PC机与两片单片机串行进行通信的集散系统毕业设计.pdf

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1、 PC 机与两片单片机串行进行通信的集散系统毕业设计 2 作者：日期：个人收集整理 勿做商业用途 0 分类号 TN919 编号 201125502220 集散系统的设计与模拟 Design and Simulation of Distributed Control System （申请烟台大学学士学位论文)申请学位：工学学士学位 院 系:计算机学院 专 业：自动化 学生姓名:李帅 学 号：200725502220 指导老师 王培进（教授）2011 年 6 月 7 日 烟台大学计算机学院 个人收集整理 勿做商业用途 1 摘要该设计是一个基于串行通信的集散控制系统。该集散控制系统由 PC与 2 个

2、单片机组成,其中 PC 作为上位机对单片机进行控制和监视，采用 Visual Basic 编制界面。两片 AT89C52 单片机作为下位机，用来接收上位机指令并实现相应功能。通信基于 USB 通用串行总线标准，线路由 USBhub 中转扩展.可以实现 PC 和单片机之间主从式半双工通信。本文详细讨论了硬件电路的设计方法、主从式通信协议设计方法、主机人机交互界面的设计方法、下位单片机驱动的设计方法以及开发环境 keil uVision2、Visual Basic6.0 的使用方法,通过以上各种方法，最终实现了 PC 对多个单片机的集散控制。关键词 PC;单片机;集散系统；通信 个人收集整理 勿做

3、商业用途 2 Abstract：This distributed control system based on serial communication protocol is composed of a PC and two MCUs.PC is used as master,whose interface is programed by Visual Basic，and MCUs are used as slave so as to receive the single order from the master。The design of communication protocol

4、and corresponding design of hardware and software of PC and multiple MCUs is described in the article。All the designs mentioned above get together to realize the DCS at last.This article also introduces how to use the editor softwares such as keil uVision2 and Visual Basic 6。0。Some pictures and char

5、ts are given in order to make this article more vividly to read and more easily to understand.个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途 Keywords:PC；MCU；DCS；serial communication 个人收集整理 勿做商业用途 3 目录 第一章 序言.4 第二章 系统总体设计.5 2.1 系统概述.5 2.2 系统概图.5 2。3 系统总体运行图.6 2。4 系统功能模块.7 2。5 系统设计步骤.7 第三章 系统硬件设计.8 3.1 硬件结构.8 3。2 上位机 PC

6、与 USB 集线器.8 3.3 芯片 PL2303.9 3。4 单片机.10 第四章 系统软件设计.10 4.1 通信协议.10 4。1.1 异步串行通信协议.10 4。1.2 帧.11 4。2 下位机（单片机）串行通信及程序设计.12 4.2.1 单片机开发环境 uVision2 介绍.12 4。2.2 下位单片机驱动程序.12 4.3 上位机（PC）串行通信及程序设计.16 4。3.1 PC 界面开发环境 Visual Basic 6.0 介绍.16 4。3。2 PC 上位机界面程序编制.16 结束语.23 致谢.25 参考文献.26 附录 A 下位机程序代码.27 附录 B 上位机程序代

7、码.33 个人收集整理 勿做商业用途 4 第一章 序言 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，随着多微机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要1。这里所说的通信既包括计算机与外部设备之间，也包括计算机和计算机之间的信息交换。由于串行通信是把组成信息的各个码位在同一根传输线上，从低位到高位，逐位地、顺序地进行传送的通信方式，所用的传输线少，一个方向上只须一条传输线，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此,特别适合于远距离传送。对于那些与计算机相距不远的人机交互设备和串行外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式进行近距离交换数据也很普遍。在实时控制和管理方面，采

8、用多台微处理机组成分级分布控制系统中，各 CPU 之间的通信一般都是串行方式.所以串行接口是微机应用系统常用的接口。单片机正朝着高性能和多品种方向发展,具有低功耗，小体积,大容量,高性能,设计灵活、低价格和外围电路内装化等诸多特点。而 PC 具有强大的数据处理功能、监控和管理功能与非常友好的人机交互界面，人们已越来越多地采用 PC单片机系统来对一些工业控制系统中诸如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。DCS 能够实现集中管理分散控制的功能，随着工业化的进步,以前传统的采用人工进行数据记录登记已经远远不能满足现在工业化生产的要求，而采用 PC上位机单片机结构实现的数据采集系统具有自动化和无人值

