采用STC89C52单片机进行实时温度控制系统的软硬件的设计
引言
温度是日常生活中非常重要的物理量， 其测量包括接触式和非接触式两种，前者需要感温元件与被测物体接触， 会产生滞后现象， 后者则是通过接收被测介质发出的辐射来实现的。实时温度控制系统运用数字温度传感器ds18b20 采集温度，单片机作为主控芯片来对温度值进行处理， 控制和传输， 通过蜂鸣器实现报警功能，运用vb 编程制作上位机管理软件。整个系统设计结构简单，连接方便，易于管理，可以应用于人不宜或者不易接触的地方， 达到自动读取环境温度， 并具有报警功能，节省人力和物力。
2 系统基本原理
系统结构框图如图1 所示， 数字温度传感器ds18b20 将待测介质温度值传递给单片机，单片机对温度值进行处理，当温度超出所设范围（本系统所设温度极限为31℃）则通过报警电路实现报警。通过rs232 串口实现pc 机与单片机的通信，单片机将采集到的温度值传递给pc 机。
图1 系统结构框图
通过使用vi sual bas ic 中的通信控件mscomm（microsoft communication control），可以在windows环境下轻松实现串口数据交换，mscomm 是microsoft提供的简化windows 下串行通信编程的activex 控件，通过对此控件的属性和事件进行编程，可以方便地发送和接收数据。利用mscomm 控件制作上位机软件，可以实时显示环境温度值和提示信息。
3 硬件设计
3.1 单片机控制设计
本设计采用stc 公司的stc89c52 单片机作为主要控制芯片，此单片机具有4 组8 位i /o 口（dip-40 封装） ,3 个16 位定时/ 计数器，8 个中断源，8kb flash 程序存储器，512byte 片内ram 数据存储器，一个全双工串行通信接口。stc 单片机性价比高，功能多，抗干扰能力很强， 串口编程很方便， 保密性很强。
图2 单片机控制电路idan;lai 电路
采用数字温度传感器ds 1 8b2 0 测量环境温度，ds18b20 是美国dallas 公司生产的单线数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点， 可以直接将温度值转换为串行数字信号供处理器处理， 特别适合多点温度测控系统，每片ds18b20 都有惟一的产品号并可存入其rom 中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个ds18b20 芯片。从ds18b20 读出或写入ds18b20信息仅需要一根端口线， 其读写及温度变换功率于数据总线，该总线本身也可以将所挂接的ds18b20供电，而无需额外电源。ds18b20 能提供9 位温度读数， 它无需任何外围器件即可方便地构成温度检测系统。如图2 所示，只需将ds18b20 的第4 脚（dq）和单片机的一个i /o 口（p2.2）相连，另外还需接一个上拉电阻即可。单片机通过其i/o 口获得温度值，很方便地进行处理， 传输和控制。
报警电路采用蜂鸣器作为报警器件， 如图2 所示，只需很少的器件，就能实现单片机与蜂鸣器的连接。当与蜂鸣器所连单片机的i /o 口输出低电平时，蜂鸣器则能发出声音，系统设计中，当温度超过31℃时，蜂鸣器则发出声音， 实现报警功能。
3.2 单片机与pc机接口设计
单片机要和pc 机实现串口通信，需要进行电平转换， 因为单片机使用的是ttl 电平， 而pc 机串口使用的是rs232 电平。运用maxim 公司生产的max232芯片实现ttl 电平和rs232 电平转换，如图3 所示，通过其第11 脚和第12 脚分别与单片机的第11 脚和第10脚连接， 通过第13 脚， 第14 脚分别与pc 机串口的第2脚，第3 脚进行连接，就能实现单片机和pc 机的电平转换、连接、和通信。单片机与pc 机接口电路原理图如图3 所示。
图3 单片机与pc 机串口通信接口电路
4 软件设计
系统单片机程序采用c51 进行编程， 主要完成对ds18b20 的调用中断管理、测量温度值的计算以及单片机与p c 机的串口通信。上位机软件采用v bmscomm 控件制作，由于c51 程序较长，此处只介绍上位机软件编写程序，vb 程序如下：
pr ivate sub form_load（ ） ' . . . . . . . . 初始化设置
mscomm1.commport = 1 '……使用com1 口
mscomm1.sett ings = 9600,n,8,1 '. 设置通讯参数
mscomm1.inbuffersize = 4 ' 设置接收寄存器等待读取的字符数为4
mscomm1.rthre shold = 0 ' 初始化为不产生oncomm 事件
mscomm1.por topen = true ' .打开串口
mscomm1.inputlen = 4 ' 设置并返回input 属性从接收缓冲区读取的字符数为4
mscomm1.inputmode = cominputmodetext ' 设置接收方式为文本方式
me.caption = 实时温度控制系统 ' 设置标题为 实时温度控制系统
end sub
