基于BASIC Stamp微控制器的溫度記錄系統

摘要：基于BASIC Stamp核心設計溫度測量電路，實(shí)現了傳感器數據的測量和保存。系統采用溫度傳感器DS1621，經(jīng)過(guò)有線(xiàn)通信，多路溫度數據由串行口輸送到微型計算機接收實(shí)時(shí)顯示和保存。系統應用于環(huán)境試驗設備改造初試階段，滿(mǎn)足設計要求，證明溫度記錄系統的低成本和簡(jiǎn)單實(shí)現是可行的。
關(guān)鍵詞：溫度記錄；BASIC Stamp；DS1621；微型計算機；Visual Basic

溫度測量在環(huán)境試驗中是常見(jiàn)的一種測量方式。傳統的溫度測量設備顯示樣品溫度于設備箱上，需要試驗人員定時(shí)查看和記錄，這極大地浪費了人力而且帶來(lái)諸多不便。當溫度試驗箱種類(lèi)多而且需要長(cháng)時(shí)間試驗時(shí)情況更糟，因為試驗人員需要三班倒不間斷試驗過(guò)程記錄。因此，改造傳統的高低溫箱記錄方式已經(jīng)成為當務(wù)之急，同時(shí)，市場(chǎng)需要一種經(jīng)濟的設計方式。
本研究中一種以微控制器為基礎的溫度記錄系統被開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足溫度數據測量記錄的低成本和靈活模式。開(kāi)發(fā)系統的主要硬件包括一臺微型計算機，一個(gè)以BASIC Stamp為基礎的微控制器電路板以及串行通訊鏈接設備。兩線(xiàn)串行接口數字傳感器DS1621被用來(lái)進(jìn)行溫度測量，微型計算機運行控制程序。一旦用戶(hù)在微型計算機界面上決定實(shí)時(shí)記錄信息，信息便通過(guò)RS-232端口送往微控制器。微型計算機和微控制器通過(guò)特定的串行通信協(xié)議通信，微型計算機告知微控制器溫度測量何時(shí)開(kāi)始以及測量次數并等待微控制器發(fā)送具體數據。電路板的設計考慮了開(kāi)放式結構。該系統采用了28引腳易于插拔的插座來(lái)容納BASIC Stamp微控制器。微控制器將通過(guò)軟件模擬片內集成總線(xiàn)I2C轉換讀取的溫度數據并實(shí)時(shí)傳送回微型計算機。

1 系統硬件設計
系統的主要原理圖如圖1所示。其中BASIC Stamp微控制器是美國Parallax公司的產(chǎn)品，采用5 V直流電源供電，支持在線(xiàn)串行編程，最高時(shí)鐘頻率達到20 MHz，通訊波特率設定為9 600。BASIC Stamp微控制器帶有片上BASIC解釋芯片、內存(包括EEPROM和RAM)、5 V穩壓器和一些通用輸入／輸出端口。該微控制器的工作溫度為0～70℃，每秒鐘約執行4 000條指令，低電平復位。EEPROM可以存儲大約500條指令。端口P是雙向輸入／輸出復用管腳，可以進(jìn)行設置，其中P0和P1分別與傳感器DS1621的串行數據線(xiàn)SDA以及串行時(shí)鐘線(xiàn)SCL管腳相連，上拉電阻均為2kΩ接+5 V。因為增強特性，該微控制器是串行通信的很好選擇，通過(guò)簡(jiǎn)單指令即可完成串行通信。微型計算機和BASICStamp(具體型號BS2)的通信連接如圖2所示，連接通過(guò)若干導線(xiàn)完成。注意DTR與ATN在下載完程序后要斷開(kāi)以便傳感器的數據能傳回微型計算機。另外，下載程序時(shí)DTR與ATN必須連接，否則BASIC Stamp不能被微型計算機識別從而無(wú)法編程。