9、守等特点,使得操作人员不必身居生产一线即可得知一线设备状态并且集中控制这些设备,给各领域的生产加工带来极大方便和安全,也使得生产更加合理优化，极大的提高了生产效率和产品质量。本设计是由 PC 和单片机组成的集散系统系统，能够通过 PC 与单片机的串行通信对外部设备进行信息采集和控制，满足以上各种优势，具有很强的实用价值。个人收集整理 勿做商业用途 5 第二章 系统总体设计 2.1 系统概述 本集散控制系统能够实现 PC 与两个单片机之间的串行通信，进而实现集中管理分散控制的功能。该系统是由 PC 与 2 个单片机组成的主从集散控制系统，其中 PC 做为上位机对下位单片机实现控制和监视功能，采用

10、 VB 编制界面，包括通信和控制两个功能模块.单片机作为下位机在整个系统中属于从属地位，主要用来接收上位机的命令并执行相应功能。要实现集散控制，首先要解决的是主从机如何通信的问题，RS485 标准抗干扰能力强,传输速率高,传送距离远,在当今串行通信领域应用比较广泛。但是本设计要求是 DCS，距离近，下位机仅有 2 台,功能简单，精度要求不高，又因为购置的单片机集成了 USB 转串口芯片 PL2303,可直接连接 PC 的 USB 接口,因此我们改用 USB 串行通信,若要控制两台单片机需要2 个 USB 口,USB-Hub 可将一个 COM 扩展成另外数个不同 COM 口,将单片机连接至转换后

11、的 COM 口，PC 就可以通过向不同 COM 口发送指令来控制不同下位机了，一个简单的集散系统就是这样实现的。通信无非就两种方向：（1）PC 向单片机发送（2）单片机向 PC 发送。本系统将以上二者分开实现。前者是 PC 发送指令,单片机执行。例如：在 PC 上选择某个单片机，点击“点亮 LED 灯”，然后该单片机就会点亮相应 LED 灯，通信成功。后者是单片机向 PC 发送数据，PC 接收。注意这里单片机是不能主动发数据的，需要 PC 的控制指令触发.例如:在 PC 操作界面上选择单片机，并且点击“采集数据,被选中的单片机则会采集数据并发送给 PC，PC 接收单片机采集的数据并显示,通信成

12、功。2。2 系统概图 系统的结构主要由三部分组成:(1）上位机系统；（2）下位机系统;（3）通信系统。上位机为 PC，界面用 VB 编制，人机交互良好；下位机为 2 片 AT89C52单片机，驱动程序采用 C 语言编制；通信系统采用 USB 串行通信。如图 2。1所示。图 2.1 系统概图 个人收集整理 勿做商业用途 6 2。3 系统总体运行图 本设计有一台主机，两台从机。各台从机之间不能相互通信.主机通过改变COM 口选择从机，向其发送控制指令和数据指令.从机处于从属地位，接收到上位机命令后进入串口中断,判断对比，要么执行诸如 LED 等亮的功能；要么进行数据采集,向 PC 发送数据。这里从

13、机不能主动向主机发送数据，只能等待主机发送“允许从机发送数据指令”后,方可向主机发送数据。若要实现数据采集功能,主机需采取查询方式，每隔一段时间对从机查询一次。系统的运行过程是这样的：单片机一直在执行着自己的主函数，等待 PC 触发串口中断。PC 在操作员的控制下向单片机发送数据，单片机接收到串行数据，触发串行中断程序，对主机发送的指令数据进行判断对比，执行相应的指令。这里会有两种不同的功能，一种是单片机自己内部执行，仅对诸如 LED 灯、数码管、点阵等输出外设进行操作，另一种是单片机采集输入外设的数据,传送给 PC 上位机。一切执行结束后，单片机会结束中断回到主程序，继续等待 PC 触发中断

