【文章內(nèi)容簡介】 力差。數(shù)字信號克服了這些缺陷，抗干擾能力強(qiáng)。 多點通信得益于設(shè)備的通信功能。多個設(shè)備可以掛接在一對雙絞線上。結(jié)構(gòu)簡化而且系統(tǒng)接線簡單。 總體方案設(shè)計 溫度傳感器的選擇是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。由于智能溫度傳感器采用數(shù)字化技術(shù)，能以數(shù)據(jù)形式輸出被測溫度值，具有測溫誤差小、分辨力高、抗干擾能力強(qiáng)、用戶可設(shè)定溫度上下限、具有超限自動報警功能，并且?guī)Т锌偩€接口，適配各種微控制器，因此我們采用智能溫度傳感器。我們采用 DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的新型數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20具有測溫準(zhǔn)確度高、總線掛接負(fù)載能 力強(qiáng)的優(yōu)勢。它集溫度測量、報警監(jiān)測和數(shù)據(jù)通信多種功能于一體，并且兼容于 DALLAS公司提出的單總線，可以很方便的組成底層總線。由于這層總線的主要功能是完成對溫度的檢測，所以稱之為測溫層總線。 測溫層總線由 AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，單片機(jī)完成對總線上所有 DS18B20發(fā)布命令和接收數(shù)據(jù)。另外，它還是溫度傳輸層總線不可缺少的一部分。單片機(jī)在獲沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 取溫度數(shù)據(jù)后需要進(jìn)一步和 PC機(jī)通信。本系統(tǒng)中只有一個單片機(jī)和 PC進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，通信距離在 10m左右，因此選擇 RS232標(biāo)準(zhǔn)作為串行數(shù)據(jù)通信的物理層協(xié)議。這層總線結(jié) 構(gòu)主要實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的傳輸，所以稱之為溫度傳輸層總線。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 圖 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖 下位機(jī)通過 DS18B20傳感器的測量，將溫度采集，采集上來的溫度信息經(jīng)過MAX232電平轉(zhuǎn)換上傳給上位機(jī)。這些上傳到上位機(jī)的溫度信息的處理是該多點溫度監(jiān)控系統(tǒng) 上位機(jī)最重要的一部分。上位機(jī)采用 Access2021作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，建立一個溫度信息數(shù)據(jù)庫，并用 ，實現(xiàn)了溫度信息的查詢、顯示、報表、趨勢圖等功能。 課題主要技術(shù) 指標(biāo) 硬件平臺：微型計算機(jī)采用普通的 PC 機(jī)。 軟件平臺 (1) Windows 操作系統(tǒng)； (2)Access 數(shù)據(jù)庫； (3) Microsoft Visual 開發(fā)工具。 (4)應(yīng)用軟件 ①數(shù)據(jù)的串行通信； ②數(shù)據(jù)的表格顯示、查詢、刪除和報表打印等功能。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3章 VB 與單片機(jī)通信的建立 多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)將溫度轉(zhuǎn)換并將溫度值存儲到單片機(jī)的 RAM 里，本章主要討論采用比較廉價的通信方式 — RS232 來實現(xiàn)多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)（ PC機(jī)）向下位機(jī)（單片機(jī)）發(fā)送信息以及上位機(jī)接收下位機(jī)的溫度信 息并加以處理。 串行通信及 RS— 232 總線 多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)采集到的大量溫度信息，需要傳送至上位機(jī)，為接下來的溫度分析處理提供數(shù)據(jù)。下位機(jī)只有一個單片機(jī)與 PC 機(jī)通信且兩者之間的距離不是很長，因此我們采用異步串行通信中應(yīng)用最廣的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)總線實現(xiàn)兩者之間的信息傳遞。本節(jié)將主要介紹串行通信的基本概念，數(shù)據(jù)傳送方式， RS232 總線標(biāo)準(zhǔn)等。 串行通信 隨著計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計算機(jī)的通信功能顯得尤為重要。從廣義上講，計算機(jī)通信可以分為并行通信和串行通信。并行通信速度快、實時性好，但占用的 口線多、成本高、通信距離短，不適用于小型化產(chǎn)品。串行通信只需一根傳輸線即可完成通信功能，成本低，在通信中得到了廣泛應(yīng)用。計算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多數(shù)都是串行的，通常把計算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送稱之為通信，因此提到的通信大多數(shù)都是指串行通信。 串行通信的概念 串行通信是計算機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的一種方式，是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序在一根信號線上進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?串行通信有兩種基本工作方式：異步傳送和同步傳送。在單片機(jī)中使用的串行通信都是異步方式，因此本系統(tǒng)采用異步串行通信方式來實現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信 。 異步串行通信是以字符為單位組成的禎傳送的，即一禎一禎地傳送。禎由發(fā)送端一禎一禎地發(fā)送，通過傳輸線被接收一禎一禎地接收。