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1 引言 在現代測控系統中，由于PC機具有強大的數據處理能力和良好的用戶(hù)交互界面，單片機具有較強的現場(chǎng)抗干擾能力及良好的性?xún)r(jià)比，因此以PC機為上位機實(shí)施用戶(hù)控制和以單片機為下位機進(jìn)行實(shí)時(shí)數據采集的分布式智能化控制系統無(wú)疑具有很好的應用前景。本文中單片機實(shí)現了溫度檢測，具有較好的實(shí)時(shí)性；PC機完成了數據顯示、存儲及統計分析，繪制了實(shí)時(shí)溫度曲線(xiàn)，并對系統目前所處狀況做出了評判。兩者之間以串行口進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò )。 2 數據采集系統的硬件基礎 該系統的下位機選擇Atreel公司的AT89S51單片機作為控制核心，負責采集現場(chǎng)溫度值。溫度傳感器將溫度轉換為電壓信號，經(jīng)模／數轉換器ADC0809轉換成8位數字量，并經(jīng)AT89S51的P1口進(jìn)入單片機保存。上位PC機通過(guò)串行口與下位機聯(lián)絡(luò )，向下位機發(fā)送控制命令和接收下位機上傳的數據以及進(jìn)行人機交互。上位機采用VB 6．0進(jìn)行人機交互界面設計，并利用其MSComm控件實(shí)現與下位機簡(jiǎn)單而高效的串行通信。充分發(fā)揮了單片機在實(shí)時(shí)數據采集和PC機對圖形處理、顯示以及數據庫管理上的優(yōu)點(diǎn)。使得單片機的應用已不僅僅局限于傳統意義上的自動(dòng)監測或控制，而是形成了以網(wǎng)絡(luò )為核心的分布式多點(diǎn)系統的發(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(guò)MAX232芯片將單片機TTL電平轉換為RS 232電平，構成如圖1所示的系統結構框圖。 3 VB環(huán)境下串行通信的實(shí)現方法 VB可視化界面的設計風(fēng)格具有簡(jiǎn)單、易學(xué)、高效的特點(diǎn)，已成為眾多開(kāi)發(fā)人員采用的工具，且被廣泛應用到各個(gè)領(lǐng)域。VB的MSComm通信控件，只需用戶(hù)編寫(xiě)少量的程序代碼即可完成通信軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 3．1 MSComm控件簡(jiǎn)介 MSComm控件是Microsoft公司提供的串行通信ActiveX控件，MSComm控件通過(guò)串行口發(fā)送和接收數據，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(shí)，CommPort屬性值可以設置成從1～16的任何數(缺省值為1)。 (2)Settings屬性用于設置初始化參數。以字符串的形式設置或返回聯(lián)機速率、奇偶校驗、數據位、停止位等4個(gè)參數。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表示數據位數；S表示停止位數。該系統設其為“9600，N，8，l”。 (3)Portopen屬性用于設置或返回通信串口的狀態(tài)(開(kāi)或關(guān))。Portopen屬性為Boolean類(lèi)型，當值為T(mén)rue時(shí)，表示打開(kāi)串口；當值為False時(shí)，表示關(guān)閉串口，并清空接收和發(fā)送緩沖區。 (4)Input屬性用于從接收緩沖區讀取數據。 (5)Output屬性用于向發(fā)送緩沖區寫(xiě)入數據。 (6)InputMode屬性用于讀取或設置從接收緩沖區讀取數據的格式，當InputMode=O時(shí)，數據以文字形式讀��；當InputMode=1時(shí)，數據以二進(jìn)制形式讀取。 3．2 上位機程序設計 上位機主要負責發(fā)送控制命令，以及數據的接收、處理、計算、數據的顯示等功能。上位機程序分為四個(gè)部分：界面設計、程序初始化、數據通信、數據處理。程序流程如圖2所示。 主操作界面主要分為四個(gè)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(kāi)。 其中，溫度界限部分主要用來(lái)顯示用戶(hù)自己設定的溫度上下限；數據接收部分采用外部控件MSFlexGrid來(lái)顯示已經(jīng)接收過(guò)來(lái)的數據；統計計算部分用來(lái)顯示對數據分析后的結果，如最大值、最小值、平均值等，最后對當前系統狀況作出綜合評判；溫度曲線(xiàn)部分顯示當前所有溫度的變化情況，每個(gè)溫度值對應曲線(xiàn)突出的一點(diǎn)，其中兩條虛線(xiàn)內的點(diǎn)代表溫度值在界限范圍內，兩條虛線(xiàn)外的兩個(gè)點(diǎn)則表示該溫度值超出了界限范圍。 進(jìn)入主界面后，用戶(hù)首先單擊“開(kāi)始聯(lián)絡(luò )”，此時(shí)上位機會(huì )向下位機發(fā)出聯(lián)絡(luò )信號，下位機受到預先設定的聯(lián)絡(luò )信號后，會(huì )將數據發(fā)送過(guò)來(lái)；然后單擊“接收數據”命令，此時(shí)會(huì )在MSFlexGrid控件中按先后順序依次顯示接收到的數據；在進(jìn)行數據處理之前，用戶(hù)可根據自身需求進(jìn)行溫度界限的設定，僅單擊“界限設置”命令即可實(shí)現；最后進(jìn)行數據處理，單擊相應命令按鈕后，會(huì )在界面繪出當前溫度曲線(xiàn)，并計算出各種統計參數。 3．3 串口通信初始化程序 該程序主要用于對數據緩沖區以及串口部分的初始化，如串口的選擇、串口的數據格式等。這部分程序的代碼如下： 3．4 上位機通信程序 該程序由數據發(fā)送(聯(lián)絡(luò )信號)和數據接收組成。兩部分程序分別寫(xiě)在對應的命令按鈕“開(kāi)始聯(lián)絡(luò )”、“接收數據”的Click事件下。具體程序代碼如下： 4 下位機通信軟件設計 下位機程序包括初始化部分、數據采集和接收聯(lián)絡(luò )信號部分、數據發(fā)送部分。 AT89S51單片機串行通信由定時(shí)器Tl作為波特率發(fā)生器，其波特率與PC機一致。數據的傳送格式為8位數據位和1位停止位。采用查詢(xún)方式發(fā)送和接收數據，定時(shí)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(shí)定時(shí)器T1的初值應被設為： 4．1 接收上位機命令程序 接收上位機命令程序： 4．2 數據發(fā)送程序 數據發(fā)送程序： 5 結語(yǔ) 單片機與上位機的通信在工業(yè)控制現場(chǎng)的應用比較廣泛，利用VB提供的通訊控件MSComm對上位機進(jìn)行編程比使用API函數編程更簡(jiǎn)單靈活。本文通過(guò)具體實(shí)例分析了計算機與單片機之間的通信方法。調試結果證明，該方案切實(shí)可行，能夠確保通信的穩定，具有重要的現實(shí)意義。 |