14、。运行流程如图 2.2 所示。图 2.2 系统总体运行图 个人收集整理 勿做商业用途 7 2.4 系统功能模块 系统功能共分两个模块，PC 控制单片机模和 PC 采集单片机的键值模块.前者对应 PC 发送数据，单片机接收；后者对应单片机发送数据,PC 接收。（一）PC 控制单片机模块 检测：PC 向某单片机发送检测指令，该单片机返回一串字符串至PC.点亮发光二极管:PC 向某单片机发送该指令，该单片机点亮相应 LED 灯。熄灭发光二极管：PC 向某单片机发送该指令，该单片机熄灭所有LED 灯.点亮数码管时钟:PC 向某单片机发送该指令，该单片机点亮数码管，显示PC 上设定的相应时间，并且开始走

15、秒。熄灭数码管时钟:PC 向某单片机发送该指令，该单片机熄灭数码管.点亮点阵：PC 向某单片机发送该指令，该单片机点阵显示相应的点阵形状。熄灭点阵：PC 向某单片机发送该指令,该单片机熄灭点阵。（二）PC 采集单片机的键值模块 这里的键值是指单片机按键对应的值。在数码管上显示,初值为 0,手动增减,按+键，则数值开始增加,按键则数值减小,该键值可以用来模拟温度压力等物理量经过 AD 转换之后的数值（由于硬件和时间原因，没有用温度传感器进行全真模拟，其实键值模拟采集和它的核心原理是一样的）。PC 定时发送键值采集指令，对两个单片机进行轮换查询。每一个 PC 指令都会触发单片机的中断，让其发送键值

16、数据至 PC。PC 采集之后进行越限报警和绘制图表等处理.2。5 系统设计步骤 系统设计总共分四个步骤:1、硬件选择与连接：设计硬件结构图并且购置相关硬件。2、通信协议的设计：统筹上位机与下位机，设计二者兼容的通信协议。3、单片机下位机的驱动程序 C 编程与调制：根据单片机硬件资源及系统需要实现的功能,设计下位片机的驱动。4、PC 上位机的操作界面 VB 编程与调制：利用 Visual Basic6。0 设计一目了然、通俗易懂的操作界面。个人收集整理 勿做商业用途 8 第三章 系统硬件设计 3.1 硬件结构 本系统硬件组成部件有：PC 上位机、USB 集线器、2 个单片机（这里 PL2303集

17、成在了单片机之上），系统硬件结构如图 3。1 所示。图 3.1 硬件结构图 3.2 上位机 PC 与 USB 集线器 PC 就是众所周知的个人电脑，具有强大的数据处理能力，而且有良好的人机交互界面，很适合于做上位机，实现监控功能，本设计主要利用PC 机 USB通用串行通信接口进行串行通信。USB-HUB2就是一个 USB 接口扩展工具，能将 PC 上的一个 USB 口转换为数个不同 USB 口，单片机自身集成的 USB 驱动芯片可以将 USB 信号转化为单片机可以接收的 TTL 电平，故单片机可以直接连接至 USBHUB 扩展出来的USB 接口。PC 通过查询不同 USB 口即可以控制与该口连

18、接的单片机.像树的主干一样,HUB 是各分枝的汇集点，而根是 PC，叶是单片机。HUB 是一个共享设备,其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。在网络中，集线器主要用于共享网络的建设,是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的方案。在交换式网络中，HUB 直接与交换机相联，将交换机端口的数据送到桌面.使用 HUB 组网灵活,它处于网络的一个星型结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响到整个网络的正常运行。由于 HUB 在网络中的重要作用，所以对于它的选型也是非常重要的。本设计选用的是一转四的普通 USB 集线器。个人收集整理

19、勿做商业用途 9 3。3 芯片 PL2303 图3.2 PL2303芯片 PL23033是Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232USB 接口转换器,可提供一个RS232全双工异步串行通信装置与USB功能接口便利联接的解决方案。该器件内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART，只需外接几只电容就可实现USB信号与RS232信号的转换,能够方便嵌入到各种设备;该器件作为USB/RS232 双向转换器,一方面从主机接收USB数据并将其转换为 RS232 信息流格式发送给外设；另一方面从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机。这些工作全

