【正文】 基于PC機空調(diào)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的畢業(yè)設(shè)計緒論 22選題背景及目的 22國內(nèi)外研究狀況 22設(shè)計和研究方法 221 方案比較與論證 232 硬件設(shè)計 24 系統(tǒng)框圖 25 PC機串口 25 電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232 27 28 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 283 軟件設(shè)計 29 串口通信控件MSCOMM 29 MSCOMM控件的常用屬性 30 30 31 31 31 31 31 計時器Timer控件 32 CommandButton控件 33 TextBox控件 34 單片機串口通信 36 51單片機串行口控制寄存器 36 串口工作模式 36 串口通信數(shù)據(jù)傳輸率 37 通信協(xié)議 37 DS18B20測溫程序 38 下位機通信程序流程 38 405. 人機交互界面 41結(jié)論 41參考文獻 43附錄A（上位機VB程序） 44附錄B(下位機C51程序) 47致謝 51 插圖索引圖1系統(tǒng)框圖 25圖2 九針D型串口 26圖3 MAX232芯片管腳及定義 28圖4 AT89S51復(fù)位電路 28圖5 DS18B20管腳圖 29圖6 下位機通信流程圖 39圖7 系統(tǒng)原理圖 40圖8 人機控制界面 41緒論選題背景及目的隨著社會生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大型空調(diào)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種場合，比如公司，醫(yī)院，車站等等。然而這些空調(diào)都沒有一個統(tǒng)一的管理和控制系統(tǒng)，比如在一個公司，員工下班后大部分人都不會主動關(guān)閉空調(diào)就離開了工作房間，有些人特意將空調(diào)溫度設(shè)置的很低，因此造成大量的電能浪費，本系統(tǒng)旨在使家電趨向高效，節(jié)能，智能化方向發(fā)展，大大減少個人人為的任意操作，使其具有統(tǒng)一規(guī)范的控制管理系統(tǒng)。節(jié)約能源是全人類永恒的話題與使命，任何項目的研究和開發(fā)都必須充分考慮高效與節(jié)能，杜絕浪費。自從八十年代后期，PC機市場開始快速發(fā)展，越來越多的PC機應(yīng)用得到開發(fā)。PC機的廣泛應(yīng)用不僅改變了我們的計算方式，對自動測試系統(tǒng)領(lǐng)域也帶來了革命性的變化。充分利用計算機豐富的軟硬件資源，大大突破了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信號處理、顯示、傳送、存儲、打印等方面的限制。目前，隨著單片機及微機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機組網(wǎng)技術(shù)越來越成熟，集散測控系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。它既利用了單片機性價比高和面向控制等優(yōu)點，又結(jié)合PC機具有豐富的軟硬件資源，特別是非常友好的人機界面等特點。在這種系統(tǒng)中，單片機主要進行實時數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理，然后通過串行口將數(shù)據(jù)傳送給PC機，PC機對這些數(shù)據(jù)進一步處理，基于PC機的測試系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)正向著高速、高效，智能化、多功能化、多樣化發(fā)展。國內(nèi)外研究狀況如今有的空調(diào)控制系統(tǒng)僅僅采用的是以單片機為主，采用鍵盤或遙控器進行參數(shù)設(shè)置，外接報警等控制電路，不具備人性化，而且操作不方便，如果對多臺空調(diào)進行控制更加顯得麻煩，增大了工作量。相比于本系統(tǒng)具有很大的缺陷性。隨著單片機技術(shù)的發(fā)展,在各種單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中,如智能儀器儀表、各類手持設(shè)備、GPS接收器等,常常需要PC機與外部設(shè)備進行信息交換,即通信。串行通信已經(jīng)成為計算機與其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換的最廣泛的途徑之一。這也是當(dāng)今市場比較熱門的技術(shù)，許多監(jiān)控系統(tǒng)都是基于PC機與單片機的串行通信來實現(xiàn)上位機對下位機的控制與監(jiān)控，管理員只需在監(jiān)控室的電腦上操作一個Windows環(huán)境下的人機界面就可以對所有要控制的設(shè)備進行管理，這使得管理員的工作量大大減少，也提高了工作效率，更加具有現(xiàn)代化和人性化。設(shè)計和研究方法本系統(tǒng)設(shè)計方法采用的是PC機與多片單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，利用PC機和單片機的串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，所謂串口通信是指按照逐位順序傳遞數(shù)據(jù)的通信方式,由于僅需三根傳輸線傳送信息且通信距離相對較遠,所以在控制領(lǐng)域的現(xiàn)場監(jiān)測、分布控制等場合有著重要的應(yīng)用價值。鑒于PC 機具有強大的監(jiān)控和管理功能,單片機則具有快速以及容易控制的特點,在數(shù)據(jù)量不大、傳輸要求不高的情況下,傳輸距離要求不遠的情況下一般都采用給PC 機配置的RS2232 標(biāo)準(zhǔn)串行接口(如COM1 ,COM2) 來實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與PC 機之間的數(shù)據(jù)交換，PC機可以與一片單片機實現(xiàn)點對點通信，也可與對片單片機實現(xiàn)多機通信。