【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 開始 初始化 PIC16F877A單片機(jī) 端口地址 讀入預(yù)設(shè)溫度值 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果送入 NX 單元 NXFF0 F0NX0 降溫 加熱 工程量變換 溫度非線性溫度轉(zhuǎn)換 發(fā)送數(shù)據(jù)到串口 命令識(shí)別程序 從串口接受數(shù)據(jù) Y Y Y N N N 浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) —— 溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 溫度變換程序模塊 溫度傳感器在 12℃到 60℃輸出 — ，溫度起點(diǎn)為 12℃，滿量程為 48℃。Micro Chip PIC16F877A 單片機(jī)內(nèi)嵌的 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng) 輸出的數(shù)字量為0000000000B~1111111111B（ 0~5V），應(yīng)用以下變換公式進(jìn)行變換： AX=A0+(AMA0)(NXN0)/(NMN0) 式中， A0為一次測(cè)量?jī)x表的下限。 AM為一次測(cè)量?jī)x表的上限。 AX實(shí)際測(cè)量值。 N0儀表下限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 NM儀表上限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 NX測(cè)量值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊 采用折線擬合法進(jìn)行線性化處理 如圖 所示，分為以下幾段： 當(dāng) ≤ Ax 時(shí)， T℃ =*WN+12 當(dāng) ≤ WN 時(shí)， T℃ =*WN+25 當(dāng) ≤ WN 時(shí)， T℃ =*WN+40 當(dāng) ≤ WN 時(shí)， T℃ =+50 圖 51 圖 溫度分段線限等效圖 浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) —— 溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 第 5節(jié) 通信協(xié)議的設(shè)計(jì) 由于溫度采集和實(shí)施控制是通過(guò)單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而微機(jī)完成溫度監(jiān)控，所以需要采用單片機(jī)和微機(jī)之間的通信協(xié)議。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用條件為傳輸距離不超過(guò) 15米的短距離數(shù)據(jù)傳 輸，且傳輸數(shù)據(jù)量較小，所以采用在控制領(lǐng)域里應(yīng)用較廣泛 RS232C串行通信方式。 針對(duì)近程小批量的數(shù)據(jù)通信，設(shè)計(jì)時(shí)采用 3 線制（ RXD ， TXD ， GND） 軟握手的零MODEM方式。即：將 PC機(jī)和單片機(jī)的“發(fā)送數(shù)據(jù)線（ TXD）” 與“接收數(shù)據(jù)（ RXD）” 交叉連接，二者的地線（ GND） 直接相連而其它信號(hào)線如握手信號(hào)線均不用，而采用軟件握手。這樣即可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)，又可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)節(jié)約了成本。 由于 RS232C是早期為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平與TTL， MOS 邏輯電平不同。 邏輯 0 電平 規(guī)定 為 +5~+15V之間 ，邏輯 1是電平為 5 ~15V 之間。因此在將 PC機(jī)和單片機(jī)的 RXD和 TXD交叉連接時(shí)， 必須 進(jìn)行電平轉(zhuǎn) 換。 下圖 即為通信時(shí)的硬件連接 圖， 其中器件 MAX232完成邏輯電平轉(zhuǎn)換的任務(wù)。 圖 電平轉(zhuǎn)換電路圖 注： 在 PC機(jī)中 9針 RS232接 口 中： 2線： RXD， 3線： TXD， 5線： GND 而在 25針 的 RS232接 口 中： 3線： RXD， 2線： TXD， 7線： GND 軟件設(shè)計(jì) 在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的軟件設(shè)計(jì)時(shí)， 必須 解決好兩 個(gè) 方面的問(wèn)題：一是可 靠 性， 二是 速度。 