20、部由器件自动完成,十分方便。PL2303的高兼容驱动可在大多操作系统上模拟成传统COM端口,并允许基于COM 端口应用可方便地转换成USB接口应用，通讯波特率高达6 Mb/s。在工作模式和休眠模式时都具有功耗低,是嵌入式系统手持设备的理想选择。该器件具有以下特征：完全兼容USB1.1 协议;可调节的35 V 输出电压，满足3V、3。3V和5V不同应用需求；支持完整的RS232接口，可编程设置的波特率：75b/s6 Mb/s,并为外部串行接口提供电源；512 字节可调的双向数据缓存;支持默认的ROM和外部EEPROM存储设备配置信息，具有I2C 总线接口，支持从外部MODEM 信号远程唤醒；支持

21、Windows98,Windows2000,WindowsXP等操作系统；28引脚的SOIC封装，如图3.2所示。本设计采用PL2303作为USB-RS232转换芯片，省去了原本MAX232芯片转换及相关总线的连接.而且PL2303可以同时给单片机供电，使系统线路更加简单.个人收集整理 勿做商业用途 10 3。4 单片机 省略 第四章 系统软件设计 4。1 通信协议 4。1.1 异步串行通信协议（1）串行通信7 串行通信是指所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收.其特点是只需一对传输线，适合于长距离传输,但通信速度较并行通信时慢。随着通信技术的发展，串行通信速度不断提高,使得计算机网络通信

22、普遍采用串行通信方式.计算机控制系统中各站间的数据传递及与信息管理系统间的数据交换都采用了串行通信方式。(2）波特率 波特率(Baud Rate)是串行通信中的一个重要的指标。它定义为每秒钟传送二进制数码的位数，单位是位每秒，用 bps、bit/s 或 b/s 表示。在串行异步通信中,波特率为每秒传送的字符数与每个字符位数的乘积。例如，如果每秒传送的速率为120字符/s，而每个字符包含10位（1个起始位、7个数据位、l 位奇偶校验、l 位停止位)，则波特率为：120字符/s 10b/字符=1200bps 现在异步通信的波特率可达100Mbps，当采用光纤作为传输介质时，传输波特率更高。（3)通

23、信制式 按通信线路上信息传送方向与时间的关系，可分为三种通信制式：单工通信、半双工通信和全双工通信.主要讲述一下半双工制式,因为本设计就是半双工制式。半双工制式系统中的两个站都由一个发送器和一个接收器组成，通过收发开关接到一根通信线上。在这种制式下，数据能从甲站传送到乙站，也能从乙站传送到甲站,但是不能同时在两个方向上传送，只能交替的发送和接收。其收发开关是由软件控制的电子开关，通过半双工协议进行功能切换的。（4）串行异步通信8 串行异步通信 ASYNC（Asynchronous Data Communication)是一个字符一个字符地按帧传送数据的方式。开头一个起始位“0”，接着是58位数

24、据位，且规定低位在前、高位在后，然后是一个奇偶校验位，最后加上一个停止位“1”表示字符的结束。若数据没有准备好则以空闲字符“1”来填充，直到数据准备好形成下一帧。一帧信息包含1个起始位、58个数据位、1个奇偶校验位、12个停止位。无信号传送时,为停止位（高电平）状态，当出现起始位(低电平）时，表示数据传送开始。因此停止位到起始位的电平转换,即为同步信息.进行异步通信时，收发双方必须有两项约定：一是帧信息格式,即字符的编码形式、奇偶校验形式、起始和停止位的格式等；二是传送速率。个人收集整理 勿做商业用途 11 串行异步通信在向外发送字符时，由于在字符的首尾分别附加了一个起始位和停止位。因此，传送

25、效率较低，传送速率较慢。(5）本设计 本设计采用异步串行通信，波特率设为9600bps，一帧数据由1位起始位、8位数据位、无奇偶校验位、1位停止位共10位组成。半双工通信制式，同一时间信号只能单方向流通,但是主从机双方都可以发送和接收.单片机串行口按方式1工作,波特率由定时器 T1控制。设置语句为：TMOD=0 x21；/设置 T1为工作方式2,自动循环装入初值 TH1=0 xfd;/初值设置，比特率为9600bps TL1=0 xfd;PC 串口波特率通过 VB 通讯控件9的 Settings 属性设置，为保证数据传送的准确性，其与单片机的波特率、数据格式必须一致.设置语句为：Mscomm1

