基于8051单片机的温湿度采集系统设计
又是一周过去。不知这一周大家过得怎么样？是否开心，是否有所收获。
秋天，是一个收获的季节。这一切都是建立在春耕夏播的基础之上。
以上是序。
通过前面的学习，我们学会了如何用串口发送数据和接收固定字节的命令。 今天，我们继续讨论串口应用协议，主要焦点还是在如何有效地使用串口发送数据。为了简化描述，假设我们基于8051单片机开发一个温湿度采集系统，周期将温度和湿度数据上报到上位机。温度和湿度定义如下：
float temperature = 25.0; //温度float humidity = 70.0; //湿度
我们至少可以设计出以下两种不同的串口应用协议：
1.固定大小的消息：先发送float类型的温度，再发送float类型的湿度。每次传输8个字节。
温度（4字节）
湿度（4字节）
代码实现：
// 固定消息发送温度和湿度函数void send_temperature_and_humidity(float temperature, float humidity){ uart_sendfloat(temperature); //发送温度 uart_sendfloat(humidity); //发送湿度}
字符串消息，先发送温度的字符串，再发送湿度的字符串，两者之间有明显的分隔符（例如空格、分号或冒号），结尾一般以“ ”结束。
25.0, 70.0
//以字符串消息发送温度和湿度函数void send_temperature_and_humidity_string(float temperature, float humidity){ printf(%f,%f, tempeature, humidity); //以字符串消息发送温度、湿度} 以上两种应用协议中，哪一种最好呢？
从消息长度来看，固定消息大小都是8个字节，而字符串消息则超过8个字节且长度不定（请思考为什么？）
从可读性来看，在ascii接收模式下，字符串消息可读性高（人可直接读），固定消息“不可读”。
从效率和保密性（假设有这一条吧），固定消息胜出，因为它发送的是原始二进制数据，占用字节最少。
为了传输更多的数据和实现更复杂的功能，我们通常在固定消息的基础上引入更多的辅助数据。例如，增加校验位保证数据传输无误，增加地址字节以区分不同设备等。但对于有些上位机（labview）来说，它对字符串数据的解释可以一步到位，无需按图索骥。
at命令常用于控制wifi模块、sms模块等，就是以字符串消息实现的。
练手项目：假设有一个多点温度采集系统，架构如下图所示。
其中，n值取决于具体的系统要求。试基于固定长度消息设计串口应用协议，实现多点数据的上报。
太简单了，一次传完n点温度，如下：
1#温度
2#温度
......
n#温度
顺序读取1#~n#的温度，先放到缓冲里，一次调用串口发送函数将n点数据发送出去。收工！
n很小时，没有毛病。假设n=128，则要求温度缓存数组长度至少为128个，一个温度数值占4字节（float），要128*4 = 512b，这超出了可用内存。如果不同的项目，n点都不一样，那么上位机的程序必须根据n点修改串口接收程序。累死。
怎么办？我们可以每读一个ds18b20，就将温度发送到串口。重复n次就完成一次温度采集与上报。
为了区分是哪个ds18b20，我们增加一个字节数据表示设备号（1~n）。所以，串口上报协议变为：
设备号（1字节， unsigned char）
温度（4字节，float）
n最大为255。这么做的好处一个是简化了程序，也便于上位机接收和处理数据。
关键代码：
unsigned char ds18b20_no= 1;//读取温度并发送到串口float temperature;temperature = ds18b20_readtermperature(ds18b20_no); //读取温度uart_senduchar(ds18b20_no); //发送设备号uart_sendfloat(temperature); //发送温度
ds18b20_readtermperature()函数是读取温度函数，本例中我们先使用模拟的（而不是真正去读一个ds18b20)。实现如下：
//读取ds18b20温度(模拟）float ds18b20_readtemperature(unsigned char no){ static unsigned char tick = 0; //为了模拟得到一个变化的温度引入的变量 float temperature; tick++; temperature = no + tick*0.1; return temperature;} 我们引入模块化编程的思想，把发送功能封装到一个函数里。函数是模块化开发的必经之路。函数的引入增强了代码的可读性和复用性，也便于修改和维护程序。经过不断积累，函数库的引入可以使开发事半功倍。例如前面我们把串口封装到uart.h和uart.c，就是模块化思想的淋漓尽致的体现。使用串口，则直接添加uart.h和uart.c到工程，然后在主程序包含uart.h，直接调用定义好的串口函数就可以访问串口。
//发送温度函数，设备号（1b）温度（4b） void sendtemperature(unsigned char no, float temperature){ uart_senduchar(no); uart_sendfloat(temperature);} 我们使用 c51编程入门（二十二）串口编程入门--串口应用协议（一） 的proteus仿真电路，使用labview开发上位机来接收多点温度数据并显示。
仿真电路（没有接ds18b20,，温度模拟产生)
labview上位机能够正确接收并解码数据。labview的程序框图如下：
结束语
附上本次串口源码,如下。如果你觉得本篇文章有所帮助，请点赞，请打赏。 您的支持是对我们的最大鼓励。如果需要仿真电路和串口工程源码以及labview上位机源码，请在后台留言。
下一篇文章我们将完善仿真电路，增加ds18b20元件及驱动程序，并完善labview上位机（增加温度保存功能）。如果有可能，后面会开发labview串口程序的相关教程，并提供labview源码。
完整的代码：（uart.h和uart.c略，前一篇文章已经给出）
