基于VB與單片機的溫度測控系統(tǒng)設計
摘要： 該系統(tǒng)的下位機選擇Atrmel公司的AT89S51單片機作為控制核心，負責采集現(xiàn)場溫度值。溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字量，并經(jīng)AT89S51的P1口進入單片機保存。上位PC機通過串行口與下位機聯(lián)絡，向下位機發(fā)送控制命令和接收下位機上傳的數(shù)據(jù)以及進行人機交互。上位機采用VB 6．0進行人機交互界面設計，并利用其MSComm控件實現(xiàn)與下位機簡單而高效的串行通信。充分發(fā)揮了單片機在實時數(shù)據(jù)采集和PC機對圖形處理、顯示以及數(shù)據(jù)庫管理上的優(yōu)點。使得單片機的應用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動監(jiān)測或控制，而是形成了以網(wǎng)絡為核心的分布式多點系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于上下位機串行口工作電平不一致，它們之間通過MAX232芯片將單片機TTL電平轉(zhuǎn)換為RS 232電平，構成如圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構框圖。
Abstract：
Key words :
在現(xiàn)代測控系統(tǒng)中，由于PC機具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和良好的用戶交互界面，單片機具有較強的現(xiàn)場抗干擾能力及良好的性價比，因此以PC機為上位機實施用戶控制和以單片機為下位機進行實時數(shù)據(jù)采集的分布式智能化控制系統(tǒng)無疑具有很好的應用前景。本文中單片機實現(xiàn)了溫度檢測，具有較好的實時性；PC機完成了數(shù)據(jù)顯示、存儲及統(tǒng)計分析，繪制了實時溫度曲線，并對系統(tǒng)目前所處狀況做出了評判。兩者之間以串行口進行通信聯(lián)絡。
1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基礎
該系統(tǒng)的下位機選擇Atrmel公司的AT89S51單片機作為控制核心，負責采集現(xiàn)場溫度值。溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字量，并經(jīng)AT89S51的P1口進入單片機保存。上位PC機通過串行口與下位機聯(lián)絡，向下位機發(fā)送控制命令和接收下位機上傳的數(shù)據(jù)以及進行人機交互。上位機采用VB 6．0進行人機交互界面設計，并利用其MSComm控件實現(xiàn)與下位機簡單而高效的串行通信。充分發(fā)揮了單片機在實時數(shù)據(jù)采集和PC機對圖形處理、顯示以及數(shù)據(jù)庫管理上的優(yōu)點。使得單片機的應用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動監(jiān)測或控制，而是形成了以網(wǎng)絡為核心的分布式多點系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于上下位機串行口工作電平不一致，它們之間通過MAX232芯片將單片機TTL電平轉(zhuǎn)換為RS 232電平，構成如圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構框圖。
2 VB環(huán)境下串行通信的實現(xiàn)方法
VB可視化界面的設計風格具有簡單、易學、高效的特點，已成為眾多開發(fā)人員采用的工具，且被廣泛應用到各個領域。VB的MSComm通信控件，只需用戶編寫少量的程序代碼即可完成通信軟件的開發(fā)過程。
2．1 MSComm控件簡介
MSComm控件是Microsoft公司提供的串行通信ActiveX控件，MSComm控件通過串行口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，為應用程序提供串行通信功能。MS-Comm通信控件的主要屬性如下：
(1)CommPort屬性用于設置或返回通信連接端口。在設計時，CommPort屬性值可以設置成從1～16的任何數(shù)(缺省值為1)。
(2)Settings屬性用于設置初始化參數(shù)。以字符串的形式設置或返回聯(lián)機速率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位等4個參數(shù)。其格式為：“BBBB，P，D，S”。其中，BBBB表示聯(lián)機速率；P表示奇偶校驗位檢查方式；D表示數(shù)據(jù)位數(shù)；S表示停止位數(shù)。該系統(tǒng)設其為“9600，N，8，l”。
