【文章內(nèi)容簡介】 通過 串口通信將下位機產(chǎn)生的波形 信號 送到上位機顯示，這樣使得系統(tǒng)設備大大減少，測試功能 由軟件代替，降低了成本，而且用戶可以根據(jù)自己的需要定義 功能。 本課題的研究意義及內(nèi)容 本課題的研究意義 結晶器相當于連鑄生產(chǎn)的心臟部分，屬于連鑄的關鍵設備。因此，結晶器振動系統(tǒng)運行中的振動方式的優(yōu)化顯得異常重要，選擇適當?shù)恼駝臃绞綄ιa(chǎn)工藝意義非凡。 由于 Visual Basic 的內(nèi)容豐富，人機界面好 ，可以生動直觀地展示正弦、非正弦實質(zhì)， 能提高效率，降低成本，參數(shù) 輸入簡便，結果顯示明確。 所以本文采用 VB 編寫程序，將波形發(fā)生器的下位機產(chǎn)生的波形信號， 采用串行通信的方式傳送給上位機，并利用 VB的監(jiān)控界面顯示波形。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 從理論上了解正弦、非正弦振動參數(shù)（振幅、頻率、偏斜率）和冶金理論參數(shù)（工藝參數(shù)）之間的關系，根據(jù)不同鋼種和實際情況，進一步優(yōu)化波形曲線，開發(fā)和研制監(jiān)控軟件，然后模擬運行，最終將其應用到工業(yè)生產(chǎn)實踐中。 本課題的研究內(nèi)容 本課題 主要 對 連鑄機結晶器振動 形成的波形 進行顯示 ，以 串口通信技術及波形監(jiān)控界面 為研究對象 。 應用 微軟公司開發(fā)的 Visual Basic 為編程工具 ，對 結晶器下位機產(chǎn)生的 波形 信號，采用串行通信方式傳送給上位機， 并對結晶器振動過程中的振幅、波形等各項 參數(shù)分析處理；通過波形監(jiān)控界面 對正弦振動、非正弦振動進行模擬顯示。 建立了結晶器正弦振動、非正弦振動工藝參數(shù)的數(shù)學模型，并對工藝參數(shù) 進行了 確定 并 模擬運行 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 結晶器液壓 振動 控制系統(tǒng)設計方案 結晶器液壓振動 控制 系統(tǒng) 結晶器振動位移和振動頻率等參數(shù)是反映結晶器振動狀態(tài)的主要參數(shù)，其實際值和理想值的偏差不僅直接影響板坯質(zhì)量，也制約著連鑄機拉坯速度的提高。 通過分析，結晶器液壓振動系統(tǒng)為位置反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的 設定輸入為正弦信號或者非正弦信號，位移傳感器不斷檢測液壓缸活塞的實際位置，并與設定的輸入進行比較，利用偏差信號對液壓振動系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。結晶器液壓振動伺服系統(tǒng)方框圖，如圖 所示 。 伺服系統(tǒng)是由指令裝置、伺服放大器、伺服閥、液壓缸和壓力傳感器組成 。 當指令信號作用于系統(tǒng)時，將使伺服放大器推動電液伺服閥控制液壓缸活塞運動輸出負載力。要保持一定的負載力，就要求伺服閥有一定的開度，因此這是一個有差系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)中不含有積分環(huán)節(jié)。在力控制系統(tǒng)中選用壓力反饋伺服閥，在系統(tǒng)中不需要 壓 力傳感器。但壓力反饋伺服 閥產(chǎn)量小、維修困難其精度不易保證，所以多數(shù) 壓 力控制系統(tǒng)仍采用流量伺服閥。 [13] 位 移 調(diào) 節(jié) 器伺 服 放 大器伺 服 閥 液 壓 缸振 動 框 架拉 坯 速 度振 動 位 移 傳 感 器ys pp v單 片 機 圖 結晶器液壓振動系統(tǒng) 方框圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 液壓振動 波形發(fā)生器 系統(tǒng)介紹 波形發(fā)生器是一種常用的電子儀器 ， 其輸出一般為幾種標準信號。