pr ivate sub command1_cl ick（ ） '. .自动读取按钮
time r1.enabl e d = true ' . . . . . . . .开启定时器
mscomm 1 . rt h r e s h o l d = 1 ' . . . . . . . . 开启oncomm 事件触发
end sub
pr ivate sub command2_cl ick（ ） '. .清空内容按钮
time r1.ena bl ed = fal se ' . . . . . . . . 关闭定时器
mscomm1.rthre shol d = 0 ' . . . . . . . .停止产生oncomm 事件
sh a p e 1 . fi l lco l or = rgb（ 2 5 5 , 2 5 5 , 2 5 5 ）
' . . . . . . . . 设置信号指示灯的颜色为白色
te xt 1. te x t = ' . . . . . . . .清空文本框1 的内容
te xt 2. te x t = ' . . . . . . . .清空文本框2 的内容
te xt 3. te x t = ' . . . . . . . .清空文本框3 的内容
end sub
pr ivate sub command3_cl ick（ ） '. .关闭窗口按钮
unl o a d me ' . . . . . . . . 卸载窗体
end sub
pr ivate sub mscomm1_oncomm（ ） '. . . . . .事件触发
dim rec as st ring
select case mscomm1.commevent
case comevreceive
rec = mscomm1. input
text3.te xt = r ec
myresul t = （text3.text < 31）
' . . . . . . . . 判断当前温度是否达到3 1 ℃
i f myresul t = false then ' . . . .达到31℃
shape1.fi l lcolor = rgb（255,0 , 0 ） ' . . . . . . . . 信号灯为红色
te x t 1 . te x t = 产生报警' . . . . . . . . 同时信息提示显示 产生报警
el se ' . . . . . . . . 未达到31 ℃
shape 1.fi l lcolor = rgb（0,1 2 8 , 0 ） ' . . . . . . . . 信号灯为绿色
te x t 1 . te x t = 温度正常' . . . . . . . . 同时信息提示显示 温度正常
end i f
te xt3.te xt =
te xt3.text = re c + ℃
mscomm1. inbuffercount = 0 ' 清空接收缓冲区
end select
end sub
private sub timer1_timer（）
te x t 2 . te x t = now ' . . . . . . . . 设置定时器产生时钟， 显示当前时间
end sub
5 系统调试
系统实现功能包括，通过下位机（单片机）将ds18b20所测温度值实时传输给上位机（pc 机），通过上位机（pc 机）监控环境温度，并具有报警功能。
1.在上位机软件中点击自动读取按钮实现自动读取当前时间， 温度值。当正常温度情况下， 信号指示灯为绿色， 同时信息提示为温度正常。
2.当温度达到所设温度极限时（本系统所设温度极限为31℃） ,信号灯变为红色，信息提示为产生报警,同时硬件部分的蜂鸣器会报警， 如图4 所示为产生报警时上位机显示部分。
图4 产生报警时上位机显示部分
6 结束语
运用能直接得到数字信号的温度传感器ds18b20采集温度，将温度值通过单片机i /o 口传递给单片机进行处理， 传输和控制， 当温度值达到所设温度极限时产生报警，通过串口数据线实现下位机（单片机）与上位机（pc 机）通信，并运用vb mscomm 控件制作上位机软件，达到实时显示环境温度和提示信息。系统设计连接简单， 实现容易， 使用方便。
港股五菱汽车午后持续拉升，现涨超50％
退役后的动力蓄电池去了哪里
台积电将于2020年为比特大陆和嘉楠耘智生产5nm ASIC
基于AT89C51单片机的智能台灯设计
皮线缆寿命期限受哪些影响
采用STC89C52单片机进行实时温度控制系统的软硬件的设计
ab类功放有什么特点
大联大世平基于TI的车用显示屏参考设计 用于汽车信息娱乐应用
基于FSK的感应通信系统设计
用ctgθ－R图象方法确定正切检流计内阻的实验原理
谁能在区块链时代独领风骚
美高森美瞄准工业和汽车市场推出新型SiC MOSFET和SiC SBD产品，继续在碳化硅解决方案领域保持领先地位
芝识课堂分立半导体—电路中的光学器件（下）
毫米波传感器实现边缘智能的基本原理解析
凉山州喜德县重点工程项目进入全面复工开建阶段 未来将确保西河风电项目如期建成
日本半导体制造商瑞萨电子发布涨价通知
寻线仪KE301-KE801系列产品介绍
大神狂爆料：华为p10、lgg6高清图来袭
旷视的“程序员”在中国开源中扮演了怎样的角色？
