系统温度进行检测，并由分布在 现场的温度采集模块通过Modbus 总线传送至监控 计算机，利用力控Force control 6.1组态软件为上 位机平台，对收集的温度进行在线分析处理，实 现对电弧炉整流电源和电流馈送装置的温度监测 和超温预警，有效地预防因整流电源故障造成损 失。
1系统硬件设计文中对西部超导材料科技股份有限公司一台ALD8t 真空自耗电弧炉的两台整流电源和电流馈电系统进 行设计和实验，设置1个主_ 5个分布在不同位置 现场采集微共34个温度采集点，■要对整流电源 里面晶闸管、二极管、降压变压器及馈电系统的柔性 冷电缆_水，电极杆卿水等进行检测。
系统由DS 18B 20温度传感器、温度采集模块、RS 485转USB 模块、PCI DI /D O 板卡、监控计算机、 报警装置组成。
基于DS18B20的温度采集系统设计
2012 ~ 2013 学年第2 学期《单片机原理与应用》课程设计报告题目：基于DS18B20的温度采集系统设计专业: 自动化班级：电气工程系2013年5月3日任务书课题名称基于DS18B20的温度采集系统设计指导教师（职称）林开司摘要通过系统的分析和总结 ,得出温室大气温度信号的采集传感器件所需的测量程小 ,精确度不高 ,抗干扰性较强 ,经济性较好的结论。
并以此为依据 ,选用 DS18B20数字温度传感器为温度采集器件 ,进行了温度采集系统的硬件和软件设计 ,实现了采集系统分布式采集温度信号的功能。
同时 ,通过串行总线完成了采集系统与上位计算机的连接 ,实现了采集系统的网络化监控功能。
关键词温度采集；DS18B20温度传感器；仿真；单片机基于DS18B20的温度采集系统设计目录摘要 (I)第一章 DS18B20温度传感器 (1)1.1DS18B20的工作原理 (1)1.2DS18B20的使用方法 (3)第二章单片机AT89C51 (6)2.1AT89C51简介 (6)2.2AT89C51功能 (6)2.3AT89C51引脚 (6)第三章系统硬件电路设计 (9)3.1测温控制电路原理图 (9)3.2上电复位电路 (9)3.3时钟电路 (9)3.4数码管显示电路 (10)3.5温度报警电路 (11)第四章程序设计 (12)4.1DS18B20复位检测子程序流程图 (12)4.2温度转换子程序图 (12)4.3写DS18B20子程序图 (12)5.4读DS18B20子程序图 (13)4.5温度计算子程序图 (14)第五章调试与仿真 (14)第六章结论与体会 (16)参考文献 (17)附录： (18)答辩记录及评分表 (21)第一章 DS18B20温度传感器1.1 DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。
基于DS18B20的温度采集显示系统的设计_毕业设计论文
基于DS18B20的温度采集显示系统的设计目录1.引言 (1)1.1绪论 (1)1.2课程设计任务书 (1)2.设计方案 (4)3.硬件设计方案 (4)3.1最小系统的设计 (4)3.2LED发光报警电路 (6)3.3DS18B20的简介及在本次设计中的应用 (6)3.3.1 DS18B20的外部结构及管脚排列 (6)3.3.2 DS18B20的工作原理 (7)3.3.3 DS18B20的主要特性 (8)3.3.4 DS18B20的测温流程 (9)3.3.5 DS18B20与单片机的连接 (9)3.4报警温度的设置 (9)3.5数码管显示 (10)3.5.1数码管工作原理 (10)3.5.2数码管显示电路 (12)3.6硬件电路总体设计 (13)4.软件设计方案 (14)4.1主程序介绍 (14)4.1.1主程序流程图 (14)4.1.2主流程的C语言程序 (15)4.2部分子程序 (19)4.2.1 DS18B20复位子程序 (19)4.2.2 写DS18B20命令子程序 (21)4.2.3读温度子程序 (23)4.2.4计算温度子程序 (25)4.2.5显示扫描过程子程序 (26)5.基于DS18B20的温度采集显示系统的调试 (28)6.收获和体会 (30)7.参考文献 (31)1.引言1.1绪论随着科学技术的发展，温度的实时显示系统应用越来越广泛，比如空调遥控器上当前室温的显示，热水器温度的显示等等，同时温度的控制在各个领域也都有积极的意义。
采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标。
