采用VB軟件與AT89S51單片機的溫度測控系統設計

0 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交互界面，單片機具有較強的現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據采集的分布式智能化控制系統無疑具有很好的應用前景。本文中單片機實現了溫度檢測，具有較好的實時性；PC機完成了數據顯示、存儲及統計分析，繪制了實時溫度曲線，并對系統目前所處狀況做出了評判。兩者之間以串行口進行通信聯絡。

　　l 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，負責采集現場溫度值。溫度傳感器將溫度轉換為電壓信號，經模／數轉換器ADC0809轉換成8位數字量，并經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絡，向下位機發送控制命令和接收下位機上傳的數據以及進行人機交互。上位機采用VB 6．0進行人機交互界面設計，并利用其MSComm控件實現與下位機簡單而高效的串行通信。充分發揮了單片機在實時數據采集和PC機對圖形處理、顯示以及數據庫管理上的優點。使得單片機的應用已不僅僅局限于傳統意義上的自動監測或控制，而是形成了以網絡為核心的分布式多點系統的發展趨勢。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電平轉換為RS 232電平，構成如圖1所示的系統結構框圖。

　　2 VB環境下串行通信的實現方法

　　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，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機速率、奇偶校驗、數據位、停止位等4個參數。其格式為：“BBBB，P，D，S”。其中，BBBB表示聯機速率；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(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屬性用于向發送緩沖區寫入數據。

　　(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，數據以文字形式讀取；當InputMode=1時，數據以二進制形式讀取。

　　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；數據接收部分采用外部控件MSFlexGrid來顯示已經接收過來的數據；統計計算部分用來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，其中兩條虛線內的點代表溫度值在界限范圍內，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“開始聯絡”，此時上位機會向下位機發出聯絡信號，下位機受到預先設定的聯絡信號后，會將數據發送過來；然后單擊“接收數據”命令，此時會在MSFlexGrid控件中按先后順序依次顯示接收到的數據；在進行數據處理之前，用戶可根據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；最后進行數據處理，單擊相應命令按鈕后，會在界面繪出當前溫度曲線，并計算出各種統計參數。

　　2．3 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：

　　2．4 上位機通信程序

　　該程序由數據發送(聯絡信號)和數據接收組成。兩部分程序分別寫在對應的命令按鈕“開始聯絡”、“接收數據”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、數據采集和接收聯絡信號部分、數據發送部分。

　　AT89S51單片機串行通信由定時器Tl作為波特率發生器，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。采用查詢方式發送和接收數據，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數據發送程序

　　數據發送程序：

　　4 結語

　　單片機與上位機的通信在工業控制現場的應用比較廣泛，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。調試結果證明，該方案切實可行，能夠確保通信的穩定，具有重要的現實意義。

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