【正文】 信。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 21 頁 共 45 頁 圖 45 Bytes at Port屬性節(jié)點 將以上幾個節(jié)點正確連接起來，再結(jié)合 while結(jié)構(gòu)和判斷結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)對下位機發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行不斷的讀取。下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包括 3個部分，包括 2個字節(jié)的數(shù)據(jù)幀頭、 4個字節(jié)的數(shù)據(jù)和 1個字節(jié)的數(shù)據(jù)幀尾。公式節(jié)點可以進行參數(shù)的輸入和輸出，參數(shù)的傳遞通過輸入變量和輸出變量來傳遞。 圖 47 公式節(jié)點數(shù)據(jù)幀解碼 數(shù)據(jù)處理和顯示 將數(shù)據(jù)幀解碼得到的 4路數(shù)據(jù)計算出電壓值，再通過電壓值計算出相應(yīng)的溫度值，并通過溫度值計算出熱誤差，數(shù)據(jù)處理子 VI如圖 48所示。波形圖表會保留來源于此前更新的歷史數(shù)據(jù)，又稱緩沖區(qū)。由于強度圖表將顏色作為第三個維度，因此一個類似于顏色梯度控件的標(biāo)尺可定義強度圖表的范圍和數(shù)值到顏色的映射 。 數(shù)據(jù)的存儲和讀取 數(shù)據(jù)的存儲和讀取主要是通過寫入文本文件和讀取文本文件這兩個節(jié)點來完成。 為了方便數(shù)據(jù)的分析，人機交互界面專門有一個是用來讀取歷史數(shù)據(jù)的，其程序設(shè)計如 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 24 頁 共 45 頁 圖 412所示。在報警程序中實現(xiàn)報警聲的輸出及報警指示燈每隔 200毫秒紅綠燈 進行交替閃爍，當(dāng) 4路溫度值都與設(shè)定的溫度值低時，則條件結(jié)構(gòu)判斷為假，則報警程序不執(zhí)行，這樣就可以實現(xiàn)報警功能。仿真時另外三路放大器的電壓輸出用三個滑動變阻器來模擬溫度傳感器經(jīng)放大后 的電壓輸出。設(shè)置好這些參數(shù)之后， 還需要打開串口調(diào)試助手，串口調(diào)試助手的設(shè)置除 了串口號選擇 COM2不同外，其它設(shè)置必須與與 Proteus中串口的設(shè)置一致。同理，上位 機 串接收數(shù)據(jù)的仿真也可以通過這兩個虛擬串口進行仿真。 （ 2） PCB 圖檢查完畢后，將 PCB 圖打印出來，因為制作的 PCB 為雙面板，所以需要注意將 PCB 的頂層和底層進行進行對孔，并訂裝好。 在。 （ 3） 查看覆銅板上使用熨斗燙印的連線是否有脫落或者斷掉的情況出現(xiàn)，如果存在小范圍的這種情況，可以使用油性筆進行描繪補齊 斷線和脫落塊，如果存在大范圍 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 28 頁 共 45 頁 的脫落時，需要將銅板沖洗干凈，重新燙印一次電路。在制作雙面板時應(yīng)該選擇手動布線，在布要注意適當(dāng)?shù)奶砑舆^孔，方便以后電路板的焊接。串口仿真結(jié)果如圖 54所示，在仿真程序中串口發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)一共有 7個字節(jié)，數(shù)據(jù)幀幀頭為 0x31和 0x32，數(shù)據(jù)幀幀尾為 圖53 仿真串口參數(shù)設(shè)置 0x33,幀頭和幀尾之間的數(shù)據(jù)為 A/D采集到的數(shù)據(jù)。在進行串口通信仿真時，首先需要安裝一個虛擬串口軟件 VSPD XP 5，安裝成功后打開 如 圖 51 硬件電路仿真原理圖 圖 52所示， 會虛擬出兩個串口 COM1和 COM2，通過這兩個虛擬串口，就可以實現(xiàn)串口通信的仿真。 設(shè)計仿真主要使用 Proteus仿真軟件和虛擬串口軟件。其中，溫度報警程序如圖 413所示。讀取文本文件是用于讀取存儲的歷史數(shù) 據(jù)，如圖 411所示。圖表處理新數(shù)據(jù)時，新數(shù)據(jù)出現(xiàn)在舊數(shù)據(jù)的右邊。 在 設(shè)計中需要 向波形圖表傳送多條曲線的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)捆綁為一個標(biāo)量數(shù)值簇，其中每一個數(shù)值代表各條曲線上的單個數(shù)據(jù)點 ，這樣就可以在波形圖表上同時顯示多條實時溫度曲線。如圖 49所示為波形圖表和強度圖表。首先對數(shù)組的第一個元素進行查找，在數(shù)組長度范圍內(nèi)，若找到兩個連續(xù)的數(shù)據(jù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 22 頁 共 45 頁 幀幀頭，并且數(shù)組的下標(biāo)加 4后的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)幀的幀尾，則數(shù)組幀頭和幀尾之間的四個字節(jié)即為下位機發(fā)送的 4路采集到的數(shù)據(jù)， 4個字節(jié)數(shù) 據(jù)的通道分別與下位機發(fā)送時的通道相對應(yīng)。