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(jì)溫度測(cè)量電路，實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的測(cè)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(jì)算機(jī)接收實(shí)時(shí)顯示和保存。系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備改造初試階段，滿足設(shè)計(jì)要求，證明溫度記錄系統(tǒng)的低成本和簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)是可行的。
關(guān)鍵詞：溫度記錄；BASIC Stamp；DS1621；微型計(jì)算機(jī)；Visual Basic

溫度測(cè)量在環(huán)境試驗(yàn)中是常見的一種測(cè)量方式。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量設(shè)備顯示樣品溫度于設(shè)備箱上，需要試驗(yàn)人員定時(shí)查看和記錄，這極大地浪費(fèi)了人力而且?guī)碇T多不便。當(dāng)溫度試驗(yàn)箱種類多而且需要長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)情況更糟，因?yàn)樵囼?yàn)人員需要三班倒不間斷試驗(yàn)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(shí)，市場(chǎng)需要一種經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)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(cè)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(tái)微型計(jì)算機(jī)，一個(gè)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(cè)量，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行控制程序。一旦用戶在微型計(jì)算機(jī)界面上決定實(shí)時(shí)記錄信息，信息便通過RS-232端口送往微控制器。微型計(jì)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(jì)算機(jī)告知微控制器溫度測(cè)量何時(shí)開始以及測(cè)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(jì)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(shí)時(shí)傳送回微型計(jì)算機(jī)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
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(guó)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(shí)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(chǔ)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(shí)鐘線SCL管腳相連，上拉電阻均為2kΩ接+5 V。因?yàn)樵鰪?qiáng)特性，該微控制器是串行通信的很好選擇，通過簡(jiǎn)單指令即可完成串行通信。微型計(jì)算機(jī)和BASICStamp(具體型號(hào)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(jì)算機(jī)。另外，下載程序時(shí)DTR與ATN必須連接，否則BASIC Stamp不能被微型計(jì)算機(jī)識(shí)別從而無法編程。