//uart_firstdemo.c#include uart.h//#includereg51.hsbit beeper_en = p2^0;sbit key_s1 = p1^0;char msg[] = welcome back.;unsigned char uart_rx_buffer[2];unsigned int count = 0;//函数定义void delayms(unsigned int nms);void keyscan(); //按键扫描float ds18b20_readtemperature(unsigned char no); //读取ds18b20温度void sendtemperature(unsigned char no, float temperature); //发送温度函数void main(){ unsigned char ds18b20_no = 1; //设备号 unsigned char ds18b20_n = 3; //ds18b20总数 float temperature; //温度 uart_init(); while(1) { temperature = ds18b20_readtemperature(ds18b20_no); //读温度 sendtemperature(ds18b20_no, temperature); //发送温度 ds18b20_no++; if(ds18b20_no > ds18b20_n)//已经读完所有点的温度 { ds18b20_no = 1; delayms(1000); //等待1s左右，再开始下一次采集 } }}void keyscan(){ float temperature; if(key_s1 == 0) { delayms(10); //消抖 if(key_s1 == 0) //按键按下，读取并上报1#地点的温度 { temperature = ds18b20_readtemperature(1); //读温度 sendtemperature(1, temperature); //发送温度 } }}//延时函数void delayms(unsigned int nms){ unsigned int i,j; for(i=0;i
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float temperature = 25.0; //温度float humidity = 70.0; //湿度
我们至少可以设计出以下两种不同的串口应用协议：
1.固定大小的消息：先发送float类型的温度，再发送float类型的湿度。每次传输8个字节。
温度（4字节）
湿度（4字节）
代码实现：
// 固定消息发送温度和湿度函数void send_temperature_and_humidity(float temperature, float humidity){ uart_sendfloat(temperature); //发送温度 uart_sendfloat(humidity); //发送湿度}
字符串消息，先发送温度的字符串，再发送湿度的字符串，两者之间有明显的分隔符（例如空格、分号或冒号），结尾一般以“ ”结束。
25.0, 70.0
//以字符串消息发送温度和湿度函数void send_temperature_and_humidity_string(float temperature, float humidity){ printf(%f,%f, tempeature, humidity); //以字符串消息发送温度、湿度} 以上两种应用协议中，哪一种最好呢？
从消息长度来看，固定消息大小都是8个字节，而字符串消息则超过8个字节且长度不定（请思考为什么？）
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为了传输更多的数据和实现更复杂的功能，我们通常在固定消息的基础上引入更多的辅助数据。例如，增加校验位保证数据传输无误，增加地址字节以区分不同设备等。但对于有些上位机（labview）来说，它对字符串数据的解释可以一步到位，无需按图索骥。
at命令常用于控制wifi模块、sms模块等，就是以字符串消息实现的。
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其中，n值取决于具体的系统要求。试基于固定长度消息设计串口应用协议，实现多点数据的上报。
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1#温度
2#温度
......
n#温度
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为了区分是哪个ds18b20，我们增加一个字节数据表示设备号（1~n）。所以，串口上报协议变为：
设备号（1字节， unsigned char）
温度（4字节，float）
n最大为255。这么做的好处一个是简化了程序，也便于上位机接收和处理数据。
关键代码：
unsigned char ds18b20_no= 1;//读取温度并发送到串口float temperature;temperature = ds18b20_readtermperature(ds18b20_no); //读取温度uart_senduchar(ds18b20_no); //发送设备号uart_sendfloat(temperature); //发送温度
ds18b20_readtermperature()函数是读取温度函数，本例中我们先使用模拟的（而不是真正去读一个ds18b20)。实现如下：
//读取ds18b20温度(模拟）float ds18b20_readtemperature(unsigned char no){ static unsigned char tick = 0; //为了模拟得到一个变化的温度引入的变量 float temperature; tick++; temperature = no + tick*0.1; return temperature;} 我们引入模块化编程的思想，把发送功能封装到一个函数里。函数是模块化开发的必经之路。函数的引入增强了代码的可读性和复用性，也便于修改和维护程序。经过不断积累，函数库的引入可以使开发事半功倍。例如前面我们把串口封装到uart.h和uart.c，就是模块化思想的淋漓尽致的体现。使用串口，则直接添加uart.h和uart.c到工程，然后在主程序包含uart.h，直接调用定义好的串口函数就可以访问串口。
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