在程序設(shè)計中通過編寫數(shù)據(jù)幀解析子 VI來供主程序調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)幀解析程序采用公式節(jié)點 來設(shè)計。 圖 46 串口數(shù)據(jù)讀取部分程序 串口數(shù)據(jù)幀解碼 正位機發(fā)送來的采集到的 4路數(shù)據(jù)，在讀取串口的數(shù)據(jù)之后并不知道接收到的數(shù)據(jù)是屬于那一路的，需要將各路的數(shù)據(jù)區(qū)分開來，再進行數(shù)據(jù)處理和顯示。其中 有一個比較重要的設(shè)置，就是 VISA READ的 “ 字節(jié) 總 數(shù) ” 這個輸入，由于在串口通信中，如果指定讀取 100個串口緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)，如果當(dāng)前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量不足 100個時，程序會一直停在 VISA READ這個節(jié)點上，如果在超時的時間（默認(rèn)是 10秒）內(nèi)還沒有湊足 100個數(shù)據(jù)的話，程序就會報 “Time out” 的錯誤，如果超時時間設(shè)置得太長，有可能導(dǎo)致程序很長時間停止 在 VISA READ這個節(jié)點上。上位機的整體程序設(shè)計流程圖如圖 42所示。除了用數(shù)值來顯示溫度值外，還用 4個類似于溫度計的柱體來直觀顯示溫度的大小。因為實時窗口顯示的數(shù)據(jù)是變動的，鑒于此歷史數(shù)據(jù)窗口主要是用于歷史數(shù)據(jù)的讀取方便數(shù)據(jù)的分析。 //指針 ++ } } 4 上位機軟件 設(shè)計 上位機人機交互界面設(shè)計 此次設(shè)計的上位機 人機交互 界面主要 分為兩個窗口，即實時數(shù)據(jù)窗口和歷史數(shù)據(jù)窗口，可以在使用過程中進行切換。 //發(fā)送完清標(biāo)志位 } void Sent_Date(uchar *dat) //發(fā)送一個字符串 函數(shù) { while((*dat)!= 39。在通信中采用的串口通信波特率為 9600，在程序設(shè)計中采用查詢法發(fā)送數(shù)據(jù)，串口通信程序流程圖如圖 36所示。 //寫入數(shù)據(jù)函數(shù) } void Display_LCD_1602_duo_zi(uchar X,uchar Y,uchar *P) //顯示字符串函 { //數(shù) ,P指向字符串的首地址 LocationXY( X, Y)。在進行數(shù)據(jù)顯示前需要先設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針，這樣才能在想要的位置顯示出數(shù)據(jù)。程序主要包括寫命令、寫數(shù)據(jù) 、 數(shù)據(jù)地址指針設(shè)定、 顯示單個字符、顯示 字符串等。 //val用于暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,經(jīng)過 8次左移后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果 CLK=1。 圖 33 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 ADC0832在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，是在時鐘脈沖下串行輸出的，并且是最高 位先輸出。 ADC0832的操作時序如圖 32所示。 圖 31 下位機主程序流程圖 ADC0832 驅(qū)動程序 ADC0832未工作時其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁止讀寫， CLK、 DO和 DI的電平值可任意。 （ 4）編寫主程序，實現(xiàn)在主程序中調(diào)用已編寫好的子程序，即將整個下位機的的功能在主程序中實現(xiàn)。 （ 3） 編寫串口通信程序，實現(xiàn)將 A/D轉(zhuǎn)換的 8位數(shù)字量通過串口發(fā)送到上位機。 （ 2） 編寫 ADC0832驅(qū)動程序，實現(xiàn)對 4通道模擬電壓的采集。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 12 頁 共 45 頁 3 下位機軟件 設(shè)計 下位機程序設(shè)計使用 KEIL C的編譯環(huán)境，并使用 C語言進行程序的編寫，然后 經(jīng)過編譯 后 生成 .hex文件。而 A/D轉(zhuǎn)換芯片、溫度傳感器和單片機等都需要正 5V的工作電壓，選用 L7805穩(wěn)壓芯片得到穩(wěn)定的正 5V電壓輸出。雖然芯片是按照固定輸出電壓來設(shè)計的，但是接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的輸出電壓和輸出電流。