基于VB和单片机的温度监控系统的设计
计算机技术的发展和普及提升了数据采集系统的技术水平。在生产过程中，应用数据采集系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，以方便人们对数据结果做出分析判断。基于VB 和单片机的温度采集与处理系统，可以实现上下位机的通信与系统管理界面设计，可以更直观的观察数据、更便捷对系统进行控制。
本设计主要完成温度采集与处理系统的硬件电路及软件编程调试。数据采集与处理系统硬件部分包括：上位机PC、下位机单片机系统。单片机实现对现场温度数据的采集，利用 MAX232电平转换芯片，然后通过串口线RS232实现单片机与上位机的数据通信。上位机基于 VB编程语言编程可以实时监测到温度的变化，在VB界面上设置温度上下限，如果有温度超限则报警。下位机采用C语言编程实现现场温度数据采集以及与上位机之间的数据通信。 M000202
关键词： VB 温度数据采集 MAX232 报警
Computer technology development and diffusion of improved data collection system of technical levels. In the production process, and data acquisition system can be applied to the production site of the parameters of the collection, monitoring and recording, to facilitate people to make the results of data analysis and judgement.
The design was completed hardware circuit and software programming temperature acquisition and processing system debugging. Data acquisition and processing system hardware includes: PC computer, the next crew SCM system. MCU on-site temperature data collection, use MAX232 level converter chip, and data communication microcontroller and PC via the serial line RS232. PC-based programming languages ??VB programming can be monitored in real time to changes in temperature, set the upper and lower temperature in the VB interface, if the temperature gauge alarm. The next bit machine using the C programming language for data communication between the field and the temperature data set collected with the host computer.
Key Words: VB; Temperature Data Acquisition ;MAX232;Alarm
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1 绪论 1
1.1选题的背景、意义 1
1.2有关课题研究的最新动态 1
1.3本文安排 2
2 系统整体方案设计 3
2.1系统整体设计方案 3
2.2控制部分的方案设计与选择 3
2.3测温电路的方案设计与选择 4
2.4通信串口线的方案设计与选择 4
3 系统硬件设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.1.1单片机简介 7
3.1.2复位电路 9
3.1.3时钟电路 9
3.2串行通信 10
3.2.1数据通信的传输方式 10
3.2.2串行通信中的两种通信形式 10
3.2.3波特率 11
3.2.4 有关的控制寄存器 11
3.3串口电路 13
3.3.1串行口电平转换芯片 13
3.3.2 串口线RS232 14
3.4测温电路 15
3.4.1 DS18B20简介与工作原理 15
3.4.2电路图 17
4 系统软件设计 18
4.1程序流程图 18
4.1.1主程序流程图 18
4.1.2温度检测程序设计 19
4.2通信协议 20
4.2.1串行口控制寄存器SCON的设置 20
4.2.2 定时器的初始化设置 20
4.2.3波特率的计算 20
5 上位机设计 21
5.1 VB6.0 概述 21
5.2 VB 的基本应用 21
5.3 VB温控画面的制作 22
5.3.1串口通信模块的设计 22
5.3.2绘图模块的设计 23
5.3.3命令按钮模块的设计 23
5.3.4温度显示模块的设计 25
5.3.5温度报警模块 25
5.3.6输入密码界面 26
6 系统调试 27
6.1软件调试 27
6.2仿真调试 29
6.3 VB界面的调试 31
结束语 35
参考文献 36
附录I 单片机程序 37
附录II VB上位机程序 42
附录III 电气原理图 48
致谢 49
1 绪论
选题的背景、意义
随着计算机技术的发展和成熟，计算机的应用也越来越广泛。在自动化领域，计算机已经成为控制系统的首选平台，应用计算机对生产和试验进行实时、远程监控是现代自动化发展的主要方向。将计算机应用于工业实时控制的前提是现场数据的实时获取。在生产和科学实验中，常常要测控很多参数，诸如温度、压力、转速等，通常的方法是使用专用的仪表人为观测、记录处理数据、做出判断，这就会带来人为的误差[1]。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很重要的问题。数据采集是各行业广泛采用的一种现场控制手段，它可以实现实时控制、现场监测，辅助数据分析、问题处理，以其结构简单、使用手法便捷、精确的测量和友好的人机界面，博得用户的青睐。其中，温度采集与处理系统就是被广泛用于工业现场的数据采集系统，主要是对温度进行实时监测。