26、.settings=“9600，n，8,1 4.1.2 帧 该协议有两种帧格式:指令帧和数据帧。指令帧用于确定执行何种指令，数据帧为各种功能参数.本协议中的指令帧为 PC 发送，数据帧 PC 和单片机都可以发送.帧的种类：开始帧、结束帧、数据开始标志帧、功能帧、数据帧。前四种是指令帧，最后一种是数据帧。开始帧：PC 发送的指令开始。结束帧:PC 发送的指令结束.数据帧：PC 或者单片机发送的带有各种信息参数的数据.功能帧：PC 发送的指令帧，让单片机实现各种功能，本系统定义了9种功能帧，分别对应点亮数码管、点亮点阵、点亮 LED 灯等功能。数据开始标志帧：PC 将要开始发送数据，让单片机准备接

27、收，注意这里发送完数据标志帧之后紧接着发送的一帧是数据的长度（data_length），单片机接收该长度的数据之后自动停止接收数据，开始接收指令帧。对应表格如表4-1 表4。1 各种帧及其相应的功能 PC 发送的十六进制指令(帧）单片机对应的功能 PC发送的十六进制指令（帧）单片机对应的功能 0 xFE 指令开始帧 0 x10 关键值采集帧 0 xFF 指令结束帧 0 x03 点亮发光二极管帧 0 x01 数据帧开始标志帧 0 x04 熄灭发光二极管帧 0 x02 熄灭数码管帧 0 x05 测试并返回字符串帧 0 x06 点亮数码管帧 0 x07 点亮点阵帧 0 x09 开始键值采集帧 0 x

28、08 熄灭点阵帧 个人收集整理 勿做商业用途 12 4.2 下位机（单片机）串行通信及程序设计 4.2.1 单片机开发环境 uVision2 介绍 省略 4。2。2 下位单片机驱动程序 下位机驱动程序的主要原理是串口中断接收上位机发送的数据和指令,对上位机发送的数据进行判断比较，采用置标志位变量 XXX_flag 为1的方法驱动相应功能程序。下位机在没有主机发送指令的时候，一直在执行 dian_zhen（)和led_tube（）程序.其中 dian_zhen（)是点亮点阵用的,开头有一个 If 语句，判断D_flag 标志位变量是否为1，若为1则触发该段程序，点亮点阵。若不为1，则dian_z

29、hen（)相当于空指令。led_tube()主要是用来点亮 LED 数码管的，里边有两个 If 判断语句，一个是判断标志位变量 T_flag，用来触发数码管时钟现实程序；另一个标志位变量是 J_flag，主要用来触发采集键值时 LED 数码管显示键值的程序。T_flag 和 J_flag 是不能同时为1的，但是可以同时为0,表示 led_tube（)函数是个空指令。程序中主要的函数及功能 void comm_init（);/初始化 void dian_zhen(）;/点阵显示函数 void led_tube(）；/数码管赋值，其调用 display(）函数 void display（uncha

30、r d0,unchar d1,unchar d2,unchar d3);/数码管扫描显示 void delay（unchar z)；/延迟函数 void main（)/主函数 comm_init(）；while（1）dian_zhen(）;led_tube（);中断有定时器 T0中断，为50ms 中断一次,主要是数码管时钟准确跑秒所用;另一个中断是串行中断，每来一个字节数据中断一次。串口中断尤为重要，是单片机通信系统的核心程序,其主要做的事情就是判断主机来的指令到底是让单片个人收集整理 勿做商业用途 13 机执行什么功能,利用 if-elseif 语句进行判断选择，然后置相应功能标识位为1，触

31、发主程序中内置的功能模块，进而实现相应功能。现展示串口中断程序如下，内部有详细解释。void ser(）interrupt 4/串口中断。RI=0;TI=0；ES=0;/注意每次执行串行中断程序时都要先关中断，以免数据丢失.if(SBUF=0 xfe)（controls_flag=0）（data_length=0）/指令开始标志 ctlstart_flag=1；L_flag=0;data_length=0;else if(SBUF=0 xff)&（data_length=0)/指令结束标志，清所有 flag 为 0 ctlstart_flag=0;controls_flag=0;ii=0；el

