基于单片机和PC串口通信的测温系统

　　温度是工业控制中主要的被控参数之一，在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。传统方法多以热电阻和热电偶等为温度传感元件，而这种模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过A/D 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构比较复杂、抗干扰性差、布线麻烦以及成本高等缺点。

　　针对上述问题，该设计提出了基于Dallas 半导体公司的数字式温度传感器DS18B20[1-2]和ATMEL 公司AT89S52 单片机构成的温度测量系统，并可通过串口连接在PC 系统上进行实时显示，该系统安装简易，可靠性高，适用于恶劣环境的现场温度测量。

　　1 系统构成

　　测温系统由微控制器、温度采集、串口通信、LCD 显示和上位机显示等几部分组成，如图1 所示。

图1 系统组成

　　数据采集流程为：单片机 AT89S52 获取温度传感器DS18B20 采集的温度值，经处理后传输给LCD1602 现实，并且通过串口通信上传给上位机，供上位机显示。

　　1.1 DS18B20 数字式温度传感器

　　DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司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读取9～12 位数字温度值。DS18B20 的性能特点如下：

　　①适应电压范围更宽(3.0～5.5 V)，在寄生电源方式下可由数据线供电;

　　②独特的单线接口方式。与微处理器连接时仅需要一条线即可实现双向通讯;

　　③DS18B20 支持多点组网功能;

　　④DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在一只形如三极管的集成电路内;

　　⑤温范围-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃;

　　⑥可编程的分辨率为9～12 位，对应的分辨率分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.062 5℃，可实现高精度测温;

　　⑦转换时间为93.75 ms(9 位)和750 ms(12 位)，对于一般的实时测温系统已经足够了;

　　⑧测量结果直接输出数字温度信号，以丹总线串行传送给CPU，同时可传送CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力;

　　⑨负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

　　1.2 RS_232 串口通信标准

　　RS_232C 是美国电子工业协会(EIA)制定的异步串行通信中应用最广的标准总线。该标准适用于数据传输速率在0~20Kbps 范围内的通信，已成为数据终端设备DTE 与计算机和数据通信设备DCE 的接口标准，是PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。其工作电平规定如下：对于数据(逻辑“1”的电平低于-3V;逻辑“0”的电平高于+3V)。对于控制信号(“信号有效”的电平高于+3V，“信号无效”的电平低于-3V)。在实际工作中应保证电平在±(3～15)V。其串行口的9 根针脚功能有其固定的定义。该设计中，只要用RXD 和TXD 两条数据线即可。