引言

溫度是日常生活中非常重要的物理量， 其測量包括接觸式和非接觸式兩種，前者需要感溫元件與被測物體接觸， 會產生滯后現象， 后者則是通過接收被測介質發出的輻射來實現的。實時溫度控制系統運用數字溫度傳感器DS18B20 采集溫度，單片機作為主控芯片來對溫度值進行處理， 控制和傳輸， 通過蜂鳴器實現報警功能，運用VB 編程制作上位機管理軟件。整個系統設計結構簡單，連接方便，易于管理，可以應用于人不宜或者不易接觸的地方， 達到自動讀取環境溫度， 并具有報警功能，節省人力和物力。

2 系統基本原理

系統結構框圖如圖1 所示， 數字溫度傳感器DS18B20 將待測介質溫度值傳遞給單片機，單片機對溫度值進行處理，當溫度超出所設范圍（本系統所設溫度極限為31℃）則通過報警電路實現報警。通過RS232 串口實現PC 機與單片機的通信，單片機將采集到的溫度值傳遞給PC 機。

圖1 系統結構框圖

通過使用Vi sual Bas ic 中的通信控件MSComm（Microsoft Communication Control），可以在Windows環境下輕松實現串口數據交換，MSComm 是Microsoft提供的簡化Windows 下串行通信編程的ActiveX 控件，通過對此控件的屬性和事件進行編程，可以方便地發送和接收數據。利用MSComm 控件制作上位機軟件，可以實時顯示環境溫度值和提示信息。

3 硬件設計

3.1 單片機控制設計

本設計采用STC 公司的STC89C52 單片機作為主要控制芯片，此單片機具有4 組8 位I /O 口（DIP-40 封裝） ,3 個16 位定時/ 計數器，8 個中斷源，8KB Flash 程序存儲器，512Byte 片內RAM 數據存儲器，一個全雙工串行通信接口。STC 單片機性價比高，功能多，抗干擾能力很強， 串口編程很方便， 保密性很強。

圖2 單片機控制電路idan;lai 電路

采用數字溫度傳感器DS 1 8B2 0 測量環境溫度，DS18B20 是美國Dallas 公司生產的單線數字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優點， 可以直接將溫度值轉換為串行數字信號供處理器處理， 特別適合多點溫度測控系統，每片DS18B20 都有惟一的產品號并可存入其ROM 中，以便在構成大型溫度測控系統時在單線上掛接任意多個DS18B20 芯片。從DS18B20 讀出或寫入DS18B20信息僅需要一根端口線， 其讀寫及溫度變換功率于數據總線，該總線本身也可以將所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。DS18B20 能提供9 位溫度讀數， 它無需任何外圍器件即可方便地構成溫度檢測系統。如圖2 所示，只需將DS18B20 的第4 腳（DQ）和單片機的一個I /O 口（P2.2）相連，另外還需接一個上拉電阻即可。單片機通過其I/O 口獲得溫度值，很方便地進行處理， 傳輸和控制。

報警電路采用蜂鳴器作為報警器件， 如圖2 所示，只需很少的器件，就能實現單片機與蜂鳴器的連接。當與蜂鳴器所連單片機的I /O 口輸出低電平時，蜂鳴器則能發出聲音，系統設計中，當溫度超過31℃時，蜂鳴器則發出聲音， 實現報警功能。

3.2 單片機與PC機接口設計

單片機要和PC 機實現串口通信，需要進行電平轉換， 因為單片機使用的是TTL 電平， 而PC 機串口使用的是RS232 電平。運用MAXIM 公司生產的MAX232芯片實現TTL 電平和RS232 電平轉換，如圖3 所示，通過其第11 腳和第12 腳分別與單片機的第11 腳和第10腳連接， 通過第13 腳， 第14 腳分別與PC 機串口的第2腳，第3 腳進行連接，就能實現單片機和PC 機的電平轉換、連接、和通信。單片機與PC 機接口電路原理圖如圖3 所示。

圖3 單片機與PC 機串口通信接口電路

4 軟件設計

系統單片機程序采用C51 進行編程， 主要完成對DS18B20 的調用中斷管理、測量溫度值的計算以及單片機與P C 機的串口通信。上位機軟件采用V BMSComm 控件制作，由于C51 程序較長，此處只介紹上位機軟件編寫程序，VB 程序如下：

