本文基于AT89C52單片機(jī)對蓄電池溫度的檢測，通過DS18B20實現(xiàn)6路溫度的檢測，由A/D轉(zhuǎn)換器TCL1549，實現(xiàn)對電壓檢測的目的，同時，該系統(tǒng)具有報警功能。通訊電路可進(jìn)行RS-232的通訊，執(zhí)行上位機(jī)與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)采用Labview編寫，做到界面簡潔。

【關(guān)鍵詞】AT89C52 蓄電池 DS18B20 通訊電路 Labview

溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究和生活領(lǐng)域中一個非常重要的物理參數(shù)，目前對溫度的測量已有許多方法，可以將其分為兩類：一種是傳統(tǒng)的接觸式測量通過原始的玻璃管，熱電阻和熱電偶等等；另一種是目前流行的非接觸式測量通過紅外測溫。然而非接觸式測溫只在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，其應(yīng)用最廣的還是傳統(tǒng)的測溫方法，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品傳感器也朝著單片集成化，智能網(wǎng)絡(luò)化和單片系統(tǒng)化迅速發(fā)展，尤其是被廣泛用于工農(nóng)生產(chǎn)，科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域的溫度傳感器，其數(shù)量和發(fā)展速度高居各傳感器之首。本文將介紹由DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器以及它的設(shè)計。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的對蓄電池的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計，由DS18B20溫度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器TLC1549分別完成對溫度和電壓的檢測，電源電路實現(xiàn)為單片機(jī)提供穩(wěn)定的電壓，同時。單片機(jī)對溫度和電壓信號的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并處理，控制LCD顯示器來顯示采集的溫度，如果檢測到的溫度超過了單片機(jī)設(shè)定的上限值或者下限值，那么與單片機(jī)相連接的聲光報警電路就會發(fā)出報警信號。本系統(tǒng)采用了RS-232通訊標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了與上位機(jī)的通訊，將采集到的溫度電壓信號傳送到PC機(jī)上進(jìn)行顯示，做到簡單明了化。蓄電池溫度檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案如圖1所示。

2 電路設(shè)計

2.1 DS18B20的接口電路

DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，它使用1-Wire（單線）接口，這種總線只需要一條I/0線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這種集成化的智能溫度傳感器與模擬傳感器最大的區(qū)別是將溫度信號直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，然后通過串行通信方式輸出。DS18B20具有微型化，低功耗，高性能，抗擾能力強(qiáng)，易于與微處理器接口等優(yōu)點適合用于各種溫度測控系統(tǒng)。

DS18B20與微處理器的連接有兩種方式，可以采用寄生電源方式，其VCC和GND端均接地；也可采用如本圖所示的外接電源方式，其中VCC端用+3V～+5.5V電源供電。

在本設(shè)計中我們采用的是外接電源的工作方式。利用單片機(jī)的P20-P25引腳與DS18B20相連接，其電路如圖2所示。

2.2 電壓檢測電路設(shè)計

測量電路輸出信號是模擬信號，要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換才能送到單片機(jī)進(jìn)行處理。TLCl549是串行方式輸出數(shù)據(jù)，它與單片機(jī)的接口電路如圖3所示。

單片機(jī)的P0.3口與I/O CLOCK輸入相連，它來控制I/O時鐘；P0.4口與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出相連，它將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)輸入到單片機(jī)里；P0.5口選相連，它來控制A/D轉(zhuǎn)換器的選通。

2.3 RS-232通訊電路

在本文研究的檢測系統(tǒng)中，計算機(jī)與上位機(jī)的通信就是通過RS-232總線來完成的。MAX232外圍需要4個電解電容C1、C2、C3、C4 ，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/25V。宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片，C5為0.1μF的去耦電容。單片機(jī)與MAX232的串行通信接口電路如圖4所示。

3 軟件程序設(shè)計

軟件設(shè)計采用模塊化的方法，主要有主程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度檢測程序、電壓檢測、液晶顯示程序、溫度報警程序。開始時首先開定時器中斷T0和外部中斷INT0，LCD顯示基本的畫面，緊接著采集溫度和電壓，然后判斷各個標(biāo)志位進(jìn)行相應(yīng)的函數(shù)調(diào)用。