發(fā)送端何時開始發(fā)送以及何時結(jié)束發(fā)送是由禎格式規(guī)定的。通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時為邏輯高電平，每當(dāng)接沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 收端檢測到傳輸線上發(fā)送來的邏輯低電平（禎起始位）時就知道發(fā)送端已開始發(fā)送，每當(dāng)接收端接收到禎的停止位時就知道一禎字符信息已發(fā)送完畢。 禎是一個字符的完整通信格式，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位等四部分組成。字符傳送的禎格式如圖 所示： 圖 異步通信的禎格式 禎中各部分結(jié)構(gòu)和功 能如下： 1）起始位：位于字符禎開頭，始終為邏輯“ 0”低電平。用于向接收設(shè)備表示發(fā)送端開始發(fā)送一禎信息。 2）數(shù)據(jù)位：緊跟起始位之后，數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是 8 或 9 位。 PC 機(jī)中經(jīng)常采用 7 位或 8 位數(shù)據(jù)傳送， 8051 串行口采用 8 位或 9 位數(shù)據(jù)傳送。傳送時，數(shù)據(jù)位從最低有效位開始發(fā)送，依次在接收設(shè)備中被轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。 3）奇偶校驗位：位于數(shù)據(jù)位后，用于對字符傳送作正確性檢查，因此奇偶校驗位是可選擇的，共有 3 種可能，即奇校驗、偶校驗和無校驗，由用戶根據(jù)需要選定。 4）停止位：位于字符禎末尾，為邏輯“ 1”高電平 ，用于標(biāo)志一個字符傳送的結(jié)束?？扇? 或 2 位。 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式 在串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在發(fā)送端和接收端之間進(jìn)行傳送，根據(jù)數(shù)據(jù)傳送的方向，可分成三種基本的傳送形式：單工、全雙工和半雙工。 單工形式的數(shù)據(jù)傳送是單向的，只需要一根數(shù)據(jù)線，通信線的一端固定為發(fā)送端，另一端固定為接收端。半雙工形式的數(shù)據(jù)傳送是雙向的，但任何時刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。雖然半雙工形式比單工形式靈活，但它的效率依然較低，從發(fā)送方式轉(zhuǎn)換到接收方式所需要的時間大約為數(shù)個毫秒，這個時間延遲在時間較為敏感的系 統(tǒng)是無法忍受的。全雙工形式下，采用了信道劃分技術(shù)，沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 避免了半雙工形式的缺點，數(shù)據(jù)傳送是雙向的，且可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用了效率較高的全雙工通信形式。 串行通信的傳送速率 在串行通信中，用“波特率”來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。所謂波特率，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，其單位為 bps。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳輸快慢的重要指標(biāo)。接收方的波特率和發(fā)送方的波特率可以分別設(shè)置，但接收方的波特率必須與發(fā)送方的波特率相同。 RS232 總線標(biāo)準(zhǔn) 在串行通信時，要求雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通信。 RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA 公布的串行通信標(biāo)準(zhǔn)， RS 是Remended Standard 的字頭縮寫，代表推薦， 232 是標(biāo)識號， C 表示修改的次數(shù)。RS232C 適用于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場合，目前已廣泛應(yīng)用于計算機(jī)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。 機(jī)械特性 RS232C 的機(jī)械特性主要指兩個通信裝置如何實現(xiàn)機(jī)械對接。 RS232C 是數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE 與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 DCE 之間的接口， RS232C 的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 DTE 應(yīng)配置 DB25 插頭，即 25 針連接器， DEC 應(yīng)配置 DB25 的插座，即 25 孔連接器。 表 計算機(jī) DB9連接器引腳信號功能 引腳號 信號名稱 方向 信號功能 1 DCD PC 機(jī) ← 對方 PC 機(jī)收到遠(yuǎn)程信號（載波檢測） 2 RXD PC 機(jī) ← 對方 PC 機(jī)接收數(shù)據(jù) 3 TXD PC 機(jī) → 對方 PC 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 4 DTR PC 機(jī) → 對方 PC 機(jī)準(zhǔn)備就緒 5 GND —— 信號地 6 DSR PC 機(jī) ← 對方 對方準(zhǔn)備就緒 7 RTS PC 機(jī) → 對方 PC 機(jī)請求發(fā)送數(shù)據(jù) 8 CTS PC 機(jī) ← 對方 對方已切換到接收狀態(tài)（清除發(fā)送） 9 RI PC 機(jī) ← 對方 通知 PC 機(jī)，線路正常（ 振鈴指示） 實際應(yīng)用中 ， DB25 型連接器 中的許多信號用不上，對于一般的雙工通信，僅沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 需幾條信號線就可實現(xiàn)，包括一條發(fā)送線、一條接收線和一條地線。因此普遍采用DB9 插頭，即 9 針連接器。表 給出了 DB9 連接器的信號引腳功能。 