Pr ivate Sub Form_Load（ ） ' . . . . . . . . 初始化設置

MSComm1.CommPort = 1 '……使用Com1 口

MSComm1.Sett ings = "9600,n,8,1" '. 設置通訊參數

MSComm1.InBufferSize = 4 ' 設置接收寄存器等待讀取的字符數為4

MSComm1.RThre shold = 0 ' 初始化為不產生OnComm 事件

MSComm1.Por tOpen = True ' .打開串口

MSComm1.InputLen = 4 ' 設置并返回Input 屬性從接收緩沖區讀取的字符數為4

MSComm1.InputMode = comInputModeText ' 設置接收方式為文本方式

Me.Caption = " 實時溫度控制系統" ' 設置標題為" 實時溫度控制系統"

End Sub

Pr ivate Sub Command1_Cl ick（ ） '. .自動讀取按鈕

Time r1.Enabl e d = True ' . . . . . . . .開啟定時器

MSComm 1 . RT h r e s h o l d = 1 ' . . . . . . . . 開啟OnComm 事件觸發

End Sub

Pr ivate Sub Command2_Cl ick（ ） '. .清空內容按鈕

Time r1.Ena bl ed = Fal se ' . . . . . . . . 關閉定時器

MSComm1.RThre shol d = 0 ' . . . . . . . .停止產生OnComm 事件

Sh a p e 1 . Fi l lCo l or = RGB（ 2 5 5 , 2 5 5 , 2 5 5 ）

' . . . . . . . . 設置信號指示燈的顏色為白色

Te xt 1. Te x t = " " ' . . . . . . . .清空文本框1 的內容

Te xt 2. Te x t = " " ' . . . . . . . .清空文本框2 的內容

Te xt 3. Te x t = " " ' . . . . . . . .清空文本框3 的內容

End Sub

Pr ivate Sub Command3_Cl ick（ ） '. .關閉窗口按鈕

Unl o a d Me ' . . . . . . . . 卸載窗體

End Sub

Pr ivate Sub MSComm1_OnComm（ ） '. . . . . .事件觸發

Dim rec As St ring

Select Case MSComm1.CommEvent

Case comEvReceive

rec = MSComm1. Input

Text3.Te xt = r ec

MyResul t = （Text3.Text < "31"）

' . . . . . . . . 判斷當前溫度是否達到3 1 ℃

I f MyResul t = False Then ' . . . .達到31℃

Shape1.Fi l lColor = RGB（255,0 , 0 ） ' . . . . . . . . 信號燈為紅色

Te x t 1 . Te x t = " 產生報警"' . . . . . . . . 同時信息提示顯示" 產生報警"

El se ' . . . . . . . . 未達到31 ℃

Shape 1.Fi l lColor = RGB（0,1 2 8 , 0 ） ' . . . . . . . . 信號燈為綠色

Te x t 1 . Te x t = " 溫度正常"' . . . . . . . . 同時信息提示顯示" 溫度正常"

End I f

Te xt3.Te xt = " "

Te xt3.Text = re c + "℃"

MSComm1. InBufferCount = 0 ' 清空接收緩沖區

End Select

End Sub

Private Sub Timer1_Timer（）

Te x t 2 . Te x t = Now ' . . . . . . . . 設置定時器產生時鐘， 顯示當前時間

End Sub

5 系統調試

系統實現功能包括，通過下位機（單片機）將DS18B20所測溫度值實時傳輸給上位機（PC 機），通過上位機（PC 機）監控環境溫度，并具有報警功能。

1.在上位機軟件中點擊"自動讀取"按鈕實現自動讀取當前時間， 溫度值。當正常溫度情況下， 信號指示燈為綠色， 同時信息提示為"溫度正常"。

2.當溫度達到所設溫度極限時（本系統所設溫度極限為31℃） ,信號燈變為紅色，信息提示為"產生報警",同時硬件部分的蜂鳴器會報警， 如圖4 所示為產生報警時上位機顯示部分。

圖4 產生報警時上位機顯示部分

6 結束語

運用能直接得到數字信號的溫度傳感器DS18B20采集溫度，將溫度值通過單片機I /O 口傳遞給單片機進行處理， 傳輸和控制， 當溫度值達到所設溫度極限時產生報警，通過串口數據線實現下位機（單片機）與上位機（PC 機）通信，并運用VB MSComm 控件制作上位機軟件，達到實時顯示環境溫度和提示信息。系統設計連接簡單， 實現容易， 使用方便。