32、se if(（SBUF=0 x05)&(ctlstart_flag=1）(controls_flag=0)&（data_length=0)）/检测指令，单片机流水灯，并发送“its ok!”至 PC for（i=0;i2；i+)P0 =（1 i);delay(100)；for(i=0;ia i，大循环之后 a0a7中存的即是每行值 个人收集整理 勿做商业用途 19 For i=（0+8*j)To（7+8*j）If Check2(i）.Value=1 Then ctrl_data(j+4）=ctrl_data(j+4)Or（2 (i 8 j)）Else ctrl_data(j+4）=ctrl_d

33、ata（j+4）And（Not(2 (i 8*j）)End If Next i Next j ctrl_data(12）=HFF 指令结束标志 MSComm1。Output=ctrl_data 全部指令数据准备妥当后，发送 ctrl_data(1）=HFE 数据发送完了,下面要发送一个点 ctrl_data（2）=H7 亮点阵的指令 0 x07 ctrl_data（3)=HFF MSComm1。Output=ctrl_data Command4.Caption=”熄灭点阵 ElseIf Command4.Caption=”熄灭点阵”Then ctrl_data（1）=&HFE 0 x08 是熄

34、灭点阵的指令 ctrl_data(2）=&H8 ctrl_data（3)=&HFF MSComm1。Output=ctrl_data Command4。Caption=”点亮点阵”End If End Sub 对于图4。16键值采集与报警选项卡，这是一个查询程序,通过 timer2计时器不停的查询采集。点击采集键值之后，驱动整个程序自行运转的核心就是这个timer2计时器，timer 计时到时（设计定时是100ms），执行一次内置程序。程序事先选择了某一 com 口,对该 com 口进行采集、数据处理,之后改为另一 com 口，等待下一次计时时间到就会采集和处理另一 com 口的数据了，这样便

35、实现了 PC机对两片单片机的轮流查询。数据采集很简单，首先 PC 向单片机发送采集指令（0 x09)延迟等待(单片机硬件发送相对于 VB 软件会很慢）单片机发送数据PC 采集并对数据进行处理切换 com 口，等待计时器计时到，从而对另一片单片机进行采集.数据处理包括三大部分:一是转码，来的数据是二进制数据,转化成字符串在TEXT 空间显示并且补零。二是绘图，键值曲线的绘制主要是在这里完成的,利用个人收集整理 勿做商业用途 20 pic.line(x1,y1）-(x2，y2）进行绘制。三是越限报警，采集的数据与设定的上限进行对比，若是越限了就点亮指示灯.下面摘录该计时器程序着重说明一下。Priv

36、ate Sub Timer2_Timer（）On Error Resume Next 有错误不提示，直接执行下一条指令 Dim i%,buff buff 字符串用来暂存采集的数据并显示在 text 上 buff=”For i=1 To 20 ctrl_data（i)=0 Next I 清控制指令，防止遗留数据引起混乱 If keycollect_flag Then keycollect_flag 是“键值采集”按键按下的标志 If keyb Then keyb 用来切换 com 口 MSComm1.PortOpen=False MSComm1.CommPort=8 选择 com8,与硬件有关

37、MSComm1。InBufferSize=2 输入缓存容量为 2 个字节 MSComm1。InputLen=0 接受输入缓存区所有字节 MSComm1.PortOpen=True 开 com 口 Else MSComm1。PortOpen=False MSComm1。CommPort=9 选择 com9，与硬件有关 MSComm1.InBufferSize=2 MSComm1.InputLen=0 MSComm1.PortOpen=True End If collect_data=MSComm1。Input 清空输入缓存 ctrl_data（1）=&HFE ctrl_data(2)=H9 键值

38、采集指令 ctrl_data（3)=&HFF MSComm1.Output=ctrl_data 发送 delay（0.05)延迟等待单片机接受并返回数据 collect_data=MSComm1.Input 接收键值 i=LBound(collect_data）补零后存入 buff 字符串 If collect_data（i+1)9 Then buff=collect_data（i）”0”collect_data(i+1）ElseIf collect_data(i+1）=9 And collect_data（i)=9 Then buff=0”&collect_data(i）”0”&collec