温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用[2]。本设计主要是用于实验室的进行实验的仿真系统，实现了远距离的对系统的实时监测。如在生产过程中，可以实现对人类难以或无法到达的工作现场的监测，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供了信息和手段。
1.2有关课题研究的最新动态
国外的温度检测技术以1984年成立的英国达塔帕克公司为代表。该公司是世界上最先进的温度检测技术的代表。目前它的产品已遍布世界各地，主要生产精加工工业用烘炉温度追踪器、热处理工业用高温炉温追踪仪、陶瓷工业用炉窑温度追踪器、食品加工业用的多功能温度追踪器等。国际上另一个在该领域的先进技术的代表是波兰，早在1992年就利用连续温度监测法预报煤井的瓦斯状态[3]。国外的温度追踪技术正随着新技术的出现在不断的更新及完善。
我国对温度检测技术也进行了一系列的研究与应用。比如全数字冷库温度检测系统，利用单片机及外围电路作为数据采集器，通过电力载波线作为传输线实现和微机的通信。另外还有烘炉温度检测系统，利用单片机实现前端的数据采集，用微机实现数据保存和统计等，这些系统研究的都是某个专业领域温度检测系统的应用[4]。
本系统所设计的是基于VB的温度检测系统，目前，这类系统在市场上也有广泛的应用，但是仍然存在一些不足：
一是系统结构比较复杂。传统的温度检测系统中，传感器多用模拟温度传感器，相对与数字传感器，由于模拟传感器具有精确度不高，稳定性较差等缺点，使得检测系统测量温度时不准确；
二是数据处理不方便。传统的温度检测系统中，主要采用单片机作为前端数据采集单元，它把采集到的数据传送给上位机，由上位机对数据进行分析处理；
三是系统通用性差，不灵活。较早时期的温度检测控制系统比较单一，对某一固定的场合适用，离开此环境，系统就不能使用。
1.3本文安排
本文共分为六章。第一章绪论，包括选题的背景、意义，有关课题研究的最新动态及成果和本文内容的安排；第二章讲述系统的设计方案与选择，其中包括控制器、温度传感器和串口线的方案与选择，并讲述选择理由；第三章介绍系统硬件设计，内容有单片机的简介、单片机的串行口结构、测温传感器DS18B20、电平转换芯片MAX232和串口线RS232；第四章介绍系统软件设计，内容包括程序流程图的设计、读温程序的设计、单片机串行口结构的设计、串行口初始化设计和波特率的设计；第五章是介VB界面各个模块的制作：VB上位机对温度实时监控，制作VB界面、绘制温度实时曲线和VB通信控件MS Command 的介绍；第六章介绍系统的调试与实现，有软件调试和硬件调试，并对实物实现出现的问题与解决；最后对本文做出结论，并总结心得体会。
2 系统整体方案设计
2.1系统整体设计方案
本设计的任务是温度传感器采集外界温度，传给单片机处理，由于单片机电平与串口线电平不同，所以还需要一个电平转换芯片。转换电平后采用串行通信方式将采集的数据传给上位机，在VB界面上实时显示并绘制出实时曲线，在VB界面上设置温度上下限。如果采集到的温度超过所设置的上、下限，则实行温度报警。具体的系统设计框图如下：
图2.1 系统设计框图
2.2控制部分的方案设计与选择
根据本设计的任务与要求，控制部分作为整个系统的核心，控制器的选择对整个系统是至关重要的，可直接影响运行的结果。
控制器的选择有以下三个方案：
方案一： 选择80C51作为控制器，80C51单片机面向控制，控制功能强，运行速度快，抗干扰能力非常强，而且体积小、重量轻，耗电少等优点。但受集成度限制，片内ROM存储容量较小，一般少于8KB，电源也单一[5]。80C51是一种PROM，一次性写入，用户不得更改。
方案二： 选择AT89C51作为控制器，AT89C51单片机灵活性高，编程简单可移植性也好，扩展性非常好，重量轻，体积小而且运行速度快[6]。与80C51相比，它是一种EEPROM，电可擦除。但其运行速度适中，程序存储器容量也不大。
方案三：选择STC89C52RC作为控制器，STC89C52RC单片机跟89C51一样编程也较为简单，跟上述的单片机一样体积小，耗电少，程序存储器容量也不大等优点，而且其拓展性能特别优越，广泛应用于实验和各个系统的控制系统的设计。STC89C52RC可以在线修改，下载程序方便。但是STC89C52RC的RAM和ROM空间稍大，所以有时会需更多资源。
经过本设计的任务分析和资源最少效率最高原则，最终选择STC89C52RC单片机作为控制器，因为此次设计做的是将按键产生的数输入到单片机，再由单片机传给PC机，其运行速度和存储方面不需要很高的标准，而且STC89C52RC成本低。 查看完整请+Q:351916072获取
本设计主要完成温度采集与处理系统的硬件电路及软件编程调试。数据采集与处理系统硬件部分包括：上位机PC、下位机单片机系统。单片机实现对现场温度数据的采集，利用 MAX232电平转换芯片，然后通过串口线RS232实现单片机与上位机的数据通信。上位机基于 VB编程语言编程可以实时监测到温度的变化，在VB界面上设置温度上下限，如果有温度超限则报警。下位机采用C语言编程实现现场温度数据采集以及与上位机之间的数据通信。 M000202
关键词： VB 温度数据采集 MAX232 报警
Computer technology development and diffusion of improved data collection system of technical levels. In the production process, and data acquisition system can be applied to the production site of the parameters of the collection, monitoring and recording, to facilitate people to make the results of data analysis and judgement.