由于一般的波形發(fā)生器很難產(chǎn)生特殊波形 ， 所以 ， 我們采用 VB 的串行通信方法 ， 設計了一種正弦、非正弦波形顯示界面 ， 該系統(tǒng)原理如圖 。 P C 機M A X 2 3 2 8 9 C 5 1 D / A跟 隨 器 圖 波形發(fā)生器系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)結構 系統(tǒng)分 為 PC機和單片機系統(tǒng)兩部分。從系統(tǒng)圖上可見 ， 本系統(tǒng)的硬件部分較簡單且成熟 ： 其中 D/A 轉(zhuǎn)換器選用 0832， 采用電路實現(xiàn)雙極性電壓輸出 ， 后接跟隨器改善帶負載能力。 MAX232 實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)的關鍵是軟件部分 ， 特別是通訊的實現(xiàn)?，F(xiàn)分別介紹如下： 1) PC 機部分 [15] VB 是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言 ， 具有事件驅(qū)動編程模式并可以使用添加的控件 ， 能夠十分方便地作出良好的人機界面。因此 ， PC機采用 VB編程。用 VB 作出直觀的人機界面 ，在 圖片框中繪制波形 。 PC機與 89C51 之間的通信如圖 。 2) 單片 機系統(tǒng) 主要完成正確接收數(shù)據(jù)和產(chǎn)生波形的任務。為確保隨時響應：主程序產(chǎn)生波形，串行口中斷進行通訊，通訊實現(xiàn)見圖 89C51 部分。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 通 信 初 始化保 護 現(xiàn) 場發(fā) 握 手 信 號 （ 0 0 H 、F F H 、 0 0 H 、 F F H ）接 準 備 好 信 號正 確 嗎 ？發(fā) 送 波 形 點 數(shù)接 信 號 ， 正 確 嗎 ？發(fā) 波 形 各 點 值接 信 號 ， 正 確 嗎 ？發(fā) P C 累 加 和接 累 加 和 ， 相 等 嗎 ？顯 示 各 累 加 和提 示 O K ！結 束 命 令P C 機接 受 還 是 發(fā) 送關 串 口 中 斷接 受 信 號是 握 手 信 號 ？發(fā) 準 備 好 信 號 ( 0 5 H )接 點 數(shù) ， 存 儲發(fā) 收 到 信 號 ( 0 6 H )接 各 點 值 ， 存 儲 并 計 算累 加 和發(fā) 接 受 完 信 號 ( 0 7 H )接 累 加 和 ， 想 等 嗎 ？發(fā) M C U 累 加 和開 串 口 中 斷現(xiàn) 場 恢 復中 斷 返 回8 9 C 5 1提 示 1提 示 2提 示 3提 示 4退 出 系 統(tǒng)NNNNYYYYRYYTN N 圖 PC機與 89C51通信 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第三章 VB及其可視化編程技術 計算機程序設計語言簡介 人們在使用計算機解決實際問題時，需要用某種特定的“語言”同計算機交流、溝通，計算機語言是人類與計算機交流信息的主要途徑。這類語言通過語法、語義、描述記號來表述各種運算和處理過程，能夠為計算機所識別、理解、執(zhí)行，最終完成某項工作任務 。這些語言統(tǒng)稱為計算機程序設計語言。 程序設計語言的發(fā)展 程序設計語言是計算機硬件共同誕生、發(fā)展的，隨著計算機及其應用的不斷發(fā)展，它也在發(fā)展中不斷完善、變革、創(chuàng)新。目前，程序設計語言的發(fā)展可概括為四個階段。 1. 機器語言 機器語言屬于第一代程序設計語言。機器語言是指由 0、 1 二進制代碼組成的能被計算機直接識別的機器指令的集合。機器語言能直接針對計算機的硬件結構描述各種算法，因此不需要翻譯，就能夠被計算機直接執(zhí)行，因此執(zhí)行速度快。但是，用機器語言編程非常繁瑣，程序的可讀性差，程序的修改、調(diào)試極不方便。 2. 