10-51_四路DS18B20温度采集_上位机

基于51单片机的四路DS18B20温度采集与上位机监控系统

四路测温 · 串口通信 · 上位机曲线显示

一、项目简介

本项目设计了一套四路温度采集与上位机监控系统。51单片机通过单总线挂载4片DS18B20传感器，分别采集4路温度数据，通过串口将数据发送至PC上位机软件。上位机软件实时显示4路温度数值和温度变化曲线，支持数据记录和导出功能。

串口通信采用自定义数据帧格式：帧头(0xAA) + 4路温度数据(各2字节) + 校验和 + 帧尾(0x55)。波特率9600bps，每秒发送一次数据帧。上位机软件解析数据帧后更新显示和曲线。该系统适用于多点温度监控场景，如机房温度监测、冷链运输监控等。

项目属性	说明
主控平台	STC89C52
开发语言	C语言
开发环境	Keil C51 / Keil MDK
仿真工具	Proteus（部分项目）

图1-1 系统整体效果图

二、系统总体架构

本系统以单片机为核心，外围连接传感器、显示模块、按键模块和执行机构。系统总体架构如下：单片机通过相应接口与各外设通信，采集传感器数据后进行处理，结果输出至显示模块，同时根据逻辑控制执行机构动作。

图2-1 系统总体架构框图

模块	功能描述
主控模块	系统核心，负责数据采集、逻辑处理和输出控制
传感器模块	采集环境参数（温度/光照/按键输入等）
显示模块	LCD1602/OLED实时显示数据和状态
按键模块	用户输入，参数调整和模式切换
执行机构	蜂鸣器/LED/电机等，执行报警和驱动动作

三、硬件设计

3.1 核心器件选型

器件	型号	说明
主控芯片	STC89C52	8位51内核
温度传感器×4	DS18B20	同一单总线挂载4片
串口转换	MAX232/CH340	TTL↔RS232/USB转换
LCD显示	LCD1602	本地显示温度
上位机	PC软件	串口接收、曲线显示

图3-1 核心器件实物图

3.2 引脚分配

单片机各引脚分配如下表所示，在设计时需注意引脚复用和电平匹配问题：

引脚	连接	功能描述
P1.0	DQ	DS18B20单总线（4片）
P3.0	RXD	串口接收
P3.1	TXD	串口发送
P2.5~P2.7	LCD控制	LCD1602
P0	LCD数据	LCD1602

图3-2 引脚分配电路原理图

四、软件设计

4.1 软件流程

主循环中依次通过Match ROM寻址4片DS18B20并读取温度，存入4个变量。将4路温度按数据帧格式打包（帧头+数据+校验+帧尾），通过串口发送。同时LCD1602轮流显示4路温度（每2秒切换）。上位机软件接收串口数据，解析后更新数值显示和实时曲线。

图4-1 主程序流程图

4.2 模块划分

源文件	模块名称	功能描述
ds18b20.c	DS18B20驱动	4路ROM匹配、温度读取
uart.c	串口驱动	串口初始化、发送、数据帧打包
lcd1602.c	LCD驱动	本地显示
main.c	主程序	4路温度采集、串口发送、LCD显示

4.3 关键代码

以下代码均从项目工程源文件中直接提取，完整展示了各模块的核心实现：

📄 ds18b20.c

📄 LCD1602.c

📄 lcd1602func.c

五、项目文件结构

项目工程的目录结构如下，展示了源代码文件的组织方式：

六、功能演示

系统功能演示步骤如下：

1. 上电后LCD显示4路温度，每2秒轮换

2. PC端打开上位机软件，选择串口和波特率9600

3. 上位机显示4路温度数值和实时曲线

4. 改变某路传感器温度，曲线相应变化

5. 可导出数据为CSV文件

图6-1 功能演示照片/截图

图6-2 运行状态特写

七、总结

本项目实现了完整的温度采集-传输-显示链路，是物联网温度监控系统的雏形。4路DS18B20的单总线多点寻址是核心技术点，自定义数据帧协议保证了串口通信的可靠性。上位机曲线显示使温度变化趋势一目了然。

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