应用于智能建筑管理系统的传感器技术介绍
温度是日常生活中非常重要的物理量， 其测量包括接触式和非接触式两种，前者需要感温元件与被测物体接触， 会产生滞后现象， 后者则是通过接收被测介质发出的辐射来实现的。实时温度控制系统运用数字温度传感器ds18b20 采集温度，单片机作为主控芯片来对温度值进行处理， 控制和传输， 通过蜂鸣器实现报警功能，运用vb 编程制作上位机管理软件。整个系统设计结构简单，连接方便，易于管理，可以应用于人不宜或者不易接触的地方， 达到自动读取环境温度， 并具有报警功能，节省人力和物力。
2 系统基本原理
系统结构框图如图1 所示， 数字温度传感器ds18b20 将待测介质温度值传递给单片机，单片机对温度值进行处理，当温度超出所设范围（本系统所设温度极限为31℃）则通过报警电路实现报警。通过rs232 串口实现pc 机与单片机的通信，单片机将采集到的温度值传递给pc 机。
图1 系统结构框图
通过使用vi sual bas ic 中的通信控件mscomm（microsoft communication control），可以在windows环境下轻松实现串口数据交换，mscomm 是microsoft提供的简化windows 下串行通信编程的activex 控件，通过对此控件的属性和事件进行编程，可以方便地发送和接收数据。利用mscomm 控件制作上位机软件，可以实时显示环境温度值和提示信息。
3 硬件设计
3.1 单片机控制设计
本设计采用stc 公司的stc89c52 单片机作为主要控制芯片，此单片机具有4 组8 位i /o 口（dip-40 封装） ,3 个16 位定时/ 计数器，8 个中断源，8kb flash 程序存储器，512byte 片内ram 数据存储器，一个全双工串行通信接口。stc 单片机性价比高，功能多，抗干扰能力很强， 串口编程很方便， 保密性很强。
图2 单片机控制电路idan;lai 电路
采用数字温度传感器ds 1 8b2 0 测量环境温度，ds18b20 是美国dallas 公司生产的单线数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点， 可以直接将温度值转换为串行数字信号供处理器处理， 特别适合多点温度测控系统，每片ds18b20 都有惟一的产品号并可存入其rom 中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个ds18b20 芯片。从ds18b20 读出或写入ds18b20信息仅需要一根端口线， 其读写及温度变换功率于数据总线，该总线本身也可以将所挂接的ds18b20供电，而无需额外电源。ds18b20 能提供9 位温度读数， 它无需任何外围器件即可方便地构成温度检测系统。如图2 所示，只需将ds18b20 的第4 脚（dq）和单片机的一个i /o 口（p2.2）相连，另外还需接一个上拉电阻即可。单片机通过其i/o 口获得温度值，很方便地进行处理， 传输和控制。
报警电路采用蜂鸣器作为报警器件， 如图2 所示，只需很少的器件，就能实现单片机与蜂鸣器的连接。当与蜂鸣器所连单片机的i /o 口输出低电平时，蜂鸣器则能发出声音，系统设计中，当温度超过31℃时，蜂鸣器则发出声音， 实现报警功能。
3.2 单片机与pc机接口设计
单片机要和pc 机实现串口通信，需要进行电平转换， 因为单片机使用的是ttl 电平， 而pc 机串口使用的是rs232 电平。运用maxim 公司生产的max232芯片实现ttl 电平和rs232 电平转换，如图3 所示，通过其第11 脚和第12 脚分别与单片机的第11 脚和第10脚连接， 通过第13 脚， 第14 脚分别与pc 机串口的第2脚，第3 脚进行连接，就能实现单片机和pc 机的电平转换、连接、和通信。单片机与pc 机接口电路原理图如图3 所示。
图3 单片机与pc 机串口通信接口电路
4 软件设计
系统单片机程序采用c51 进行编程， 主要完成对ds18b20 的调用中断管理、测量温度值的计算以及单片机与p c 机的串口通信。上位机软件采用v bmscomm 控件制作，由于c51 程序较长，此处只介绍上位机软件编写程序，vb 程序如下：
pr ivate sub form_load（ ） ' . . . . . . . . 初始化设置
mscomm1.commport = 1 '……使用com1 口
mscomm1.sett ings = 9600,n,8,1 '. 设置通讯参数
mscomm1.inbuffersize = 4 ' 设置接收寄存器等待读取的字符数为4
mscomm1.rthre shold = 0 ' 初始化为不产生oncomm 事件
mscomm1.por topen = true ' .打开串口
mscomm1.inputlen = 4 ' 设置并返回input 属性从接收缓冲区读取的字符数为4
mscomm1.inputmode = cominputmodetext ' 设置接收方式为文本方式
me.caption = 实时温度控制系统 ' 设置标题为 实时温度控制系统
end sub
pr ivate sub command1_cl ick（ ） '. .自动读取按钮