本文介绍了基于DS18B20的温度实时采集与显示系统的设计与实现。
设计中选取单片机AT89C51作为系统控制中心，数字温度传感器DS18B20作为单片机外部信号源，实现温度的实时采集。
并且用精度较好的数码管作为温度的实时显示模块。
利用单片机程序来完成对DS18B20与AT89C51的控制，最终实现温度的实时采集与显示。
基于DS18B20的温湿度采集系统设计
图 3 数据显示程序流程图 图 1 温湿度采集系统功能框图
4. 3 数据上传 数据上传是通过 RS- 485 总线完成的。单片机作为下 位机, 串口通过 RS485 接口芯片转换为 RS485 总线进行通信。 为了顺利完成数据上传, 建立了比较简单的通信协议。由于 下位机可能有多台, 所以应该对其进行区分。在信息传输过 程中可能存在干扰, 所以有必要在数据接收后对数据进行校 验。传输的信息可能是数据或命令, 因而有必要区分数据类 型。因此, 协议规定了数据传输格式: 下位机标识+ 数据类型 + 数据+ 数据校验。 ( 下转第 112 页)
[1] 命令的传输都是低位在先。
IAP( 在应用可编程) , 无需专用编程器, 可通过串口( P3. 0/ P3. 1) 直接下载用户程序。使用 STC90C52AD 单片机可以更方便 地开发应用系统。 2. 3 MAX485 简介 MAX485 接口芯片是 Maxim 公司的一种 RS- 485 接口芯 片, 是用于 RS- 485 通信的低功耗收发器, 每个器件中都具有 一个驱动器和一个接收器。采用单一电源+ 5V 工作, 额定电 流为 300 A, 采用半双工通讯方式。它具有转换 TTL 电平和
∃ 105 ∃
cn. Close Set cn= Nothing %>
4 结语
笔者基于 ASP 技术研究了网上电脑超市系统的设计。 系统的功能主要包括用户的注册、 登录、 商品的浏览、 查询、 定 单的生成、 定单的修改、 定单的删除、 网上支付方式等。根据 具体要求还可以对系统进一步细化, 并结合实际情况完成系 统的实现。
4 系统软件设计
温湿度采集系统需要完成以下任务: ( 1) 测量某一点的 空气温度和湿度; ( 2) 将测量显示出来; ( 3) 将测量值传送到上 位机。 4. 1 测量 某一点的空气温度和湿度由一组温度传感器测量。如 前所述, 其中干球温度即空气温度, 湿度由测得的干球温度和 湿球温度通过计算获得。测得某一时刻某一地点的空气温
基于DS18B20的温度采集系统设计
规划设计 Planning and design124基于DS18B20的温度采集系统设计魏慧竹(沈阳理工大学辽宁沈阳 110035)中图分类号：TU7 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2017）05-0124-011 DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。
DS18B20测温原理如图3所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。
由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。
DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。
该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。
所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。
而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。
数据和命令的传输都是低位在先。
2 AT89C52简介低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及AT89C52引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