39、t_data（i+个人收集整理 勿做商业用途 21 1）ElseIf collect_data(i+1）9 And collect_data（i)=9 Then buff=0 collect_data(i)collect_data（i+1）Else buff=collect_data(i）&collect_data(i+1）End If If keyb Then Text5.Text=buff 在 text 上显示 pic。Line（lastx1，lasty1)-(Timer-t0）2800/x_max，Val（Text5.Text)0。276)上面这句是单片机1的键值曲线绘制程序，利用 pi

40、c.line 绘制曲线,Timer 是系统时间，t0是坐标零点时系统时间，它俩之差(Timer-t0)表示采集了多长时间。x_max 是坐标最大值，2800/x_max 表示一秒在 pic 图像框上多长距离，其值乘以（Timer-t0)就可以表示横坐标在 pic 图像框上的长度了。0.276表示的键值变化一在 pic 图像框上走多少距离，这是由 pic 图相框的具体大小计算出来的，是固定的，Val（Text5。Text)0.276就可以表示纵坐标在 pic 图像框上的长度了。lastx1、lasty1是上一次直线的终点，作为这次直线绘制的起点，这样绘制的曲线就是连续的了。lastx1=(Tim

41、er-t0）*2800/x_max lasty1=Val(Text5.Text）0。276 If Val(Text5。Text）Val(Text7.Text)Then shan1_flag=True 越限报警 Else shan1_flag=False End If Else Text6。Text=buff pic。Line(lastx2,lasty2）(（Timer-t0)*2800/x_max,Val（Text6.Text）*0.276），vbBlue 单片机 2 键值曲线绘制程序，曲线绘制原理 和单片机 1的键值曲线绘制相同。lastx2=（Timer t0)2800/x_max las

42、ty2=Val（Text6.Text)*0.276 If Val（Text6。Text）Val(Text8.Text）Then shan2_flag=True Else shan2_flag=False 个人收集整理 勿做商业用途 22 End If End If keyb=Not keyb com 口切换 If(Timer t0）(x_max+2）Then 横坐标超出绘制范围提示 MsgBox”超出绘图范围，请设置一个适当的横坐标最大值，并重新采集！”，vbInformation+vbOKOnly，”超出范围 Timer2。Enabled=False keycollect_flag=Fals

43、e shan1_flag=False shan2_flag=False Text5.Text=”Text6.Text=”Command6.Enabled=True Command7.Enabled=False End If End If End Sub 个人收集整理 勿做商业用途 23 结束语 经过近两个月的理论学习与上机编程，本集散系统终于设计成功并顺利运行。整个过程可以用五个字来形容:痛并快乐着。痛是因为读代码、写代码十分枯燥繁琐，有时候运行不成功就是因为那么一个小小的分号或者花括号,很容易让人精神崩溃；而快乐是因为真真正正的学到了知识，当看到设备按着自己的要求理想运行时那种成就感，是平常

44、课堂学习无法体会到的。我从以下两个方面对自己的这次毕业设计做一下总结:（一）收获 在这个系统设计过程中我受益匪浅,感慨颇丰，由于篇幅限制，现简要概述如下:刚开始做系统，我是一头雾水,不知从何下手，我借了数本关于串行通信、VB和单片机的书,看了大概有一个多月，看完之后合上课本，脑中一片空白.于是我准备做硬件,边做边学。购置了两片单片机，开始一个功能一个功能的编程，突然发现之前在书本上看的知识几乎一点没用到，后悔自己没有早点下手实践。单片机部分很快就熟悉了,购买的最小系统学习版上的所有资源我都可以灵活利用，最后将这些模块一个一个的集成在一块,就基本构成了现在的下位机驱动系统。在单片机的编程中,我最

45、大的收获就是学会了如何使用标志变量，也就是编程中出现的flag变量，用该变量可以触发某段程序，也可以关闭某段程序。这种思想贯穿了整个程序，使整个程序得以相互交织,相互联系.还有一个难点就是单片机的数据发送，因为系统是主从系统，从机无法主动向主机发送数据，必须等待主机发送“允许从机发送数据指令，这样就有一个问题,主机发送了“允许指令”,从机发送是需要时间的,怎么才能保证从机发送的数据被主机准确接收呢？本来我设计的是让从机在main函数中一直发送，从而主机可以随时接收都有数据在缓存中，但这有造成了两大问题：一是如何让主机从这一大堆连续数据中按顺序挑出从机数据，另一问题是从机一直在发送，发送的时候是

