基于VB与PIC单片机实时温度检测系统设计与仿真

田苗法

基于VB与PIC单片机实时温度检测系统设计与仿真

田苗法

（安徽机电职业技术学院，安徽 芜湖 241000）

文章采用DS18b20作为温度传感器，将温度信号转变为电信号送给PIC单片机，再由单片机通过串口通信将温度值送给PC机，并在VB界面中用实时动态曲线将温度变化趋势展示出来，通过PC机就可以直观地监测被测对象的温度及变化曲线。最后，通过电路仿真软件proteus和虚拟串口软件（Virtual Serial Port Driver）对该系统进行了仿真，验证了该系统是正确的，并具有较强的实用性和现实意义。

VB；PIC单片机；温度检测系统；设计与仿真

1　引言

本设计下位机采用16F877A单片机，该单片机内置USRT串口通信模块，利用该模块可以更方便地跟PC机进行通信，简化了C程序代码设计。利用DS18B20将温度转变为电信号，然后发给单片机，单片机对数据进行分析和计算等处理，通过串口将数据传输给PC机，在PC机与单片机之间要用电平转换芯片MAX232进行电平转换。在PC机上采用VB进行编程，在VB窗体上显示温度值并通过动态曲线实时显示温度的变化趋势。图1为该系统的数据流程图。

图1　数据流程示意图

2　各元件简介

2.1PIC16F877A单片机

PIC16F877A单片机是美国Microchip公司生产的8位单片机，具有独特的RISC结构，即数据总线和指令总线分离的哈佛结构，该结构具有执行效率高和速度快等优点［1］。另外，片内带有EEPROM、A/D转换器、USART通信模块、MSSP通信模块等，功能强大，可以简化外围硬件电路设计和程序设计。本次电路设计应用了其内部的USRT串口通信功能模块，将温度信号经过MAX232电平转换后上传给PC机。

图2　PIC16F877A引脚示意图

2.2 温度传感器DS18B20

DS18B20是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接温度信号转化成串行数字信号给单片机处理［2］。如图3所示，它具有3个引脚，温度测量范围为-55～+125℃，测温精度可达0.0625℃。单片机还可以用一根端口线与多个DS18B20通信，占用端口少，可节省大量的引线和逻辑电路。

图3　DS18B20引脚示意图

2.3电平转换芯片MAX232

MAX232是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。PC机是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了实现计算机与TTL器件连接，必须在RS-232电路 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。目前广泛使用集成电路转换器件，MAX232芯片就是其中一种，可完成TTL与RS-232电路之间的双向电平转换。

图4　MAX232引脚示意图

3　系统电路设计与仿真

3.1硬件电路设计

应用电路仿真软件proteus对硬件电路进行了设计与仿真，图5所示，其中DS18B20的数据线与单片机RB6端口连接，R1为该单总线的上拉电阻。COMPIM可以使proteus在仿真环境下的系统与实际物理环境直接交互，这种模型称为物理接口模型（PIM），即Proteus中的电路通过COMPIM组件与PC机进行数据交换，但还需要安装虚拟串口驱动软件Virtual Serial Port Driver，简称VSPD，这个驱动软件可以模拟出两个虚拟串口，并将这个两个串口连接。 在仿真环境下，COMPIM组件与单片机之间不接MAX232，但在实际电路设计中要串接接MAX232。

图5　proteus电路设计图与仿真

3.2系统软件设计

该系统软件设计包括下位机软件设计和上位机软件设计。

下位机采用C语言编程，通过mplab软件和picc编译器生成可执行文件，然后下载到单片机中。该程序实现了单片机与DS18B20进行通信，包括启动DS18B20进行温度转换和读取温度值，并且把温度值通过COMPIM组件发给上位机。编程中采用PIC单片机内置的USRT串口通信模块，设置串口通信的波特率为9600，无奇偶校验位和一个停止位［3］。

上位机采用VB语言编程，利用VB中提供的MSComm控件实现与Proteus进行数据交换。程序代码如下：

Private Sub Form_Load（）'串口通信初始化程序

MSComm1.CommPort = 1'选择com1端口

MSComm1.InputLen = 0'设置input一次读取缓冲区所有内容

MSComm1.InputMode = 1'设置以二进制形式读取数据

MSComm1.InBufferCount = 0'清空接收缓冲区内容

MSComm1.InBufferSize = 1024'设置接收缓冲区空间大小为1024字节

MSComm 1.Settings = "9600，n，8，1"'设置波特率为9600，无奇偶校验和1个停止位

MSComm 1.RThreshold = 1'每收到一个字节就产生中断，触发oncomm事件

MSComm1.PortOpen = True'打开通信端口

End Sub

Private Sub MSComm1_OnComm（）'在文本框中显示温度值程序

inputdata = ms1.Input

For i = LBound（inputdata） To UBound（inputdata）

temp = temp & inputdata（i）

Next i

Text1.Text = temp & "℃"

End Sub

通过以上程序接收从单片机发过来的数据，再通过一个文本框将温度值显示在窗体上，并借助坐标系，将温度变化曲线显示出来，该曲线可以直观地展示温度的变化趋势。如图6所示：

图6　VB窗体实时温度变化曲线显示

4　结论

该系统实现了单片机与PC机之间通过串口进行数据交换，在PC机上直观地显示出温度的实时变化曲线。通过对系统进行仿真与调试，证明该系统设计是正确的，具有较强的实用性，并且电路硬件接线简单，测量精度高，温度测量范围广泛，误差较小，可广泛应用于对温度的检测和控制等领域。

［1］ 徐玮，沈建良，庄建清.PIC单片机快速入门［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2010.

［2］ 彭伟.单片机C语言程序设计实训［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2010.

［3］ 李学海.PIC单片机实用教程—提高篇［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2002.

Detection system’s design and simulation based on the real-time temperature of VB and PIC single chip microcomputer

By taking DS18b20 as a temperature sensor， temperature signals are transited into electric signal which firstly transited to PIC single chip microcomputer and then sent the temperature to PC through serial communication. In addition， this temperature variation trend can be reflected with real-time dynamic curve on VB interface. The temperature and its changing curves of monitored objects can be directly observed through PC. In the end， with circuit simulation software proteus and virtual serial port driver to simulate this system，it is verified that this system is correct and with strong practicability and practical significance.

VB； PIC single chip microcomputer； temperature detecting system； design and simulation

TP311

A

1008-1151（2016）02-0027-02

2016-01-10

田苗法（1984－），男，山东菏泽人，供职于安徽机电职业技术学院汽车工程系，研究方向为汽车电子与电控技术。