3.1 溫度檢測程序設(shè)計

溫度檢測部分主要是由以下幾個部分構(gòu)成：單片機(jī)和溫度采集部分。其中單片機(jī)部分我們采用的是AT89C51，它是整個檢測系統(tǒng)的控制中心，我們將AT89C51的P2.0腳與DS18B20相連接，采用的是外接電源工作方式。溫度檢測的流程如圖5所示。

3.2 電壓檢測程序

在芯片選擇CS無效情況下，TLCl549的最初被禁止且DATA OUT處于高阻狀態(tài)。當(dāng)串行接口把CS拉至有效時，轉(zhuǎn)換時序開始允許I/O CLOCK工作，并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)，串行接口然后把I/O CLOCK序列提供給I/O CLOCK，并從DATA OUT接收前次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。I/O CLOCK從單片機(jī)接口接收長度在10和16個時鐘之間的輸入序列。開始10個I/O時鐘提供采樣模擬輸入的控制時序。在CS下降沿前次轉(zhuǎn)換的MSB出現(xiàn)在DATA OUT端。10位數(shù)據(jù)通過DATA OUT被發(fā)送到單片機(jī)的接口。為了開始轉(zhuǎn)換，最少需要10個時鐘脈沖。如果I/O CLOCK傳送大于10個時鐘長度，那么在10個時鐘的下降沿內(nèi)部邏輯把DATA OUT拉至低電平，以確保其余位的值為零。在正常進(jìn)行的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，規(guī)定時間內(nèi)CS端高電平至低電平的跳變可終止該周期，器件返回初始狀態(tài)輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為前次轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換的程序流程圖如圖6所示。

3.3 液晶顯示程序設(shè)計

向液晶控制器送數(shù)據(jù)，顯示所測的和所設(shè)置的數(shù)據(jù)。在編程時需經(jīng)歷LCD初始化編程和LCD顯示編程兩個過程。在LCD初始化流程設(shè)計時，首先是上電復(fù)位，延時大于40s以后進(jìn)行功能設(shè)定，所選用的是8位接口控制字和基本指令級，中間插入延時。接著打開顯示設(shè)置，選擇整體顯示開，游標(biāo)顯示關(guān)和正常顯示。然后清除屏幕顯示，選擇設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器為00H；更新設(shè)置進(jìn)入設(shè)定點將I/D設(shè)為1和游標(biāo)右移AC加1。最后進(jìn)入設(shè)定點控制字，選擇游標(biāo)右移，地址計數(shù)器加1。

4 圖形化編程語言LabVIEW

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench實驗室虛擬儀器工程平臺）是一種圖形化的編程語言（G語言）。LabVIEW程序包括三部分：前面板、框圖程序和圖標(biāo)/接口部件。前面板模擬真實儀器的前面板，用于設(shè)置輸入數(shù)據(jù)和觀察輸出量。輸入量稱為Controls，輸出量稱為Indicators。用戶可以使用多種圖標(biāo)，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、圖表、文本框、圖形等，使前面板直觀易懂。

與傳統(tǒng)的文本式程序設(shè)計一樣，LabVIEW也有控制流程圖功能執(zhí)行的部分，它們包括sequence、case statement、for loop、while loop結(jié)構(gòu)，它們被圖形化地描述成邊界結(jié)構(gòu)，像在傳統(tǒng)的線形化程序設(shè)計中可以插入代碼段一樣，可以把圖標(biāo)放在LabVIEW圖形結(jié)構(gòu)的界限內(nèi)部。

5 結(jié)論

論文主要研究內(nèi)容是DS18B20溫度傳感器檢測問題，對蓄電池環(huán)境溫度和電壓進(jìn)行實時檢測和報警的設(shè)計，在論文的最后引入液晶顯示模塊，將采集到的數(shù)據(jù)送到LCD上，并將檢測到的數(shù)據(jù)跟設(shè)定的上下限值顯示出來，做到一目了然。

參考文獻(xiàn)

[1]李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京航空航天出版社，2001.

[2]劉寶元等.基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].中國科技核心期刊，2009.12（3）：4-6.

[3]王洪業(yè).傳感器技術(shù)[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[4]閻石編著.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1998.

[5]劉君華.基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

作者簡介

李佳怡（1986-），女，吉林省吉林市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為吉林化工學(xué)院助教。研究方向為控制工程、控制理論與控制系統(tǒng)仿真。

作者單位

吉林化工學(xué)院 吉林省吉林市 132022endprint