基于PC与STC12C单片机串口通信的 温度采集系统设计

　　摘 要: 设计了基于PC与STC12C单片机串口通信的温度采集系统。STC12C单片机作为下位机，利用数字温度传感器DS18B20采集现场温度，同时通过串口RS232将温度值上传给PC，PC实时显示温度和变化曲线。实际运行表明，系统运行可靠，界面清楚直观，功能达到设计要求。

　　关键词: 串口通信； STC12C单片机; 温度传感器DS18B20; MSComm控件

　　PC与单片机组成上下位机，上位机通过串行接口获取下位机采集的现场数据，这是一种重要的测控形式，它易于实现远程采集和多通道采集。上下位机形式的采集系统既可以发挥单片机抗干扰性好、可扩充、易面向现场等优点，又能充分利用PC在数据处理和交互方面的巨大优势[1]。

　　本文设计了PC与STC12C5A60S2单片机(简称STC12C单片机)组成的单通道温度采集系统，单片机实时采集温度，PC利用串口通信获得温度值并实时显示。

1 系统硬件设计

　　系统主要由PC和单片机系统组成，PC为普通计算机；单片机系统包括STC12C单片机、数字测温电路、时钟电路、液晶显示电路、串口电路和键盘电路,如图1所示。

　　PC利用通信接口获得现场温度,处理后实时显示；单片机系统通过测温电路采集现场温度并上传给PC,同时利用液晶显示电路和时钟电路显示温度和时间；键盘电路用于设定温度上限和时间。

　　1.1 STC12C单片机

　　STC12C单片机是单时钟周期8051单片机,它具有高速、低功耗及超强抗干扰等优点，指令完全兼容8051单片机，但速度是后者的8~12倍；它内置60 KB的Flash程序存储器，集成1 280 B数据存储器，有2个16位定时器/计数器，内置2个全双工异步串口(UART)用于串行通信[2-3]。图2为STC12C单片机最小系统结构图。 1.2 数字测温电路/时钟电路

　　数字测温电路选用DS18B20作为温度传感器,如图3所示。DS18B20具有以下特点使其得到广泛应用[4]:(1)它是数字温度传感器，直接输出数字量;(2)它的测温范围广, 为-55°C~+125°C，且分辨率和精度高，最高分辨率可达12 bit，精度为±0.5°C; (3)它是可编程芯片，可由程序直接读出温度值;(4)它是单总线接口,仅需一条输入输出线(DQ)就能与单片机进行接口通信。

　　时钟电路由数字时钟芯片DS1302组成,如图4所示。它是一种高性能、低功耗、采用三线接口的实时时钟芯片，可输出设定的时间和日期[5]。

　　1.3 液晶显示电路

　　单片机系统的显示器选用液晶显示器LCD12864，它内置ST79一体成型电感生产厂家20控制芯片，带有中文字库。LCD12864由DDRAM(显示数据RAM)、CGROM(字型产生ROM)、CGRAM(自定义字型产生RAM)和GDRAM(绘图RAM)等组成[6]。DDRAM和GDRAM是本系统所用到的模块。

　　DDRAM提供64×2个位元组的空间，最多可控制4行16字(64个字)的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示HCGROM(半角)、CGRAM及CGROM 3种中文字型。液晶显示器屏幕坐标(AC地址)与DDRAM地址的对应关系如表1所示。GDRAM提供64×32 B的空间，实际可控制128×64点阵的二维绘图缓冲空间。GDRAM的二维地址与液晶屏幕坐标的对应关系如图5所示。

　　1.4 串口通信电路

　　串口通信电路由MAX232及周边元件组成,如图6所示。 MAX232的功能是将PC的RS232串口信号电平(-10 V，+10 V)转换为满足单片机要求的TTL信号电平(0，+5 V)。它具有以下特性[7]：(1)符合所有RS232C技术标准；(2)只需单一电源供电(+5 V)；(3)功耗低、典型供电电流为5 mA；(4)片载电荷泵，具有升压、电压极性反转能力；(5)内置2个RS232驱动器/接收器。

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