(3)Portopen屬性用于設置或返回通信串口的狀態(tài)(開或關)。Portopen屬性為Boolean類型，當值為True時，表示打開串口；當值為False時，表示關閉串口，并清空接收和發(fā)送緩沖區(qū)。
(4)Input屬性用于從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。
(5)Output屬性用于向發(fā)送緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)。
(6)InputMode屬性用于讀取或設置從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式，當InputMode=O時，數(shù)據(jù)以文字形式讀取；當InputMode=1時，數(shù)據(jù)以二進制形式讀取。
2．2 上位機程序設計
上位機主要負責發(fā)送控制命令，以及數(shù)據(jù)的接收、處理、計算、數(shù)據(jù)的顯示等功能。上位機程序分為四個部分：界面設計、程序初始化、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理。程序流程如圖2所示。
主操作界面主要分為四個組成部分，如圖3所示。為使界面清晰明了，用frame控件將其隔開。
其中，溫度界限部分主要用來顯示用戶自己設定的溫度上下限；數(shù)據(jù)接收部分采用外部控件MSFlexGrid來顯示已經(jīng)接收過來的數(shù)據(jù)；統(tǒng)計計算部分用來顯示對數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果，如最大值、最小值、平均值等，最后對當前系統(tǒng)狀況作出綜合評判；溫度曲線部分顯示當前所有溫度的變化情況，每個溫度值對應曲線突出的一點，其中兩條虛線內(nèi)的點代表溫度值在界限范圍內(nèi)，兩條虛線外的兩個點則表示該溫度值超出了界限范圍。
進入主界面后，用戶首先單擊“開始聯(lián)絡”，此時上位機會向下位機發(fā)出聯(lián)絡信號，下位機受到預先設定的聯(lián)絡信號后，會將數(shù)據(jù)發(fā)送過來；然后單擊“接收數(shù)據(jù)”命令，此時會在MSFlexGrid控件中按先后順序依次顯示接收到的數(shù)據(jù)；在進行數(shù)據(jù)處理之前，用戶可根據(jù)自身需求進行溫度界限的設定，僅單擊“界限設置”命令即可實現(xiàn)；最后進行數(shù)據(jù)處理，單擊相應命令按鈕后，會在界面繪出當前溫度曲線，并計算出各種統(tǒng)計參數(shù)。
2．3 串口通信初始化程序
該程序主要用于對數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及串口部分的初始化，如串口的選擇、串口的數(shù)據(jù)格式等。這部分程序的代碼如下：
2．4 上位機通信程序
該程序由數(shù)據(jù)發(fā)送(聯(lián)絡信號)和數(shù)據(jù)接收組成。兩部分程序分別寫在對應的命令按鈕“開始聯(lián)絡”、“接收數(shù)據(jù)”的Click事件下。具體程序代碼如下：
3下位機通信軟件設計
下位機程序包括初始化部分、數(shù)據(jù)采集和接收聯(lián)絡信號部分、數(shù)據(jù)發(fā)送部分。
AT89S51單片機串行通信由定時器Tl作為波特率發(fā)生器，其波特率與PC機一致。數(shù)據(jù)的傳送格式為8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。采用查詢方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，定時器T1設置為工作模式2，串行口設置為工作方式1。該設計將通信速率設置為9 600 b／s，SMOD=0，單片機晶振頻率為11．059 2 MHz，此時定時器T1的初值應被設為：
3．1 接收上位機命令程序
接收上位機命令程序：
3．2數(shù)據(jù)發(fā)送程序
數(shù)據(jù)發(fā)送程序：
4 結(jié)語
單片機與上位機的通信在工業(yè)控制現(xiàn)場的應用比較廣泛，利用VB提供的通訊控件MSComm對上位機進行編程比使用API函數(shù)編程更簡單靈活。本文通過具體實例分析了計算機與單片機之間的通信方法。調(diào)試結(jié)果證明，該方案切實可行，能夠確保通信的穩(wěn)定，具有重要的現(xiàn)實意義。
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