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第11期2009年11月工矿自动化Industr y and Mine AutomationNo.11 Nov.2009文章编号:1671-251X(2009)11-0117-03基于组态王KingView 与DS18B20的温度采集系统的设计汪玉凤, 马晓峰(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛 125105)摘要:介绍了以单片机为核心、基于组态王与DS18B20的温度采集系统的设计方法,详细介绍了系统的硬件设计,研究了单片机和组态王KingView 及DS18B20通信协议,给出了系统程序流程及温度采集程序。
系统具有一定的推广应用价值。
关键词:温度采集系统;数字温度传感器;串行通信;温度显示;组态王KingView;DS18B20 中图分类号:TP212.11 文献标识码:B 收稿日期:2009-07-05作者简介:汪玉凤(1962-),女,河北唐山人,硕士,教授,主要从事电力系统自动化、电机与电器、智能仪表等方面的教学与科研工作,已发表文章数十篇。
E 2mail:lgdh@0 引言目前,传统的温度采集系统主要是采用单片机读取DS18B20的温度数据,然后再通过单片机与计算机通信,将数据传给上位人机接口软件。
通过手工或委托第三方编写的人机接口软件,可靠性差,与外界进行数据交换困难,升级和增加功能都受到严重限制。
组态软件的出现将用户从这些困难中解脱出来。
本文利用组态王KingV iew 与DS18B20设计了一种温度采集系统,由组态软件处理并显示采集到的数据,同时计算机将反馈信号送到单片机,为用户提供了良好的人机界面,实现了温度曲线实时显示、历史曲线查询及报警事件记录显示等功能。
1 DS18B20简介DS18B20是一种可编程的数字温度传感器,其内部主要由64位ROM 、温度传感器、温度报警触发器TH 和T L 组成,此外,还有存储器控制逻辑电路等。
DS18B20中包含有5条ROM 命令和6条随机存储器操作命令。
通过控制命令对DS18B20进行操作,主机必须先通过数据口给DS18B20发ROM 命令,然后发6个存储器命令中的1条命令去控制DS18B20的工作状态,完成温度的转换和数据的输出。
DS18B20的工作是靠单片机发给它的控制命令进行的,它和单片机之间在工作过程中的协议主要有初始化、ROM 存储器操作命令、RAM 存储器操作命令等。
2 系统硬件设计该温度采集系统硬件部分以AT89S52单片机为核心,主要外围硬件由2个部分组成,即DS18B20与A T89S52温度测量模块和上位机(PC)与AT 89S52间的串行通信模块,如图1所示。
图1 温度采集系统硬件组成图2.1 DS18B20与AT89S52温度测量模块DS18B20为单总线数字接口器件,它与AT 89S52的硬件接口十分简单,只占用AT 89S52的一个双向I/O 口,采用单总线进行数据通信。
DS18B20器件有寄生电源和外部单独电源2种供电方式,本系统采用单独电源供电方式,V CC 引脚直接与外部+5V 电源连接。
DS18B20在空闲时,其DQ 脚由上拉电阻置为高电平,该引脚占用AT 89S52的P2.6口。
2.2 上位机与AT89S52间的串行通信模块MAX232是包含2路接收器和驱动器的IC 芯片,适用于各种通信接口。
MAX232芯片内部有一个电源电压变换器,可以将输入的+5V 电源电压变换成为RS232C 输出电平所需要的+10V 或-10V 电压。
所以,采用该芯片接口的串行通信系统只需要单一的+5V 电源就可以了。
故本模块采用MAX232作为AT 89S52与上位机间的通信接口。
3 系统软件设计温度采集系统软件主要包括DS18B20温度采集程序、单片机与组态王的通信程序2个部分。
实现组态王对温度采集的编程关键是严格执行组态王与单片机的通信协议,因此,在软件设计部分采用串口调试助手模拟单片机对组态王的通信协议进行了深入的研究。
系统软件采用C 语言编程,用KeilC51编译。
系统主程序流程如图2所示。
主程序在进行系统初化(包括和通信设置初始化、DS18B20初始化)以后,进入DS18B20温度采集部分,在温度采集程序中先关串口中断,此时单片机不响应组态王发来的任何询问,待温度采集完成后再开串口中断,此时单片机可以响应组态王发送的请求并按照协议开始传送数据,组态王可以实时地显示DS18B20采集到的温度。
需要注意的是在程序调试过程中对组态王通信超时参数的设置须经反复仔细调整,以找到合适的延时时间和适应不同的实时要求。
图2 系统主程序流程图3.1 DS18B20温度采集程序DS18B20采用单总线数据传输方式,实现温度采集的编程关键是严格执行单总线协议。