由于本系統(tǒng)是實行對多臺空調(diào)的同時監(jiān)控與控制，故采用PC機與單片機多機通信，每個房間的空調(diào)都安裝一個單片機系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度的采集和發(fā)送，接受PC機發(fā)來的控制命令字，驅(qū)動控制器工作。上位PC機采用的是Visual Basic 語言和它的MSCOMM控件來實現(xiàn)與單片機的串口通信，能任意發(fā)送命令給下位機并且也可以接收下位機發(fā)來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙工通信。上位機定時對下位機采集的溫度數(shù)據(jù)進行讀取，經(jīng)過判斷來決定要發(fā)送的控制命令。在PC機Windows環(huán)境下實現(xiàn)串行通信一般有4種方法：底層匯編操作；用某些高級語言（如C、PASCAL）提供的庫函數(shù)；用Windows提供的API函數(shù)；用串行通信控件MSCOMM；這幾種方法有各自的優(yōu)缺點，使用局限性也各不相同。有些通信方法可直接對串行口地址位操作，在此方式中，可傳送一幀11位的信息：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可作“地址幀”和“數(shù)據(jù)幀”的標(biāo)志位和1位停止位。這可很方便實現(xiàn)多機通信（單片機通信方式3），但其復(fù)雜化和專業(yè)化程度高。串行通信控件MSCOMM只發(fā)送一幀10位的信息，取8位數(shù)據(jù)位，1位起始位，1位停止位，這與單片機的串口工作方式1 剛好相同。利用此特性，在通信協(xié)議中，每臺下位單片機都規(guī)定一個明確的地址，PC機發(fā)送出一個數(shù)據(jù)（地址或命令）給下位機后等待下位機的反應(yīng)。下位機接收到地址或命令后，比較確認(rèn)，若為本機地址則繼續(xù)接受PC機發(fā)來的命令。利用這種查詢方法可方便實現(xiàn)PC機與多臺單片機的多機通信。1 方案比較與論證方案一：采用單片機與單片機多機通信，選定其中任意一片單片機作為主機，其余為從機，分別安裝在每個房間控制每個房間的空調(diào)并采集每間房的溫度。單片機本身帶有串口，可與單片機實現(xiàn)多機通信，但由于作為主機那塊單片機需要管理與監(jiān)控多臺空調(diào)，對參數(shù)的設(shè)置以及實時監(jiān)控帶來了不便，沒有一個很好的人機交互界面，不利于管理員的操作，不具備人性化的特點。故本設(shè)計沒有采納。方案二: 采用PC機與單片機多機通信，由于PC機本身自帶有9針串口（如COM1,COM2），通過MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)RS232電平邏輯向TTL電平邏輯的雙向轉(zhuǎn)換就可以很方便的實現(xiàn)PC機與下位單片機的串口通信，通過該芯片可以實現(xiàn)長達十多米的通信距離的數(shù)據(jù)傳輸，若適當(dāng)降低傳輸速率，可增加其通信距離，因此對于一個企業(yè)里，完全可以通過一臺PC機，僅僅在一個人機交互界面上將所有房間的空調(diào)實行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，取代人為對空調(diào)的任意控制，大大節(jié)約了電能。故本系統(tǒng)采用此方案。2 硬件設(shè)計 本系統(tǒng)主要是針對數(shù)據(jù)采集與通信進行研究，故硬件電路比較少，上位機只需一臺普通的PC機，下位機采用常用的AT89S51，中間僅僅只需一片MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，與下位機相連的溫度采集模塊，采用的是單總線制的DS18B20，它與單片機之間連接只需一根I/O口線，因此大大節(jié)省了單片機的I/O口，方便單片機與控制空調(diào)的控制器連接。而且其價格比較便宜，性價比高。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖如圖1所示 圖1 系統(tǒng)框圖模塊說明：a. PC機為普通的帶有串口的臺式機，作用為：在其Windows界面上創(chuàng)建一個人機界面，控制每臺空調(diào)的工作并且實時監(jiān)控。b. MAX232為電平轉(zhuǎn)換芯片，由于PC機串口為RS232接口只能識別EIA電平，而單片機機只能識別普通的TTL電平，此芯片的作用就是將兩種電平進行轉(zhuǎn)換，達到數(shù)據(jù)通信的目的。c. 以單片機為核心的下位機系統(tǒng)主要作用是采集房間內(nèi)的溫度，供單片機來讀取并保存，當(dāng)上位機通知該下位機發(fā)送溫度時，單片機調(diào)用串口發(fā)送函數(shù)，將當(dāng)前溫度發(fā)送給上位機。d. DS18B20為單線數(shù)字溫度傳感器，負(fù)責(zé)測量室內(nèi)溫度。 PC機串口臺式計算機一般至少帶有兩個串行口COM1和COM2，串行口不同于并行口之處在于它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接一位串行地傳送下午，這樣，雖然速度會慢一些，但傳送距離較并行口更長，因此對于距離較長的數(shù)據(jù)通信應(yīng)該使用串行接口。通常COM1使用的是9針D形連接器，而COM2有些使用的是老式的DB25針連接器，本系統(tǒng)采用的是常用的9針連接器。由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串口接口中，要由接收移位寄存器把串口方式轉(zhuǎn)換為并行方式，由發(fā)送移位寄存器把并行方式轉(zhuǎn)換成串行方式。完成這樣的轉(zhuǎn)換功能的電路，叫做通用異步收發(fā)器UART，該接口芯片已經(jīng)集成在串口接口中，典型的有Intel的8251A，National Semiconductor