基于單片機和DS18B20的溫度采集和分析系統

傳統的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性較差、測量溫度準確率低，且還必須經(jīng)專(zhuān)門(mén)的接口電路轉換為數字信號后才能由單片機進(jìn)行處理。不僅如此，大部分溫度系統都缺少對溫度的采樣存儲，無(wú)法對溫度進(jìn)一步分析。本文介紹了一套以個(gè)人電腦及80C51單片機為核心，使用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣，數據庫進(jìn)行溫度存儲，Matlab進(jìn)行溫度分析的系統。該系統可對其所處環(huán)境的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，同時(shí)進(jìn)行溫度的采樣、存儲和分析，實(shí)現對特定環(huán)境下溫度的了解。

1 系統總體組成

系統硬件部分主要用于溫度的測量和存儲。PC端則用于測溫事件的建立與存儲、測量參數的設置、溫度數據的存儲及溫度數據的分析。整體而言，系統核心部分分為溫度監測模塊、溫度存儲模塊和溫度分析模塊3部分。

溫度監測模塊用于溫度的監測及采樣，首先利用PC端程序進(jìn)行測溫事件的建立及采樣開(kāi)始時(shí)間(時(shí)分秒)、采樣結束時(shí)間(時(shí)分秒)、采樣間隔(秒)和傳輸方式8個(gè)采樣相關(guān)參數的設置，傳輸方式包括直接傳輸和間接傳輸，對應溫度的永久存儲和臨時(shí)存儲，相關(guān)參數通過(guò)串口傳給單片機。然后利用80C51單片機和DS18B20溫度傳感器來(lái)獲取當前溫度，并按要求對溫度進(jìn)行采樣，同時(shí)利用其他器件將溫度及當前時(shí)間顯示到LED屏上。

溫度存儲模塊分為臨時(shí)存儲模塊和永久存儲模塊，臨時(shí)存儲模塊用于將所測量的溫度數據通過(guò)I2C總線(xiàn)臨時(shí)存儲于A(yíng)T24C02芯片中，永久存儲模塊則將AT24C02芯片中的數據或當前測量的溫度數據通過(guò)串行口傳給PC端，然后PC端程序將其存儲于SQL Server數據庫中。

溫度分析模塊利用Matlab對所獲數據進(jìn)行處理。通過(guò)將數據庫中的數據導入Excel表，然后調用Matlab的m文件讀取Excel表中的數據，并對其分析，完成數據處理。

系統的總體設計如圖1所示。

2 系統硬件設計

系統硬件原理如圖2所示，硬件電路圖如圖3所示。整個(gè)系統通過(guò)STC89C52RC單片機進(jìn)行控制，8051系列單片機為1980年Intel公司推出的MCS-51系列8為高檔單片機微機，而該型號單片機為8051內核芯片，內含Flash E2PROM存儲器，內部程序存儲空間的大小為4 kB，內部RAM為512 Byte，價(jià)格較低，能較好地滿(mǎn)足系統要求。DS18B20溫度傳感器通過(guò)單總線(xiàn)與單片機P1.7連接，單總線(xiàn)數字溫度傳感器將地址線(xiàn)、數據線(xiàn)、控制線(xiàn)合為1根信號線(xiàn)，硬件開(kāi)銷(xiāo)小，為保證系統穩定性，將DS18B20的VCC端與外部電源相連。1602液晶為5 V電壓驅動(dòng)，可顯示兩行，每行16個(gè)字符，內置含128個(gè)字符的ASCII字符集字庫，可滿(mǎn)足系統信息輸出的要求，1602占用單片機的P0及P2.3、P2.4、P2.5。AT24C02為E2PROM存儲器，使用了快速、高效、精準的I2C接口設計技術(shù)與單片機進(jìn)行通信，時(shí)鐘線(xiàn)與單片機P2.0相連，信號線(xiàn)與P2.1相連。DS1302為時(shí)間芯片，能自動(dòng)產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，可實(shí)現系統溫度與測量時(shí)間的對應傳輸，并方便系統控制。MAX232為RS232/TTL電平轉換芯片，實(shí)現下位機與PC端上位機的串口通信，其與單片機的RXD(P3.0)和TxD(P3.1)相連。

3 系統軟件設計

3.1 單片機程序設計

圖3為程序的程序總體設計圖，application為整個(gè)單片機程序的全局變量，用以區分系統核心部分和應用部分，當按下與P3.2相連的按鍵時(shí)，觸發(fā)外部中斷0，application自加1。

系統核心部分又分為空閑模式和工作模式。系統處于空閑模式時(shí)，讀取DS1302的時(shí)間信息和DS18B20的溫度信息，在液晶顯示屏上顯示當前的日期、時(shí)間和溫度，同時(shí)利用按鍵可校準日期和時(shí)間;處于工作模式時(shí)，硬件電路與PC端配合工作，完成溫度的采樣、存儲和傳輸。

應用部分，單片機通過(guò)串口獲得溫度閾值和函數式，利用下文將敘述的公式完成相應功能。另外，單片機進(jìn)行溫度采樣的時(shí)間由定時(shí)器0進(jìn)行精確控制。定時(shí)器1用于波特率的產(chǎn)生。當PC端傳遞數據給單片機時(shí)，將導致串口中斷，參數數據傳送至單片機的SBUF寄存器，然后再將數據存儲于char型二維數組Parameter中，因為所需傳輸的參數數據共有8個(gè)，且每個(gè)參數的位數均為2位，故包括‘国产精品自在自线亚洲|国产精品无圣光一区二区|国产日产欧洲无码视频|久久久一本精品99久久K精品66|欧美人与动牲交片免费播放