根据DS18B20的通信协议,单片机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤:(1)每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,即由单片机按照时序要求发送一个复位脉冲,DS18B20送出存在脉冲;(2)复位成功后发送1条写ROM 指令;(3)发送存储器操作指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。
对DS18B20的读写操作包括读ROM 命令和存储器操作命令。
由于篇幅有限,这里只提供温度测量模块部分程序及流程图,如图3所示。
图3 DS18B20温度采集程序流程图3.2 采用串口调试助手研究组态王与单片机的通信协议通信参数包括数据位、停止位、波特率、校验方式,该通信参数由单片机决定,组态王中的设定和单片机一致即可。
组态王提供的与单片机的通信协议可以支持H EX 型和ASCII 型,其中H EX 型效率较高,下面简要介绍H EX 型单片机通信协议,并采用串口调试助手模拟单片机对H EX 型单片机通信协议进行研究。
(1)通信协议说明所有数据均为16进制数。
ENQ H 05请求帧的开始ACK H 06确认应答帧开始NAK H 15否认应答帧开始EOT H 04请求帧的结束ETXH 03应答帧的结束(2)数据传输格式格式1:组态王发送地址请求格式ENQStaEOTCR C格式2:单片机应答地址格式ACKStaETXCR C格式3:组态王读数据请求格式ENQ R DataType Data Addr Data Num EOT格式4:单片机应答读数据格式(正确)ACKDataLongData ,ETX CRC格式5:单片机应答读数据格式(错误)NAKEr ror CodeETXCR CDataType 数据类型1表示字节;DataNum 要读取的数据的数量;DataAddr 为数据偏移地址2B;#118#工矿自动化2009年11月Data实际传输的数据低字节在前、高字节在后;DataLong返回Data的字节数,2B,低字节在前,高字节在后;CRC为从第一个字节至CRC前的所有字节的异或。
(3)组态王从单片机读数据时序组态王单片机第一步:格式1第二步:格式2第三步:格式3第四步:格式4或格式5第五步:如果第四步单片机执行格式4,结束。
否则,执行格式1。
第六步:格式2第七步:格式3第八步:格式4或格式5采用串口调试助手SComAssistant模拟单片机,对组态王通信协议进行研究:运行组态王,SC助手接收到05010400,如果SC什么都不发送,则不断接收到05010400的字串。
对照组态王的协议,05即格式1中的ENQ,01是设备地址Sta,04为EOT,对十六进制数05、00、04做CRC,结果为00。
可看出,SC收到的是格式1数据。
假设组态王要进行读数据,当下位机即单片机接收到05010400的字串后应当回答06010305(根据传输格式2),结果发现串口助手收到0552010000010453。
对照协议,正是组态王读数据的第二帧,即格式3。
如图4所示。
单片机按照这个思路编程,与组态王通信,可以正确地收发到数据。
3.3单片机与组态王的通信程序设计单片机与组态王的通信协议处理程序包括2个部分:组态王从单片机读取温度值的处理;单片机对组态王查询命令进行应答处理。
需要注意的是,通信数据格式为9位,组态王发送地址请求格式中bit8为1,其它传输格式中bit8为0。
单片机工作在多机通信位方式下,平时单片机的SM2为1,接收组态王发送来的地址请求,当检测到组态王对自己图4串口助手SComAssistant的设置界面的地址请求后,置SM2为0,此时可进行温度值处理和通信,通信结束后置SM2为1,等待下一次组态王的地址请求。
4结语本文介绍的温度采集系统以单片机为核心,基于组态王软件和数字温度传感器DS18B20进行温度显示与测量。
由组态软件处理并显示采集到的数据,同时计算机将反馈信号送到单片机,为用户提供了良好的人机界面,实现了温度曲线实时显示、历史曲线的查询及报警事件的记录显示等功能。
该系统已在实际项目中得到了应用,可以实现温度的实时采集、显示等功能,实现简单、可靠性高,是一种较理想的智能化控制系统,具有一定的推广应用价值。
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