智能溫度數(shù)據(jù)采集單片機系統(tǒng)研發(fā)論文
0 引言
隨著數(shù)字信息時代的不斷發(fā)展，基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)憑借結(jié)構(gòu)緊湊、工作性能穩(wěn)定、可擴展性好、功能豐富等優(yōu)點，得到了充分的重視和廣泛的應(yīng)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步分析和研究。該系統(tǒng)分為兩部分：室溫的數(shù)據(jù)采集器和監(jiān)控室內(nèi)溫度的'上位PC機。采集器基于STC15F2K61S2單片機，實現(xiàn)對室溫的實時監(jiān)測，顯示及對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制，以達(dá)到控制室溫的效果。
1 系統(tǒng)的總體設(shè)計
系統(tǒng)整個過程包括信號的采集、單片機對信號處理、采集數(shù)據(jù)的實時顯示、溫控設(shè)備的智能控制，最后將采集數(shù)據(jù)上傳至PC機存儲分析，系統(tǒng)原理如圖1所示。系統(tǒng)包括前端的溫度傳感器、單片機、按鍵、數(shù)碼管顯示、空調(diào)等溫控設(shè)備、PC機。其中，單片機是核心設(shè)備，主要完成采集信號的處理和轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)信息顯示在數(shù)碼管上。同時，根據(jù)溫度變化自動控制空調(diào)、風(fēng)扇、暖氣，并將數(shù)據(jù)存儲到上位PC 機的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可顯示當(dāng)天室溫變化的情況和歷史變化趨勢曲線，空調(diào)、暖氣設(shè)備的使用狀況。
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(tǒng)而言，單片機是系統(tǒng)設(shè)計的核心部分，合理使用單片機的I/Ο口資源是系統(tǒng)設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。本系統(tǒng)將單片機的P0,P2口分別用于控制數(shù)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(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，P3.0和P3.1與上位PC機實現(xiàn)串口通信，P3.2~P3.4接按鍵，P3.5~P3.7接溫控設(shè)備。
1.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊
將溫度傳感器采樣的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由單片機同時觸發(fā)啟動轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換完畢后讀入單片機，并進(jìn)行進(jìn)一步的信號處理。本系統(tǒng)使用的ADC轉(zhuǎn)換器模塊為STC15系列單片機內(nèi)部集成的8路10位高速ADC轉(zhuǎn)換器模塊，模擬信號輸入端口設(shè)置在P1端口的8個引腳上，本系統(tǒng)僅使用P1.0作為模擬信號輸入口。ADC轉(zhuǎn)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）。
�。�2）A/D 轉(zhuǎn)換中斷有關(guān)的寄存器 IE（見表 2）。
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(dāng)EA =1,EADC =1時 ,ADC控 制 寄 存 器ADC_CONTR中的ADC_FLAG是A/D裝換結(jié)束標(biāo)志位，也是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷請求標(biāo)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(wù)程序。其中，初始化程序主要用于將P1口設(shè)置為ADC的輸入通道，啟動ADC轉(zhuǎn)換器，并開啟CPU中斷，等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷請求。程序設(shè)計流程如圖2所示。
當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC轉(zhuǎn)換器工作停止，同時相應(yīng)的中斷標(biāo)志位ADC_FLAG被置為1,程序跳轉(zhuǎn)至ADC中斷服務(wù)程序入口，在ADC中斷服務(wù)程序中，主要完成的工作為清除中斷標(biāo)志位，并計算出A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，然后重新啟動ADC轉(zhuǎn)換器。ADC中斷服務(wù)程序工作流程如圖3所示。
1.3數(shù)據(jù)存儲、分析模塊
單片機采集到室溫后，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，需將結(jié)果上傳給PC機做數(shù)據(jù)的存儲和分析。由于上傳的數(shù)據(jù)量較小，本系統(tǒng)采用串行口通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。上位機接收到實時數(shù)據(jù)后，需要將實時室溫存儲至數(shù)據(jù)庫中，為歷史數(shù)據(jù)的管理和分析提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫為SQL Server,通過JDBC提供的接口編寫JAVA語言連接數(shù)據(jù)庫并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)存儲流程如圖4所示。
2 結(jié)語
單片機的智能溫度采集與分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄室內(nèi)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(shè)備，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。
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