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智能溫度數據采集單片機系統研發論文

論文范文 時間:2019-12-08 我要投稿
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  0 引言

  隨著數字信息時代的不斷發展,基于單片機的數據采集系統憑借結構緊湊、工作性能穩定、可擴展性好、功能豐富等優點,得到了充分的重視和廣泛的應用。人是恒溫動物,人體的肝、脾、膽以及血壓、血液成分等會隨著氣溫的變化受到不同程度的影響,舒適的氣溫有利于健康。

  本文針對室溫對基于單片機的智能溫度數據采集系統進行進一步分析和研究。該系統分為兩部分:室溫的數據采集器和監控室內溫度的上位PC機。采集器基于STC15F2K61S2單片機,實現對室溫的實時監測,顯示及對相關設備進行控制,以達到控制室溫的效果。

  1 系統的總體設計

  系統整個過程包括信號的采集、單片機對信號處理、采集數據的實時顯示、溫控設備的智能控制,最后將采集數據上傳至PC機存儲分析,系統原理如圖1所示。系統包括前端的溫度傳感器、單片機、按鍵、數碼管顯示、空調等溫控設備、PC機。其中,單片機是核心設備,主要完成采集信號的處理和轉換,將轉化后的數據信息顯示在數碼管上。同時,根據溫度變化自動控制空調、風扇、暖氣,并將數據存儲到上位PC 機的數據庫內,可顯示當天室溫變化的情況和歷史變化趨勢曲線,空調、暖氣設備的使用狀況。

系統原理

  1.1單片機I/Ο口分配

  對于單片機控制下的智能溫度采集系統而言,單片機是系統設計的核心部分,合理使用單片機的I/Ο口資源是系統設計成功與否的關鍵。本系統將單片機的P0,P2口分別用于控制數碼管的字位碼和字形碼,P1.0口用于將傳感器檢測的模擬信號輸入至單片機內部的A/D轉換器,P3.0和P3.1與上位PC機實現串口通信,P3.2~P3.4接按鍵,P3.5~P3.7接溫控設備。

  1.2 A/D轉換模塊

  將溫度傳感器采樣的信號進行數據采集,由單片機同時觸發啟動轉換過程,轉換完畢后讀入單片機,并進行進一步的信號處理。本系統使用的ADC轉換器模塊為STC15系列單片機內部集成的8路10位高速ADC轉換器模塊,模擬信號輸入端口設置在P1端口的8個引腳上,本系統僅使用P1.0作為模擬信號輸入口。ADC轉換器模塊涉及的主要寄存器有:

  (1)ADC控制寄存器ADC_CONTR(見表1)。

 ADC 控制寄存器 ADC_CONTR

  (2)A/D 轉換中斷有關的寄存器 IE(見表 2)。

A/D 轉換中斷有關的寄存器 IE

  EA:總中斷允許控制位,置 1 開總中斷。

  EADC:ADC使能控制端,置1開ADC中斷。

  當EA =1,EADC =1時 ,ADC控 制 寄 存 器ADC_CONTR中的ADC_FLAG是A/D裝換結束標志位,也是A/D轉換結束的中斷請求標志位。

  該模塊中主要包括兩部分程序:ADC初始化程序和ADC中斷服務程序。其中,初始化程序主要用于將P1口設置為ADC的輸入通道,啟動ADC轉換器,并開啟CPU中斷,等待A/D轉換結束的中斷請求。程序設計流程如圖2所示。

A/D 轉換初始化程序流程

  當A/D轉換結束后,ADC轉換器工作停止,同時相應的中斷標志位ADC_FLAG被置為1,程序跳轉至ADC中斷服務程序入口,在ADC中斷服務程序中,主要完成的工作為清除中斷標志位,并計算出A/D轉換的數字量,然后重新啟動ADC轉換器。ADC中斷服務程序工作流程如圖3所示。

ADC 中斷服務程序流程

  1.3數據存儲、分析模塊

  單片機采集到室溫后,經過數據處理,需將結果上傳給PC機做數據的存儲和分析。由于上傳的數據量較小,本系統采用串行口通信進行數據傳送。上位機接收到實時數據后,需要將實時室溫存儲至數據庫中,為歷史數據的管理和分析提供可靠數據支撐。

  本系統使用的數據庫為SQL Server,通過JDBC提供的接口編寫JAVA語言連接數據庫并對數據庫進行操作。數據存儲流程如圖4所示。

數據存儲程序流程

  2 結語

  單片機的智能溫度采集與分析系統能夠實時記錄室內溫度的變化情況,并能夠在溫度不適宜人體健康時智能控制溫控設備,調節室內溫度。

  參考文獻

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