（毕业论文 字数：13645 页数：28）摘 要： 本设计采用单片机AT89S52作为控制核心，通过集成温度传感器AD590对温度数据进行采集，将温度值转换为电量输出，由ADC0809实现模拟信号的数字化。通过RS485技术实现远程设备与计算机主机通讯，并通过4位数码管显示模块显示温度的实时值，上位机的“控制台”可以查看检测点的温度值还可以设定温度的最大值和最小值，对于超过最大值或低于最小值的温度数据进行报警。
关键词：数据采集,AD590,RS485
目 录
1 引言 1
2 总体系统分析及方案论证 2
2．1 总体功能要求与技术指标 2
2．2 整体框架 2
2．3 器件选择 3
2．4 通信方式 4
3 系统硬件电路设计 4
3．1 通讯方式 4
3．2 温度检测电路 6
4 下位机部分软件设计 7
4．1 LED模块显示部分 7
4．2 数据转换部分 9
4．3 设置波特率的初始化程序 9
4．4 与上位机的通信部分设计 9
5 数据通信概述 13
5．1 数据通信的概念及组成 13
5．2 数据传输方式 13
5.3 数据通信编码 14
5.4通信协议 14
6 串行通信的接口标准 16
6．1 串行通信总线标准接口 16
6．2 通信速度和通信距离 16
6．3 抗干扰能力 16
6．4 RS-232 /RS-485总线标准接口 17
7 VISUAL BASIC语言概述 19
7．1 VISUAL BASIC6.0的简介 19
8 VB程序的设计 19
8．1 程序设计的基本思路 19
8．2 登录功能的实现 20
8．3 数据通信的基础 21
8．4 对数据的处理 23
8．5 监控界面 23
9结论 24
参考文献 25
致谢 26
附录 系统硬件电路图 26
1 引言
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，而且外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行数值校准；它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高。在诸如对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中，传统的测控系统能力有限，另外在工业生产的实时检测和自动控制系统中，往往由于现场条件恶劣等原因，并不适合进行现场控制与检测，因而传统的检测与控制越来越适应不了社会的要求。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，成为一个很迫切的问题。目前最好的解决的方法就是对采集数据的远距离传输，由于单片机处理数据的能力不是很快，因此需要单片机跟其他数据处理设备（例如PC机）进行交换，设计实时监控系统能很好的解决这些问题。
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。随着科学技术的发展，由单片集成电路构成的温度传感器的种类越来越多，测量的精度越来越高，响应时间越来越短，因其使用方便、无需变换电路等特点已经得到了广泛的应用。
本系统主要是实现实时温度数据采集。
系统中上位机与下位机之间采用串行通信，在远程通信中，串行通信与并行通信相比有很多优越性，在实际应用中，串行通信较之并行通信，在设计、安装、调试以及连接技术上也有明显的优点。
上位机部分采用RS-232接口标准，下位机部分采用RS-485接口标准，在二者之间进行RS-232 / RS-485的转换，使双方能够识别对方传过来的数据。
系统分为两部分：实时温度数据采集终端（下位机）和通信控制软件（上位机）。
数据采集终端（下位机）主要由单片机、AD590、A/D转换器、MAX485和LED显示模块组成。
下位机在现场采集模拟温度信号，经A/D转换器转换为数字信号送给单片机，单片机把数字信号送LED上显示，同时将信号进行编码传送给上位机。
通信控制软件（上位机）主要由微机、RS232/RS485通信转换器、主控软件等部分组成。上位机的控制界面采用Visual Basic6.0语言编写，上位机通过串口与下位机通信。
