本文的温度测控系统是对温度测量和控制的结合。下面将根据温度测控系统的特点和功能具体介绍温度测控系统的硬件和软件的总体设计方案。最后对方案的技术可行性进行了论证分析。
一、硬件总体方案设计
本文以DS18B20为传感器、AT89S51单片机为控制核心组成的接口电路图如图1所示。用2只DS18B20同时测量2路温度 (视实际需要还可扩展通道数) 。
该方案主要包括以下几大部分:
(一) 单片机最小系统
单片机最小系统包括单片机芯片, 时钟电路和复位电路。时钟电路用于产生单片机工作时所必须的时钟信号。AT89S51单片机的内部电路在时钟信号控制下, 严格地按时序执行指令进行工作;复位操作是单片机的初始化操作, 只需给单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就可以使单片机复位。
(二) 测温部分
本部分采用DS18B20和AT89S51单片机的单总线结构, 主CPU经过单线接口访问DS18B20的主要工作流程为:对DS18B20进行初始化, ROM操作命令, 温度转换和温度读取, 数据处理等操作命令。主CPU对ROM操作完毕, 即发出控制操作命令, 使DS18B20完成温度测量并将测量结果存入高速暂存器中, 然后读出此结果。
(三) 控制电路部分
该部分通过单片机的IO口输出的高低电平来控制加热电阻的通断, 当IO口输出低电平时, 加热电阻通电, 周围的温度缓慢升高, DS18B20测得的温度值也升高;当IO口输出高电平时, 加热电路断开, 温度回落。
(四) 电平转换与串口通信部分
由于单片机的TTL电平与计算机要求的232电平并不兼容, 故使用MAX232芯片对电平进行转换, 转换后的电平通过串口与计算机进行串口通信。
二、软件总体方案设计
当单片机上电后, 开始对整个下位机系统初始化, 设置定时器和串口工作方式。然后单片机便总是处于等待状态, 直到上位机发送控制指令给单片机后, 单片机进入接受命令程序。上位机发给单片机的第一个指令是06H, 这条指令的作用是测试串口通信。当单片机接收到数据后便回复数据FF, 若上位机接收的数据为FF时, 则表明串口通信成功, 之后单片机又处于等待状态。上位机发送的测温命令为05, 当单片机接收到该指令后, 温度传感器开始进行测温, 并且数据开始实时上传。在整个测量过程中, 上位机对下位机发送温度控制的命令, 设定一个温度值, 下位机接收到该指令后, 将温度传感器内存单元中的数据与该指令进行比较, 若不相等, 便进入温度控制部分。
三、系统方案可行性分析
系统的硬件电路简单, 易于制作, 价格低廉, 硬件的实现具有可行性。由于设计中着重考虑了硬件电路的简单性, 故尽可能做到了减少硬件电路的复杂性, 节省线路板的空间, 达到了硬件电路优化设计效果。
系统软件采用了应用广泛的汇编语言编写和模块化设计思想, 程序可读性强, 便于系统的改进和升级, 灵活性和适应性强。
通过以上的分析可以知道, 本次设计所采用的软件和硬件条件都趋于合理, 系统的实现是可行的。
摘要：地震科研工作者在井下布置地震仪器测量数据的时候, 精密的地震仪器受井下温度的影响非常大, 常常因为温度导致测量数据的不稳定性。因此, 本文以51单片机为处理核心, 采用DS18B20温度传感器来对温度进行测量, 通过RS232串口实现PC机和单片机的数据通信, 进而实现实时测温和温控的功能。此系统具有测温电路简单、连接方便、转换速度快、为上位机监控部分可实时传送温度信号、控制精度高等优点, 因此, 具有较广泛的应用前景。
关键词：温度,单片机,控制
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