為了使電路正常并且穩(wěn)定工作，選用 L78 / L79穩(wěn)壓芯片設(shè)計穩(wěn)壓電源。 此次設(shè)計的串口通信電路主要使用 MAX232芯片 來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 。 由于電腦串口 RS232電平是 10V， +10V，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL電平 0 V和 +5V,MAAX232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。引 腳 1和 2分別為 LCD 的電源和接地端， 引 腳 15 和 16分別為 LCD 背光調(diào)節(jié)的正極和負(fù)極，分別接上電源和地。 圖 27 LCD1602顯示電路 LCD1602 主要由控制引腳和數(shù)據(jù)引腳 2 個部分組成。 圖 26 A/D轉(zhuǎn)換電路 LCD1602 顯示電路 設(shè)計 LCD1602主要 用于顯示采集到的 4路溫度值 。 設(shè)計要求采集 4通道的模擬量，而單片 ADC0832只有雙通道，所以選擇使用 2片ADC0832。 ADC00832為 8位分辨率的逐次逼近型雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256級，可以適應(yīng)一般模擬量的轉(zhuǎn)換要求。 10U 的輸出電壓為： 32313 )( RR RVV ??? ?????????????? （ 21） 根據(jù)運算放大器虛短虛斷的特性可得： 14142 RVVVR VV out??? ???????????? （ 22） 其中 : 43 VV? , inVV?1 , 02?V ?????????????? ? （ 23） 由 公式（ 21）、（ 22）和（ 23） 可計算出如下表達式： 132311 )( )( RRR RRVRVVinout ?? ??? ??????????? （ 24） 其中表達式（ 24）中 1321 RVR 、 RR 為電阻阻值，單位為 ? 。單通道放大電路原理圖如圖25 所示。這種低失調(diào)電壓、高開環(huán)增益的特性使得 OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器輸出的信號。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 7 頁 共 45 頁 圖 24 RC低通濾波電路 OP07 放大電路 設(shè)計 采用運算放大 器 OP07作為主芯片 組 建電壓放大電路，放大經(jīng)過 RC低通濾波器電路后的電壓信號。在滿足要求的前提下，為了使設(shè)計更加的簡單，采用 RC無源低通濾波電路。有源濾波電路的負(fù)載不影響濾波特性，因此常用于信號處理要求高的場合。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波 (包括倒 L型、 LC濾波、 LC∏ 型濾波和 RC∏ 型濾波等 )。 圖 22 TC1047輸出電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線 Vout = + 0140 20 0 20 40 60 80 100 120t(℃)Vout（V） 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 6 頁 共 45 頁 如 圖 23所示 為 TC1047溫度傳感器接口電路的設(shè)計， 其中 3號管腳用于為該芯片供電，管腳 1為電源地，管腳 2為電壓輸出， 只要給芯片供電就可以使溫度傳感器 正常工 作。 10mV/℃的輸出電壓的斜率響應(yīng)允許在溫度范圍內(nèi)對預(yù)計的溫度進行測量。 C51 程序語言 C51 是為 51系列單片機設(shè)計的一種 C 語言，其特點：結(jié)構(gòu)化語言，代碼緊湊；接近真實語言，程序可讀性強；庫函數(shù)豐富，編程工作量?。粰C器級控制能力，功能很強；與匯編指令無關(guān)，易于掌握； 對于有復(fù)雜計算的程序來說，更突顯其優(yōu)勢， C51 語言已成為 51系列單片機程序開發(fā)的主流軟件方法。 測溫電路設(shè)計要用到串口通信，為了得到 較準(zhǔn)確的 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告用紙 第 5 頁 共 45 頁 波特率，降低通信的誤碼率，晶振電路使用的是 的晶振，晶振兩端分別接 2個 22pf 電容接地，保證其時鐘電路的穩(wěn)定性。 STC89系列單片機 幾乎包含了所有數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上是一個片上系統(tǒng) [610]。設(shè)計的整體框圖如圖 11所示。將溫度傳感器輸出的電壓，通過 RC濾波電路 ， 將 50HZ以上的信號 給予 濾除，再經(jīng)過運算放大器 OP07組 建的放大電路對濾波后的電壓信號進行放大，使用兩片 ADC0832將四路放大的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 設(shè)計選