本系統(tǒng)采用 DB9 型連接器， 通過三根線實現(xiàn)系統(tǒng)連接 ，即接收數(shù)據(jù)引腳與發(fā)送數(shù)據(jù)引腳彼此交叉相連，信號地對應(yīng)相接。這是最常用的全雙工最簡單系統(tǒng)連接法。 電氣特性 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性如表 所示。 表 RS232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性 不帶負(fù)載時驅(qū)動器輸出電平 0U 25V~25V 負(fù)載電阻 LR 范圍 3~7k 歐 驅(qū)動器輸出電阻 0R 300 歐 負(fù)載電容（包括線間電容） LC 2500pF 邏輯 “ 0” 時驅(qū)動器輸出電平 5~15V 邏輯 “ 0” 時負(fù)載端接收電平 +3V 邏輯 “ 1” 時驅(qū)動器輸出電平 15~5V 邏輯 “ 1” 時負(fù)載端接收電平 3V 輸出短路電流 500mA 驅(qū)動器轉(zhuǎn)換速率 30 usV 由表 可以看出 RS232C 電平采用負(fù)邏輯，邏輯“ 0”： +5~+15V，邏輯“ 1”：5~15V。在計算機(jī)和智能儀器內(nèi)，通用的信號是正邏輯的 TTL 電平。而 RS232C電平是負(fù)邏輯的，與 TTL 電平不兼容，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換通常可以使用MC148 MC148 MAX232 等芯片來實現(xiàn)。本系統(tǒng)是采用 MAX232 芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的波特率為： 50、 7 100、 150、 300、 600、 1200、 4800、 9600和 19200bps。本系統(tǒng)波特率采用 9600bps。 Visual 中的串行通信控件 MSComm Visual Basic 是一種可視化的編程語言，利用可視化技術(shù)進(jìn)行編程，可使應(yīng)用程序的開發(fā)簡單、快捷，可編寫出界面友好、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。 MSComm 控件全稱為 Microsoft Communications Control，是 Microsoft 公司提供的 ActiveX 控件，目沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 的是為了簡化 Windows 下 串行通信編程 ，它既可以用來提供簡單的串口端口通信功能，也可以用來創(chuàng)建功能完備的、事件驅(qū)動的高級通信 工具。 MSComm 控件在串口編程時非常方便，程序員不必花時間去了解較為復(fù)雜的API 函數(shù)，而且在 Visual Basic、 Visual C++、 Delphi 等語言中均可以使用。使用它可以建立與串行端口的連接，通過串行端口連接到其它通信設(shè)備（如調(diào)制解調(diào)器），發(fā)出命令，交換數(shù)據(jù)，以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯誤。 MSComm 控件處理通信的方式 MSComm 控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通信功能。 它提供下列兩種處理通信的方式。 事件驅(qū)動方式 事件驅(qū)動通信是處理串行端口交互作用的 一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時程序得到通知，例如，在串口接收緩沖區(qū)中有一個字符到達(dá)或一個變化發(fā)生時，程序都可以利用 MSComm 控件的 OnComm 事件捕獲并處理這些通信事件， OnComm 事件還可以檢查和處理通信錯誤。在程序設(shè)計中，可以在 OnComm 事件處理函數(shù)中加入自己的處理代碼，一旦事件發(fā)生即可自動執(zhí)行該段程序。這種方法的優(yōu)點是程序響應(yīng)及時，可靠性高。 查詢方式 在程序的每個關(guān)鍵功能完成之后，可以通過檢查 CommEvent 屬性的值來查詢事件和錯誤。適用于自保持的應(yīng)用程序較小的編程。查詢方 式的編程可用計時器或Do? Loop 程序?qū)崿F(xiàn)。其實，查詢方式實質(zhì)上還是事件驅(qū)動，但在有些情況下，這種方式顯得更為便捷。 MSComm 控件的常用屬性 對控件編程首先需要了解它的屬性和事件。下面介紹 MSComm 控件的一些主要屬性，如表 所示。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 表 MSComm控件的主要屬性 屬性 描述 Commport 設(shè)置并返回通信串口號 Settings 以字符串的形式設(shè)置并返回串口波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位。格式為： =” BBBB,P,D,S” Portopen 設(shè)置并返回串口狀態(tài)，也可以打開和關(guān)閉串口 Input 從接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并清空緩沖區(qū) Inputlen 設(shè)置并返回一次從接收緩沖區(qū)中讀取字節(jié)數(shù) InBufferSize 設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省值為 1024 字節(jié) InBufferCount 設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)中等待接收的字符數(shù) InputMode 設(shè)置并返回接收數(shù)據(jù)的類型。其值為 0 和 1 時，分別表示通過 Input 屬性以文本方式和二進(jìn)制方式取回數(shù)據(jù) OutBufferSize 設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)的大小，缺省值為 512 字節(jié) OutBufferCount 設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)中等待計算機(jī)發(fā)送的字符數(shù) Output 向發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)，該屬性設(shè)計時無效，運行時只讀 Rthreshold 在 MSComm 控件設(shè)置 ConunEvent 屬性為 EvReceive 并產(chǎn)生 OnC