在VB6.0的控件工具箱中,提供了一个使用非常方便的串行通信控件MSComm，可以通过这个控件控制COM口进行通讯。下位机检测到现场温度数据，传送到上位机，上位机接收到数据，并对数据进行监测。上位机可以接收下位机传输的不同的测量的值，并在监控界面中显示出来，使用户能够看到远距离现场测量温度的数值变化情况。实现监控系统对远程温度的实时监测，一旦数值超限，控制软件就会发出警报。
由此，远程终端与上位机监控软件配合，实现远程温度数据采集功能。
2 总体系统分析及方案论证
2．1 总体功能要求与技术指标
1.数据采集：以温度传感器采集的模拟量为输入量，通过A/D转换器输入单片机。
2.显示部分：对实时采集的温度数据通过4位7段LED显示。
3.通信方式：采用RS485技术实现远程设备与计算机主机通讯，实现实时温度数据采集。
4.波特率：9600b/s。
5.通信距离：大于500米。
2．2 整体框架
本系统包括两部分，一部分是下位机温度数据采集，另一部分是上位机监控软件。
下位机主要是实现实时温度数据采集功能，上位机部分主要是实现远距离数据采集功能。下位机在现场，例如温室、变电站、工厂等采集到温度数据，将数据通过传输信道传送给上位机。上位机与下位机的连接如图2-1。
下位机部分主要由温度传感器、单片机、A/D转换器、和LED显示模块组成。下位机在现场采集温度模拟信号用A/D转换器转换为数字信号送给单片机，单片机把数字信号送LED上显示，同时将信号进行编码传送给上位机。
上位机部分采用RS-232接口标准，而下位机部分采用RS-485接口标准，要使二者之间进行通讯还必须在二者之间接一个RS-232/RS-485转换器，使双方能够识别对方传过来的数据。
上位机的控制界面采用Visual Basic6.0语言编写，上位机通过COM口与下位机连接。上位机接收到下位机传送过来的数据后，并在监控界面中显示出来，使用户能够看到远距离现场的温度数值变化。监控系统对温度值进行实时监测，一旦数值超过阈值，监控界面中的警报灯就改变颜色发出警报。
2．3 器件选择
2．3．1 单片机
MCS-51系列是功能极强的高档8位单片机，广泛应用于各种测控系统，特别适合逻辑控制。由于它的性价比高，组成应用系统灵活、方便，所以是当前国内普遍选用的机种。
目前国内市场上的单片机，不仅厂家系列多，而且同一系列有很多机种，除了考虑到其总体功能和特点（如字长、运算速度、定时/计数器、I/O口、中断源等）外，还应考虑到质量好、可靠性高，价格合理，外围配置器件丰富、技术成熟的主机，故采用Atmel公司的AT89S52为主机，能满足本设计的功能要求和选择条件，而且结构灵活、设计方便。
2．3．2 显示模块
单片机系统常用的显示方式通常有两种，一种是LED数码管显示模块，还有一种是LCD液晶显示模块。考虑到本设计的实际需求，一个远程设备只需要显示一个传感器转换的温度值，因此选用4位LED数码管作显示模块。
2．3．3 温度数据采集
现有的温度传感器很多，综合比较之下，目前经常使用的AD590温度传感器是一种已经IC化的温度传感器，它产生的电流与绝对温度成正比，可接收的工作电压为4Ⅴ～30Ⅴ，检测的温度范围为-55℃～+150℃，具有非常好的线性输出性能，符合本设计的需求。
2．3．4 数据转换
随着集成技术的发展与广泛应用，目前市场上出售的A/D转换器的品种比较多，其精度、速度与价格方面也千差万别。按照转换原理划分，有计数比较型（速度慢、价格便宜），逐次逼近型（分辨率、速度、价格适中），双积分型（分辨率高，抗干扰能力强，价格便宜但速度慢）和并行转换（高速）。近几年又推出了电压-频率（V-F）转换型（高精度，低价格，但速度低）等。本设计考虑到速度及应用广泛程度选用最常用的8位A/D转换器ADC0809。
2．4 通信方式
在测量与控制系统中，通常采用PC机作为上位机，单片机作为下位机的分布式结构，完成数据采集、测量、控制和管理等任务。由于这些系统使用灵活、性价高、功能强，因此在许多领域得到广泛应用。采用RS-485标准进行通信，通信范围大、带负载能力较强、传输距离超过500米，满足远距离数据传输和控制。
在微型计算机系统中，主机与从机的基本通信方式有两种：并行通信（数据的所有位同时传输）；串行通信（数据的各位一位一位顺序传输）。前者特点是传输速度快，效率高，但由于数据线需要多根所以成本高，适用于短距离通信或者现场通信；后者传输数据只需要一根传输线，成本低，因此在远距离数据传输时多采用串行通信。 | 