基于BASIC Stamp微控制器的溫度記錄系統(tǒng)

摘要：基于BASIC Stamp核心設(shè)計溫度測量電路，實現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的測量和保存。系統(tǒng)采用溫度傳感器DS1621，經(jīng)過有線通信，多路溫度數(shù)據(jù)由串行口輸送到微型計算機(jī)接收實時顯示和保存。系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境試驗設(shè)備改造初試階段，滿足設(shè)計要求，證明溫度記錄系統(tǒng)的低成本和簡單實現(xiàn)是可行的。
關(guān)鍵詞：溫度記錄；BASIC Stamp；DS1621；微型計算機(jī)；Visual Basic

溫度測量在環(huán)境試驗中是常見的一種測量方式。傳統(tǒng)的溫度測量設(shè)備顯示樣品溫度于設(shè)備箱上，需要試驗人員定時查看和記錄，這極大地浪費了人力而且?guī)碇T多不便。當(dāng)溫度試驗箱種類多而且需要長時間試驗時情況更糟，因為試驗人員需要三班倒不間斷試驗過程記錄。因此，改造傳統(tǒng)的高低溫箱記錄方式已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，同時，市場需要一種經(jīng)濟(jì)的設(shè)計方式。
本研究中一種以微控制器為基礎(chǔ)的溫度記錄系統(tǒng)被開發(fā)，以滿足溫度數(shù)據(jù)測量記錄的低成本和靈活模式。開發(fā)系統(tǒng)的主要硬件包括一臺微型計算機(jī)，一個以BASIC Stamp為基礎(chǔ)的微控制器電路板以及串行通訊鏈接設(shè)備。兩線串行接口數(shù)字傳感器DS1621被用來進(jìn)行溫度測量，微型計算機(jī)運行控制程序。一旦用戶在微型計算機(jī)界面上決定實時記錄信息，信息便通過RS-232端口送往微控制器。微型計算機(jī)和微控制器通過特定的串行通信協(xié)議通信，微型計算機(jī)告知微控制器溫度測量何時開始以及測量次數(shù)并等待微控制器發(fā)送具體數(shù)據(jù)。電路板的設(shè)計考慮了開放式結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)采用了28引腳易于插拔的插座來容納BASIC Stamp微控制器。微控制器將通過軟件模擬片內(nèi)集成總線I2C轉(zhuǎn)換讀取的溫度數(shù)據(jù)并實時傳送回微型計算機(jī)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)的主要原理圖如圖1所示。其中BASIC Stamp微控制器是美國Parallax公司的產(chǎn)品，采用5 V直流電源供電，支持在線串行編程，最高時鐘頻率達(dá)到20 MHz，通訊波特率設(shè)定為9 600。BASIC Stamp微控制器帶有片上BASIC解釋芯片、內(nèi)存(包括EEPROM和RAM)、5 V穩(wěn)壓器和一些通用輸入／輸出端口。該微控制器的工作溫度為0～70℃，每秒鐘約執(zhí)行4 000條指令，低電平復(fù)位。EEPROM可以存儲大約500條指令。端口P是雙向輸入／輸出復(fù)用管腳，可以進(jìn)行設(shè)置，其中P0和P1分別與傳感器DS1621的串行數(shù)據(jù)線SDA以及串行時鐘線SCL管腳相連，上拉電阻均為2kΩ接+5 V。因為增強(qiáng)特性，該微控制器是串行通信的很好選擇，通過簡單指令即可完成串行通信。微型計算機(jī)和BASICStamp(具體型號BS2)的通信連接如圖2所示，連接通過若干導(dǎo)線完成。注意DTR與ATN在下載完程序后要斷開以便傳感器的數(shù)據(jù)能傳回微型計算機(jī)。另外，下載程序時DTR與ATN必須連接，否則BASIC Stamp不能被微型計算機(jī)識別從而無法編程。