46、要关中断的，如果这时主机发送命令,从机是无法接收到的。解决这两个问题,我采用了主机延迟接收和从机在串口中断中发送数据的方式。为了实现主从机通信，必须设计通信协议，我选择了通用的通信格式：9600bps 波特率、10位一帧。我设计了一种独特的指令模式,那就是带有数据长度的数据块，主机发送的指令带有0 x01，表示这发送的是数据块，然后下一帧是数据长度data_length，下几帧是数据块,从机接收要判断是否0 x01，若是则接收长度data_length的数据块，存入某暂存数组中，接收完毕准备接收下一个指令，这样主机就可以发送任意长度的数据了.我看了某些教材写的是格式固定的指令模式.即数据块不能

47、多不能少，就是这么些帧。数据少时就要发送一些空数据来填补，造成多余通信，既浪费时间又浪费通信资源;数据多时又分批发送,可能会造成数据接收混乱。我的这种带数据长度的数据块发送模式，可以说本设计的一大亮点。至于主从机通信的硬件铺设，一定要从实际出发.我本来打算用RS485总线来实现，但是需要很多芯片，诸如232/485转换芯片、MAX485芯片，相应的资金就会增加。主从机的协议也会增加一部分筛选过程，因为这样设计出来的系统采用广播方式，主机发送到的数据从机都可以接收到，为了甄别从机,主机首先要发个人收集整理 勿做商业用途 24 送一个地址片选标志,从机接收该标志后对比筛选，相应的从机准备接收数据，

48、其他从机继续等待地址标志，这样设计又给从机驱动增加了很多负担.本设计要求的通信距离不是很远，从机数量仅有两片，而且最重要的是我购置的单片机集成了PL2303芯片,该芯片可以把USB信号和RS232芯片进行相互转换，所以我们的通信采用USB线路，中间利用USB-HUB扩展接口。经过以上设计，主从机就可以顺利通信了。用VB编制上位机的界面是重头戏，VB很好上手,功能也很强大，过去学习C的时候一直面对的不是蓝屏就是黑屏，连个窗口也没有，鼠标也不能用，界面十分丑陋,使用十分不方便,现在突然面对对象,感觉特别新鲜，制作完成之后还可以生成。exe文件或者程序安装包，在其他任何一部电脑上均可安装执行。VB的

49、控件十分丰富,本设计仅仅用了一个Mscomm控件就解决了所有串行通信的问题。刚开始看串行通信的教材，看到码制传输转换那一块几乎不知所云，上机之后才发现，这都不能算是问题，一天编程胜我读十年书。VB和单片机不一样，VB是键盘和鼠标触发的事件进行驱动的，而要进行数据采集的时候我考虑过两个方法，一是采用OnComm事件触发，一是采用Timer定时器触发，经过实战检验，我还是选择了Timer定时器触发.还有图相框绘制曲线图这一块，我是严格模仿教材上的程序编制的,如果让我自己琢磨，估计漏洞百出，耗时巨大!站在前人的肩膀上，可以少走很多弯路。（二）不足 该系统还存在着很大的不足,主要体现在以下几个方面：由

50、于时间原因,系统硬件方面直接购置了现成的51学习版和USB集线器，我主要的精力全部放在了软件上，对硬件很不熟悉。以后有时间可以自行焊制一块51最小系统，加深对硬件的理解.系统用键值数据来模拟温度、压力等物理量，没有真正的实际采集处理这些物理量，导致系统不直观不实用.以后若是资源充足，可以采用ds18b20对温度进行采集,对其他物理量可以采用一些传感器和AD/DA芯片进行采集。系统采用USB通信，通信长度太短，从机数量不多，可以采用RS-485进行通信来弥补这一块的缺失。主机采集上来的数据不能存储和打印,关闭程序就会导致数据丢失。存储可以生成.dat文件或者写入数据库,打印可以用VB设计器生成报