The design was completed hardware circuit and software programming temperature acquisition and processing system debugging. Data acquisition and processing system hardware includes: PC computer, the next crew SCM system. MCU on-site temperature data collection, use MAX232 level converter chip, and data communication microcontroller and PC via the serial line RS232. PC-based programming languages ??VB programming can be monitored in real time to changes in temperature, set the upper and lower temperature in the VB interface, if the temperature gauge alarm. The next bit machine using the C programming language for data communication between the field and the temperature data set collected with the host computer.
Key Words: VB; Temperature Data Acquisition ;MAX232;Alarm
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1 绪论 1
1.1选题的背景、意义 1
1.2有关课题研究的最新动态 1
1.3本文安排 2
2 系统整体方案设计 3
2.1系统整体设计方案 3
2.2控制部分的方案设计与选择 3
2.3测温电路的方案设计与选择 4
2.4通信串口线的方案设计与选择 4
3 系统硬件设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.1.1单片机简介 7
3.1.2复位电路 9
3.1.3时钟电路 9
3.2串行通信 10
3.2.1数据通信的传输方式 10
3.2.2串行通信中的两种通信形式 10
3.2.3波特率 11
3.2.4 有关的控制寄存器 11
3.3串口电路 13
3.3.1串行口电平转换芯片 13
3.3.2 串口线RS232 14
3.4测温电路 15
3.4.1 DS18B20简介与工作原理 15
3.4.2电路图 17
4 系统软件设计 18
4.1程序流程图 18
4.1.1主程序流程图 18
4.1.2温度检测程序设计 19
4.2通信协议 20
4.2.1串行口控制寄存器SCON的设置 20
4.2.2 定时器的初始化设置 20
4.2.3波特率的计算 20
5 上位机设计 21
5.1 VB6.0 概述 21
5.2 VB 的基本应用 21
5.3 VB温控画面的制作 22
5.3.1串口通信模块的设计 22
5.3.2绘图模块的设计 23
5.3.3命令按钮模块的设计 23
5.3.4温度显示模块的设计 25
5.3.5温度报警模块 25
5.3.6输入密码界面 26
6 系统调试 27
6.1软件调试 27
6.2仿真调试 29
6.3 VB界面的调试 31
结束语 35
参考文献 36
附录I 单片机程序 37
附录II VB上位机程序 42
附录III 电气原理图 48
致谢 49
1 绪论
选题的背景、意义
随着计算机技术的发展和成熟，计算机的应用也越来越广泛。在自动化领域，计算机已经成为控制系统的首选平台，应用计算机对生产和试验进行实时、远程监控是现代自动化发展的主要方向。将计算机应用于工业实时控制的前提是现场数据的实时获取。在生产和科学实验中，常常要测控很多参数，诸如温度、压力、转速等，通常的方法是使用专用的仪表人为观测、记录处理数据、做出判断，这就会带来人为的误差[1]。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很重要的问题。数据采集是各行业广泛采用的一种现场控制手段，它可以实现实时控制、现场监测，辅助数据分析、问题处理，以其结构简单、使用手法便捷、精确的测量和友好的人机界面，博得用户的青睐。其中，温度采集与处理系统就是被广泛用于工业现场的数据采集系统，主要是对温度进行实时监测。
