PC机与单片机实时通信系统的设计与实现Word格式文档下载.docx
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theshapeofmousepointer,iconbutton,bmpbutton,backgroundcolor
canchangeandpromptforquitsystem.
Keywords:
Uppermachine;
AT89C52MCU;
DS18B20;
1602LCD;
serialcommunication
1前言
随着科技的不断发展，个人电脑在我们生活中的地位和作用已经无可替代，许多工作设计，商业运作都是通过电脑完成，主要原因就是利用许多简单操作就可以完成许多实际工作。
只需要通过程序编程，制作出一些友好简单直观的界面。
我们就能够通过PC机很轻松地完成许多复杂的操作。
本系统主要通过PC机与单片机构成小型集散控制系统来进行实时通信，既充分利用PC机丰富的软硬件资源实现友好的人机界面，又通过RS-232C/485总线结构与89C52单片机进行通信，对单片机进行数据采集和处理。
此设计只需点击鼠标就可以控制下位机完成许多操作。
可以用于检测一些人难以到达或环境比较恶劣的地方进行数据采集。
比如控制机器人去一些比较深、比较小的洞穴探索和采集数据，
本设计所涉及的专业知识较广，包括VC++可视化编程技术及应用、单片机原理及应用、传感器原理及应用，数字电子技术，液晶显示技术等。
上位机所涉及到的内容主要是将下位机数据处理并简单直观地通过文本框和温度波形展示在人们面前；
使用者仅需点击鼠标就能够控制下位机，达到想要的操作及现象。
下位机所涉及到的内容主要是DS18B20实时采集温度，将温度数据传给单片机；
单片机将数据处理，通过1602LCD显示出来，并实时将温度传输给上位机；
当温度到达所设定的报警值时蜂鸣器开始工作，实现报警功能；
下位机实时接收到上位机发送来的数据，根据数据分析做出相应的操作和显示。
通过此次毕业设计，了解电子系统设计的基本方法，掌握电子设计的基本步骤，熟练运用VC++编程。
我将大学四年的所学的专业知识，连贯起来作为一个整体做出了这个设计，理论与实际结合写出论文，并做出实物而且调试成功。
看到调试成功的实物和实现所有自己所要求实现的功能，自己内心无比骄傲和兴奋。
大学四年终究能说学有所成，而且是自己爱好的电子设计。
2系统总体设计
本系统主要由两个部分组成：
上位机，下位机。
通过USB转串口连接上位机与下位机。
①DS18B20实时采集环境温度
②单片机分析DS18B20采集到得数据，控制1602LCD显示出实时温度。
③当温度达到系统设置的报警值30℃时蜂鸣器报警
④单片机能将DS18B20采集的温度通过USB串口实时传给上位机
⑤上位机能够利用编辑框实时显示单片机传输的温度
⑥上位机能够通过按键控制显示出温度的实时波形
⑦上位机可以通过按键或发送编辑框向单片机发送数据，控制单片机LED的闪烁和1602LCD的显示，
⑧上位机展示出一些小技巧：
背景色，鼠标形状，图标按钮，位图按钮，退出提示，实时显示时间等等。
图1系统框图
3．下位机设计
下位机的设计主要分为两个部分：
硬件设计和软件设计。
3.1下位机硬件设计：
工作原理：
开机后所有二极管闪烁一次，蜂鸣器报警一声。
单片机向18B20发送数据，温度采集系统开始检测温度，把采集到的温度值发送给单片机，单片机将数据处理后，控制液晶显示系统显示出当前温度。
系统不断循环采集温度，并实时显示，而且将实时温度通过串口通信系统将数据发送给上位机。
当所测温度达到30℃时，蜂鸣器开始报警，而且二极管全亮。
单片机系统同时通过串口通信系统不断检测，如果串口接收到数据，单片机会将数据处理，并控制LED显示系统和液晶显示系统工作。
图2下位机硬件设计结构图：
3.1.1单片机电路：
图3单片机单元电路图
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
电路结构：
1单片机P0口接上拉电阻，因为P0口的驱动电流不大，不能驱动液晶进行显示。
②接1602LCD的数据位（7脚——14脚）
③P2.0，P2.1，P2.2，分别接1602LCD的4,5,6脚用于控制1602LCD的显示。
④P2.7脚接18B20的数据传输线。
⑤XTAL1,XTAL2分别接晶振的两个输出脚。
⑥RST接复位电路输出脚。
⑦/VPP接上高电平。
⑧RXD和TXD分别接上串口的9脚和10脚。
⑨P3.5接蜂鸣器
3.1.2串口电路设计：
图4串口通信电路图
串口电流主要由MAX232和一个串口头再加一些电阻组成。
J1与上位机的USB转串口连接，MAX232的9脚和10脚分别接单片机的RXD，TXD两端。
通过MAX232的电平转换，使单片机与上位机通信。
3.1.31602LCD电路：
图51602LCD液晶显示电路图
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
显示质量高;
数字式接口;
体积小、重量轻;
功耗低;
液晶显示简介.
液晶显示原理：
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。
引脚接口说明
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
1602LCD的2脚、15脚接电源，1脚和16脚接地。
7脚——14脚是1602LCD的数据传输位，接单片机的P0脚。
4脚——6脚是1602LCD的控制位，接单片机的P2.0、P2.1、P2.2脚。
3脚通过滑动变阻器接地，用于控制液晶的亮度。
3.1.4DS18B20电路设计
图6DS18B20温度传感器电路图
数字温度传感器DS18B20介绍
DS18B20的主要特性
①适应电压范围更宽，电压范围：
3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电.
②独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯.
③DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温
④DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内
⑤温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±
0.5℃
⑥可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温
⑦在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快
⑧测量结果直接输出数字温度信号，以"
一线总线"
串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力
⑨负压特性：
电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20引脚定义：
（1）DQ为数字信号输入/输出端；
（2）GND为电源地；
（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
3.1.5蜂鸣器电路设计
图7蜂鸣器电路图
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作
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