匯編語言 匯編語言采用一些助記符號表示機器語言中的指令和數(shù)據(jù)，相對于機器語言來說，比較容易記憶和學習，所以也稱匯編語言為符號語言。它用便于識別的符號，如英語單詞或其縮寫作為助記符，來代替機器指令編寫程序，然后由專門的轉(zhuǎn)換程序，將這些符號轉(zhuǎn)換為機器語言指令代碼。用匯編語言也能夠針對計算機的硬件去編寫程序，因此執(zhí)行速度快。 3. 高級語言 高級語言采用一組通用的英語單詞、數(shù)據(jù)式及規(guī)定的符號，按嚴格的語法規(guī)則和邏內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 輯關系表述各種運算和處理過程。由于采用這種表達方式編寫程序，接近自然語言和數(shù)學語言，符合人們的習慣，因 此稱之為高級語言。 4. 4GL 語言 一般被稱為“第四代語言”，是一種交互式、非過程化的、面向用戶的編程語言，與高級語言相比它更接近人類自然語言。第四代語言經(jīng)常被用于訪問數(shù)據(jù)庫，目前主要用于數(shù)據(jù)庫的查詢語言， SQL 就屬于 4GL 語言。 程序設計語言的發(fā)展趨勢 計算機網(wǎng)絡的飛速發(fā)展和廣泛應用，對人們的工作和生活產(chǎn)生了 極大的影響，使當今社會發(fā)生了極大的變革。最先受到影響的，并對其發(fā)展起到很大促進作用的，當然是程序設計語言。 Java 的出現(xiàn)就是明顯的例子，可以說 Java 的出現(xiàn)是網(wǎng)絡對程序設計語言發(fā)展影響最大的事件。 概括分析，今后程序設計語言的發(fā)展將著重在以下幾個方面。 1. 智能化逐步提高 新型的計算機語言應該更容易學習、掌握，更便于使用。程序設計語言的發(fā)展過程就是一個追求方便、易用的過程。現(xiàn)在的計算機語言已經(jīng)逐步具有一定的智能化特點，使軟件開發(fā)逐步走向更高級的階段。計算機語言的進一步發(fā)展將會使更過的用戶，不需要專門的、系統(tǒng)的培訓，就能夠很容易地掌握更新程序設計的方法，應用計算機的智能化程度將會更高。 2. 具有較強的可移植性 程序在不同的計算機或操作系統(tǒng)平臺上，不需要重新編譯即可執(zhí)行，真正做到“與系統(tǒng)無關”是人們追 求的理想目標。 3. 適應網(wǎng)絡的特性 網(wǎng)絡編程語言隨著 Inter 的深入和普及，將會得到更快和更廣泛應用。簡單易學內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 的 VBScript、 JavaScript 很適合非專業(yè)人員使用。微軟最新推出的 Visual Studio 中，、 、 、 C等緊密與現(xiàn)有的 Web 開 發(fā)標準結合，將會被廣泛應用在網(wǎng)絡應用程序的開發(fā)中。在未來網(wǎng)絡的 需求下，將會產(chǎn)生更好的網(wǎng)絡編程語言。 4. 高效與安全性 在 IT 業(yè)的發(fā)展過程中，社會對軟件的需求增長很快，要求軟件開發(fā)具有較高的時效性和安全性，這對現(xiàn)代程序 設計語言提出了更高的要求。 計算機程序設計方法的發(fā)展概況 計算機程序設計語言的發(fā)展是隨著計算機科技技術及其應用的飛速發(fā)展的不斷豐富和完善的。與此同時，程序設計的方法也得到不斷的改進。人們在不斷地探討、研究，以使程序設計的方法能夠更加系統(tǒng)化、更接近人類自然語言的習慣和思維方式，使軟件開發(fā)更加科學化。程序設計方法的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個階段。 1. 模塊化程序設計 將一項較大的開發(fā)任務分成若干項獨立的小任務，分頭編寫各個模塊，然后將這些獨立的模塊有機地結合起來形成一個整體，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 2. 結構化程序設計 結構化程序設計是指僅僅使用三種基本控制結構（順序、選擇和重復）實現(xiàn)程序的設計方法。