温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用[2]。本设计主要是用于实验室的进行实验的仿真系统，实现了远距离的对系统的实时监测。如在生产过程中，可以实现对人类难以或无法到达的工作现场的监测，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供了信息和手段。
1.2有关课题研究的最新动态
国外的温度检测技术以1984年成立的英国达塔帕克公司为代表。该公司是世界上最先进的温度检测技术的代表。目前它的产品已遍布世界各地，主要生产精加工工业用烘炉温度追踪器、热处理工业用高温炉温追踪仪、陶瓷工业用炉窑温度追踪器、食品加工业用的多功能温度追踪器等。国际上另一个在该领域的先进技术的代表是波兰，早在1992年就利用连续温度监测法预报煤井的瓦斯状态[3]。国外的温度追踪技术正随着新技术的出现在不断的更新及完善。
我国对温度检测技术也进行了一系列的研究与应用。比如全数字冷库温度检测系统，利用单片机及外围电路作为数据采集器，通过电力载波线作为传输线实现和微机的通信。另外还有烘炉温度检测系统，利用单片机实现前端的数据采集，用微机实现数据保存和统计等，这些系统研究的都是某个专业领域温度检测系统的应用[4]。
本系统所设计的是基于VB的温度检测系统，目前，这类系统在市场上也有广泛的应用，但是仍然存在一些不足：
一是系统结构比较复杂。传统的温度检测系统中，传感器多用模拟温度传感器，相对与数字传感器，由于模拟传感器具有精确度不高，稳定性较差等缺点，使得检测系统测量温度时不准确；
二是数据处理不方便。传统的温度检测系统中，主要采用单片机作为前端数据采集单元，它把采集到的数据传送给上位机，由上位机对数据进行分析处理；
三是系统通用性差，不灵活。较早时期的温度检测控制系统比较单一，对某一固定的场合适用，离开此环境，系统就不能使用。
1.3本文安排
本文共分为六章。第一章绪论，包括选题的背景、意义，有关课题研究的最新动态及成果和本文内容的安排；第二章讲述系统的设计方案与选择，其中包括控制器、温度传感器和串口线的方案与选择，并讲述选择理由；第三章介绍系统硬件设计，内容有单片机的简介、单片机的串行口结构、测温传感器DS18B20、电平转换芯片MAX232和串口线RS232；第四章介绍系统软件设计，内容包括程序流程图的设计、读温程序的设计、单片机串行口结构的设计、串行口初始化设计和波特率的设计；第五章是介VB界面各个模块的制作：VB上位机对温度实时监控，制作VB界面、绘制温度实时曲线和VB通信控件MS Command 的介绍；第六章介绍系统的调试与实现，有软件调试和硬件调试，并对实物实现出现的问题与解决；最后对本文做出结论，并总结心得体会。
2 系统整体方案设计
2.1系统整体设计方案
本设计的任务是温度传感器采集外界温度，传给单片机处理，由于单片机电平与串口线电平不同，所以还需要一个电平转换芯片。转换电平后采用串行通信方式将采集的数据传给上位机，在VB界面上实时显示并绘制出实时曲线，在VB界面上设置温度上下限。如果采集到的温度超过所设置的上、下限，则实行温度报警。具体的系统设计框图如下：
图2.1 系统设计框图
2.2控制部分的方案设计与选择
根据本设计的任务与要求，控制部分作为整个系统的核心，控制器的选择对整个系统是至关重要的，可直接影响运行的结果。
控制器的选择有以下三个方案：
方案一： 选择80C51作为控制器，80C51单片机面向控制，控制功能强，运行速度快，抗干扰能力非常强，而且体积小、重量轻，耗电少等优点。但受集成度限制，片内ROM存储容量较小，一般少于8KB，电源也单一[5]。80C51是一种PROM，一次性写入，用户不得更改。
方案二： 选择AT89C51作为控制器，AT89C51单片机灵活性高，编程简单可移植性也好，扩展性非常好，重量轻，体积小而且运行速度快[6]。与80C51相比，它是一种EEPROM，电可擦除。但其运行速度适中，程序存储器容量也不大。
方案三：选择STC89C52RC作为控制器，STC89C52RC单片机跟89C51一样编程也较为简单，跟上述的单片机一样体积小，耗电少，程序存储器容量也不大等优点，而且其拓展性能特别优越，广泛应用于实验和各个系统的控制系统的设计。STC89C52RC可以在线修改，下载程序方便。但是STC89C52RC的RAM和ROM空间稍大，所以有时会需更多资源。
经过本设计的任务分析和资源最少效率最高原则，最终选择STC89C52RC单片机作为控制器，因为此次设计做的是将按键产生的数输入到单片机，再由单片机传给PC机，其运行速度和存储方面不需要很高的标准，而且STC89C52RC成本低。 查看完整请+Q:351916072获取
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