time r1.enabl e d = true ' . . . . . . . .开启定时器
mscomm 1 . rt h r e s h o l d = 1 ' . . . . . . . . 开启oncomm 事件触发
end sub
pr ivate sub command2_cl ick（ ） '. .清空内容按钮
time r1.ena bl ed = fal se ' . . . . . . . . 关闭定时器
mscomm1.rthre shol d = 0 ' . . . . . . . .停止产生oncomm 事件
sh a p e 1 . fi l lco l or = rgb（ 2 5 5 , 2 5 5 , 2 5 5 ）
' . . . . . . . . 设置信号指示灯的颜色为白色
te xt 1. te x t = ' . . . . . . . .清空文本框1 的内容
te xt 2. te x t = ' . . . . . . . .清空文本框2 的内容
te xt 3. te x t = ' . . . . . . . .清空文本框3 的内容
end sub
pr ivate sub command3_cl ick（ ） '. .关闭窗口按钮
unl o a d me ' . . . . . . . . 卸载窗体
end sub
pr ivate sub mscomm1_oncomm（ ） '. . . . . .事件触发
dim rec as st ring
select case mscomm1.commevent
case comevreceive
rec = mscomm1. input
text3.te xt = r ec
myresul t = （text3.text < 31）
' . . . . . . . . 判断当前温度是否达到3 1 ℃
i f myresul t = false then ' . . . .达到31℃
shape1.fi l lcolor = rgb（255,0 , 0 ） ' . . . . . . . . 信号灯为红色
te x t 1 . te x t = 产生报警' . . . . . . . . 同时信息提示显示 产生报警
el se ' . . . . . . . . 未达到31 ℃
shape 1.fi l lcolor = rgb（0,1 2 8 , 0 ） ' . . . . . . . . 信号灯为绿色
te x t 1 . te x t = 温度正常' . . . . . . . . 同时信息提示显示 温度正常
end i f
te xt3.te xt =
te xt3.text = re c + ℃
mscomm1. inbuffercount = 0 ' 清空接收缓冲区
end select
end sub
private sub timer1_timer（）
te x t 2 . te x t = now ' . . . . . . . . 设置定时器产生时钟， 显示当前时间
end sub
5 系统调试
系统实现功能包括，通过下位机（单片机）将ds18b20所测温度值实时传输给上位机（pc 机），通过上位机（pc 机）监控环境温度，并具有报警功能。
1.在上位机软件中点击自动读取按钮实现自动读取当前时间， 温度值。当正常温度情况下， 信号指示灯为绿色， 同时信息提示为温度正常。
2.当温度达到所设温度极限时（本系统所设温度极限为31℃） ,信号灯变为红色，信息提示为产生报警,同时硬件部分的蜂鸣器会报警， 如图4 所示为产生报警时上位机显示部分。
图4 产生报警时上位机显示部分
6 结束语
运用能直接得到数字信号的温度传感器ds18b20采集温度，将温度值通过单片机i /o 口传递给单片机进行处理， 传输和控制， 当温度值达到所设温度极限时产生报警，通过串口数据线实现下位机（单片机）与上位机（pc 机）通信，并运用vb mscomm 控件制作上位机软件，达到实时显示环境温度和提示信息。系统设计连接简单， 实现容易， 使用方便。
港股五菱汽车午后持续拉升，现涨超50％
退役后的动力蓄电池去了哪里
台积电将于2020年为比特大陆和嘉楠耘智生产5nm ASIC
基于AT89C51单片机的智能台灯设计
皮线缆寿命期限受哪些影响
采用STC89C52单片机进行实时温度控制系统的软硬件的设计
ab类功放有什么特点
大联大世平基于TI的车用显示屏参考设计 用于汽车信息娱乐应用
基于FSK的感应通信系统设计
用ctgθ－R图象方法确定正切检流计内阻的实验原理
谁能在区块链时代独领风骚
美高森美瞄准工业和汽车市场推出新型SiC MOSFET和SiC SBD产品，继续在碳化硅解决方案领域保持领先地位
芝识课堂分立半导体—电路中的光学器件（下）
毫米波传感器实现边缘智能的基本原理解析
凉山州喜德县重点工程项目进入全面复工开建阶段 未来将确保西河风电项目如期建成
日本半导体制造商瑞萨电子发布涨价通知
寻线仪KE301-KE801系列产品介绍
大神狂爆料：华为p10、lgg6高清图来袭
旷视的“程序员”在中国开源中扮演了怎样的角色？
应用于智能建筑管理系统的传感器技术介绍