其基本設計原則是模塊化原則、自頂向下原則和逐步求精原則，在充分的需求分析的基礎上按照這一原則去實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 3. 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計是一種全新的程序設計和構造軟件的方法。該方法更接近人類的思維方式和自然語言的習慣，能夠直接描述客觀對象。發(fā)展面向?qū)ο蟮姆椒ǖ哪康?，是為了提高軟件系統(tǒng)的可重用性、可擴展性和可維護性。與傳統(tǒng)的面向過程的程序設計方法比較，它有兩點重大突破：①操作代碼與代碼運行過程所需要的數(shù)據(jù)共 同封裝在一內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 起組成了一種新的數(shù)據(jù)類型 —— 類；并且“類”具有繼承及擴充機制。②具有人機交互式的可視化程序設計界面。 編程軟件介紹及選擇 在現(xiàn)代 的軟件開發(fā) 中 通常采用 C/C++或 VC、 VB來編程。 C/C++屬于傳統(tǒng)文本式編程，對開發(fā)人員的編程能力和對儀器硬件的掌握要求很高，開發(fā)周期長，且軟件移植和維護也不容易。因此這種編程方式將會逐步為可視化編程工具所代替。 VB 和 VC 作為可視化開發(fā)工具有著友好的界面、豐富的 API 應用程序接口函數(shù)，簡單，易用，實用性強，并且與 Microsoft Access Word及 Excel 等軟 件無縫連接 ，因此本設計采用 VB 作為編程工具。 Visual Basic 的特點 Visual Basic 是 Microsoft 公司為開發(fā) Windows 應用程序而推出的一種可視化的快速編程工具，它以簡單易學、語法簡潔、功能強大的特點而深受廣大編程人員的青睞。 Visual Basic 采用可視化的圖形用戶界面（ GUI）、面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想、世界驅(qū)動的工作機制和結構化的高級程序設計語言，用一種十分巧妙的方法將 Windows 的編程復雜性“封裝”起來，使得開發(fā) Windows 環(huán)境下功能十分強大、圖形界面豐富的應用軟件系 統(tǒng)更高效、更快捷。概括起來， Visual Basic 具有如下特點： [17] 1. 可視化的程序設計方法 VB率先采用可視化的程序設計方法。開發(fā)人員利用系統(tǒng)提供的大量可視化控件，按設計要求的屏幕布局，在屏幕上畫出各種圖形對象“部件”，并設置這些圖形對象的屬性，VB便自動產(chǎn)生界面設計代碼，程序設計人員只需要編寫實現(xiàn)程序功能的那部分代碼，從而大大提高了程序設計的效率。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2. 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想 在 VB 中用來構成圖形用戶界面的可視化控件，就是“對象”。不同的對象在程序中所賦予的功能是不同的。比如，圖形界面上有兩 個命令 按鈕，一個用來統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一個用來打印數(shù)據(jù)，這兩個按鈕就是兩個不同的對象，為實現(xiàn)這兩個對象各自不同的功能，必須分別針對這兩個對象編寫程序代碼，這種編程的思想和方法就是“面向?qū)ο蟮某绦蛟O計（ OOP）”。 3. 事件驅(qū)動的編程機制 VB 通過事件來執(zhí)行對象的操作。在 VB 中，對象與程序代碼通過事件及事件過程來聯(lián)系。一個對象可以感知和接收多個不同類型的事件，每個時間均能驅(qū)動一段程序，完成對象響應事件的工作，從而實現(xiàn)一個預編程的功能。 4. 結構化程序設計語言 VB具有高級程序設計語言的語句結構，接近自然語言和人類 的邏輯思維方式，其語句簡單易懂， VB 的編程支持彩色代碼，可自動進行語言檢查，同時還具有功能強大且使