基于PC 机与单片机分布式温度采集系统的设计

李刚丽 丽水学院工学院 浙江丽水 323000

【文章摘要】

科学技术的普及已经成为了时代发展的必经之路，随着时间不断流逝，各种高科技技术也不断的出现在人们的生活中。分布式温度采集系统就是一种基于目前科技发展产生的新型设计，对于该设计的主要内容还需要进行详细的分析，本文针对PC机与该系统的结合进行了整体设计分析，并且针对该系统的稳定性进行了讨论。

【关键词】

单片机；温度采集；串口通信；DS18B20

0 前言

在通常情况下用于测量的相关系统中，计算机接口和传感器之间通过很多导线产生联系，而在进行相关数据的传输过程中，传感器的个数也会对传输质量产生影响。在具体操作过程中，如果对一定空间内的不同位置进行温度测定，就必然会产生非常多的器材连线，而导线过多也会造成一系列的器材架构困难，同时也影响了测量工作的正常进行。为了能够有效的改善这一现状，就引入了总线结构数字式传感器，通过配合PC 机和单片机进行相关的工作，能够实现远程数据交互，这种系统能够检测200 路以上的测量信号，所以对于解决由于接线过多引起的测量问题有很好的帮助。

1 分布式温度采集系统的设计

通常情况下，应用于数字传感器中的技术一般只采用一根连线连接PC 机和单片机，目前出现的一种国外技术与当下普遍应用的技术有一定区别。这种温度传感器可以直接进行温度的采集并且能够得到相关结果，而且在进行温度的读取时可以根据不同的需要进行读数编制，在短时间内也可以变换一些温度测量的具体位数，测量温度时的灵敏度从0.5 摄氏度到0.0625 摄氏度不等，因为计算机串口需要进行远距离数据交互，所以该系统在设计时使用了RS232 接口，有效的增加了温度测量时的可测距离，将有效的测试距离从十五米增大到了一千米。在串口通信中，通过从机将测试的内容传达至主机中，然后计算机再通过一定程序将测试出的数据进行采集和总结，通过这种方式可以进行相应的测试工序。

2 具体电路设计介绍

2.1 用于温度测量的电路设计

目前广泛用于温度测量方面的传感器是DS18B20 传感器，这种传感器通过三个部分构成，其中包括显示模块、83C2051、和该型号的温度传感器。其能够测量零下五十五摄氏度至梁上一百二十五摄氏度的温度范围，而且精准度为0.5 摄氏度，并且其具有较快的反应速度，反应速度范围小于500 微秒。相关人员通过一些研究发现，对该系统实行内部暂存的相应处理方法可以使DS18B20增强硬件特征，具体表现为增加其分辨率，其分辨率甚至扩大至0.01 摄氏度到0.1摄氏度。通过一系列的科学计算可以得出相关测量结果，在具体操作时会用到BEH指令。在实际测量和计算时使用到的公式为：T 实际=（T 整数-0.25）+（M 每度-M剩余）/M 每度，通过该公式可以对需要的实际温度进行较为准确的计算。

2.2 串口通信的电路设计

作为该设计中重中之重的组成内容，通信电路的作用非常重要，其主要用于对测量数据的上传和各种信息间的交互。其中的AT89C2051 的作用更为重要，其要担负起具体的连接作用，还要将具体的信息进行传递，但是在进行操作过程时还存在一系列问题，就是该单片机仅具备单个通信口，不能该满足正常的测试需要，所以就应该在现有的基础上对该单片机进行接口的增加，但是在实行起来会造成比较复杂的电路，而且也在一定程度上增加了相关软件的使用成本。

3 系统软件设计

在进行DS18B20 设计时应该注意加强设计的时序性，对其进行相关操作时应该注意严格按照相关步骤进行，在进行程序读写时，应该按照低位优先的方式执行。系统软件中主程序的职能为定时进行温度的测量，时长为1 秒种，另外主程序还负责处理该系统测量出的温度相关数据。作为89C2051 中一部分的SCON 寄存器可以通过相关调节能够产生多种运行形式。

对VB 软件设置也需要进行一系列的实际研究，本设计基于VB6.0 进行编程，该环境中的MSComm 空间提供了一系列规范的方法、函数等，让使用者可以在不了解具体实现过程的情况相进行串口通信的执行，这也在一定程度上提高了串口通信的效率，而且该控件还同时具备了信息数据接收能力，这种优势也为该系统在进行信息处理时提供了便利。在进行具体的程序设计时应该对具体情况进行研究分析时，需要注意一下几点：①在进行指令的发送时，应该及时的进行接收等待时长的设定，并且设定相关程序对下一步的程序进行判断，传达的指令以二进制数或者文本格式存在，如果需要进行特殊格式的指令发送，则需要对具体情况进行具体分析。②接收数据通过一些特定的接收函数完成，而且接收的开始时间是由定时器决定的，通过对一些特殊符号进行规定来确定具体的具体的接收指令。③在该系统的设计中Timer 空间的主要功能是进行数据发送及接收的控制，通过对该控件进行相关的设定，可以帮助实现多个单片机与PC 机的交互，而且可以根据事先规定好的单片机型号接收相应的数据信息。④ VB程序通过一些相关设定后可以自行产生一些自动访问的过程。

4 结语

通过一系列的测定可以确定该系统对温度测量的精准度可以控制在正负0.1摄氏度，这种系统也为很多工业生产提供了一定的帮助。在科学技术如此发达的今天，人们的生产生活已经逐渐离不开高科技的辅助，在分布式温度采集系统的设计中，应该通过仔细的研究进行相关问题的设计，并且在设计具体方面时要有相当的精准度。就该设计而言，在系统软件设计时就应该考虑到各种控件在应用时的注意事项，相信在研究人员严谨的工作态度下，分布式温度采集系统等专业领域的研究一定会日趋完善。

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