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基于STC89C52的温度采集系统设计

文章提出了一种基于STC89C52单片机的温度采集系统设计方案，该方案通

过STC89C52单片机控制DS18B20温度传感器来采集温度，测量现场利用LED

数码管显示实时温度值，并采用RS-232串口作为单片机与计算机的数据通信接

口。系统设计完成后，既可以准确测量温度，又解决了通讯距离问题。此方案已

在某些领域得到应用。

标签：单片机；温度采集；串口通讯；STC89C52

1概述

温度采集是包含温度信号检测、信号处理、数据通信等相结合的综合应用技

术。在现代工业控制中是指将温度的模拟量信号通过传感器做适当变换后，再经

过信号调理、数据量化、数据编码等步骤将之转换为数字信号，并通过数据通讯

传给PC机进行进一步处理的过程。

2系统构成

2.1系统硬件电路构成

温度采集系统以单片机为核心，集温度的采集、信号处理、数据显示、无线

传输、串口通讯为一体。硬件组成包括单片机STC89C52、温度传感器DS18B20、

PC机组成。其原理框图见图1。

此系统仅利用一片单片机，通过采集温度传感器的测量数据，经单片机处理

后通过LED显示屏显示当前实时温度，并将数据通过RS232串口通讯送至计算

机，再通过计算机对收到的数据进行进一步处理。

2.2单片机组成

单片机采用STC89C52单片机，该单片机完全兼容MCS-51系列单片机的

所有功能，支持在线下载，自带2K的存储器，是单片机中最典型的产品，具有

功耗低、性能高等特点，它是采用CHMOS工艺的8位单片机。单片机内部有

FLASH程序存储器，可通过在线方式对其编程调试，极大的方便了开发人员。

2.3温度传感器组成

温度传感器直接采用数字式温度传感器DS18B20，是美国国家半导体公司

推出的一种数字化单总线器件，与传统的PTC、NTC等热敏电阻相比，它能够

直接测出温度，属于可直接适配微处理器的智能温度传感器。传感器可通过单总

线向DS18B20供电，无需外接电源。这种接线方式可使系统结构趋于简单，方

便开发者轻松组建传感器结构。输出采用經扩展后的16位数字量方式串行输

出，提高了系统的抗干扰性。因此，DS18B20特别适合于恶劣环境的现场温度

测量。其内部结构见图2。

温度传感器DS18B20主要利用高温度系数晶振产生的振荡频率随温度变化

而明显这个原理来测量温度。其测量原理为首先通过低温度系数的晶振产生固定

频率的脉冲信号，并将脉冲信号送至减法计数器1，而将高温度系数晶振所产生

的信号送至减法计数器2。当计数门打开时，系统对低温度系数振荡器产生的时

钟脉冲进行计数，计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，其测温原理见

图3。

2.4数码显示组成

LED数码显示组成采用一组4位共阳极数码管组成，数码管正向压降约为

1.5～2V，额定电流10mA。

2.5串口通讯组成

2.5.1接收数据

当REN位置置1时，即代表CPU允许接收数据，外界数据通过引脚RXD

输入，最低位进入移位器，当一帧数据接收完毕后数据并行送至SBUF缓冲器，

同时将RI置位，并向CPU发出中断请求，当CPU收到请求并响应中断后，RI

位清除。重复此过程。

2.5.2发送数据

CPU发送数据时，首先将数据并行写入SBUF发送缓冲器中，同时将数据

由TXD引脚串行发送，一帧数据发送完毕后，缓冲器清空，系统将发送中断标

志位TI置位，并向CPU发出中断请求。当CPU收到请求并响应中断后，TI位

清除。重复此过程。

3程序设计

3.1单片机程序设计

3.1.1初始化DS18B2程序设计

当主机向DS18B20发复位脉冲时，主机释放总线并检测DS18B20是否響应，

如响应结束，则总线将再次拉高，延时300ms后结束初始化过程，如未检测到

响应，则重新启动初始化流程，直至响应结束。

3.1.2主程序设计

DS18B20初始化之后，有哪些信誉好的足球投注网站ROM，读取在线DS18B20的序列号，确认

DS