基于51单片机与PC机的远程温度监控系统方案.doc

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1.本文设计的一种温度控制系统，用STC89C52单片机作为温控器，选用DS18B20数字温度传感器，可任意设置上下限报警温度，采用数码管实时显示温度，通过串口利用单片机与上位机的通信，对库房温度采集并进行控制。

4.2.具体容与要求
容与要求：
研究基于单片机的远程温度监控系统，可以在PC机端实时监控系统温度，并根据当前的温度值对单片机系统进行控制。利用VB/VC/DELPHI编制PC示例程序。
主要技术指标：
（1）、温度测量围0-70℃；
（2）、可以设置温度报警的上、下限；
（3）、提供PC机通讯接口；
（4）、PC机软件实现对温度数据分析、统计和处理；
(5)远程传输距离为1KM

4.3、系统总体方案设计
4.3.1、设计方案论证
方案一
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，其中还涉与到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。
方案二
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
4.3.2、系统总体构成图如下：
89C52
MAX232电平转换
PC机
键盘电路
DS18B20温度传感器
数码管显示
蜂鸣器报警
晶振电路
下限LED灯
上限LED灯

4.3.3、硬件设计：
控制部分的选择较多，但是作为温度计，在成本上最合适的是单片机，对于题目要求的控制能力也能胜任，利用STC89S52自身强大的功能和优异的可扩展性，配上电路实验箱、四位一体数码管和按键等少量外围电路，就能搭建合适本次实验的小系统。从而大大缩短设计流程，把设计的重点放在温度探测单元，串行通信协议两个部分。
现在PC机提供的COM1、Com2是采用RS-232接口标准的。而RS-232是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平来表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机借口或终端的TTL器件（如单片机）连接，必须在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换，变换电路选用有仪器公司（TL）推出的一款兼容RS-232标准的芯片MAX232.该器件包含2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平转换成5VTTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。
4.3.4、软件设计
①单片机软件设计
单片机程序由主程序和中断子程序组成的。主程序负责对来自上位机的命令进行解析并执行读温度值、存储温度值、输出控制等等，中断服务程序只负责单片机和上位机之间的数据发送与接收。
②上位机程序设计
由单片机采集的各个库房实时温度，通过MAX232传输到上位机PC，利用在VisualBasic6.0的通信控件Mscomm属性设置和事件响应的基础上，实现与单片机串行通信，在上位机中，完成报警温度设置、温度传感器64位激光ROM读取并显示、实时温度数据显示、数据存储、曲线绘制、历史数据查询等。

4.4、系统各个模块设计：
4.4.1单片机最小系统
1、STC89C52单片机管脚图如下：

2、各引脚功能：
XTAL1(19脚)；XTAL2(18脚)----外接时钟引脚。XTAL1为片振荡电路的输入电源和时钟引脚.VCC(40脚)GND(20脚)常压为+5V,低压为+3.3V。
端。XTAL2为片振荡电路的输出端，8051的时钟有两种方式，一种是片振荡方式，需要在这两个引脚接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般选择为10P~~30P。另一种外部时钟方式即XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。
RST(9脚)---单片机的复位引脚。
P0口(39脚~~32脚)—双向8位I/O口，每个口可以独立控制。51单片机PO口部没有上拉电阻,为高阻状态，所以不能正常的输出高低电平，因此该组I/O口在使用的时候务必要接上拉电阻，一般我们采用接入10K的上拉电阻。
P1口(1脚~8脚)---准双向8位I/O口。每个口可以独立操作控制,带上拉电阻,这种接口输出没有高阻状态,输入也不能锁存,固然不是真正的双向I/O口,之所以称它为”准双向”是因为该口在作为输入使用前要先向