而這兩方面的問(wèn)題， 可 靠性 是 第 一位的 ,速度只 能是在可 靠 的 基礎(chǔ) 上的 速度 。 可 靠快速 轉(zhuǎn)輸?shù)膶?shí)現(xiàn)， 需要 PC單片機(jī) 軟 件以及通信協(xié)議 等 各 個(gè) 環(huán)節(jié)的可 靠 和其間的相 互配合。 通信協(xié)議 概 述 在設(shè)計(jì) PC單片機(jī) 通信協(xié)議時(shí)， 需 說(shuō)明一點(diǎn)：在本系 統(tǒng) 的實(shí)際通信中， PC機(jī)是 主 控者單片機(jī) 只 是 被動(dòng) 接收者。采用這種通信協(xié)議較 雙 方 互 為 主 控者時(shí)簡(jiǎn)單。 浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) —— 溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 本通信協(xié)議的設(shè)計(jì) 思想 是 基 于 幀 傳輸方式。即在 向 RS232串 口 發(fā)送 命令 信號(hào)，應(yīng) 答信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，是一 幀 一 幀 地發(fā)送的。為了 使 數(shù)據(jù) 快速 可 靠 地傳輸，將 每 一 幀 數(shù)據(jù)唯 一對(duì)應(yīng)一 命令幀。 此時(shí) 傳輸數(shù)據(jù)即 執(zhí) 行 命令 具 體 如下： (1) 在 PC讀數(shù)據(jù)時(shí)， 遵循“ 讀 命令 等 數(shù)據(jù) 報(bào)告”， 即 PC下達(dá)一 命令，等待 接收數(shù)據(jù)， 根據(jù) 所接收數(shù)據(jù)的正 誤向 應(yīng)用程 序報(bào)告 此 命令 的 執(zhí) 行 情況。 (2) 在 PC寫數(shù)據(jù)時(shí)， 遵循“ 寫 命令 等回 應(yīng) 報(bào)告”， 即 PC下達(dá)一寫 命令（ 此時(shí)所 要寫的數(shù)據(jù) 含 于此 命令 中）， 等待 單片機(jī)發(fā)來(lái)的“ 已 正 確 接收”的 回 應(yīng)信號(hào)， 并向 應(yīng)用程序報(bào)告 此 命令執(zhí) 行完 畢。 (3) 如 果 在轉(zhuǎn)輸過(guò)程中，其間 PC或 MCU所接收任 何 一 幀 信號(hào)出現(xiàn) 錯(cuò)誤 時(shí)，均會(huì) 向 對(duì)方發(fā)送 重 發(fā)此 幀 信號(hào)的請(qǐng) 求。 如 果 連 續(xù)三次 轉(zhuǎn)輸 失敗，則退 出通信 并向 應(yīng)用程 序報(bào)告。 通信協(xié)議 處 理 流 程 (1) 數(shù)據(jù)分 幀 與數(shù)據(jù) 重組 圖 圖 將應(yīng)用程 序 發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)作為一 個(gè)數(shù)據(jù)流放 在發(fā)送 緩沖區(qū) 中，通過(guò)通信協(xié)議進(jìn)行分 幀──切割── 發(fā)送。在接收 端， 分 幀 的數(shù)據(jù) 去掉幀頭重新組合 到接收 緩沖區(qū) 中，交給應(yīng)用程 序處 理，發(fā)送過(guò)程的 示 意 如圖 ， 接收過(guò)程的 示 意 圖 如 圖 。 浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) —— 溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 串口接受到一幀數(shù)據(jù) 此 幀是 否正確 連續(xù) 3 次不正確 退出通信并報(bào)告 讀命令信號(hào) 退出等待下一幀 重發(fā)命令幀 寫命令信號(hào) 分析此命令 開始執(zhí)行 分析此命令取 出數(shù)據(jù)信息 發(fā)數(shù)據(jù)幀 發(fā)正回應(yīng)數(shù)據(jù)幀 退出通信并報(bào)告 退 出等待下幀命令 N Y Y N Y Y N N 單片機(jī)串口通信軟件設(shè)計(jì)流程圖 圖 浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) —— 溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 應(yīng)用程序通知通信開始 讀還是寫 發(fā)送讀命令 發(fā)送寫命令 串口收到命令 此幀是否正確？ 連續(xù)三次否 退出通信 是 幀 數(shù) 據(jù)嗎？ 重發(fā)命令幀 等待下幀信號(hào) 處理數(shù)據(jù) 是正回應(yīng)幀嗎 命令執(zhí)行完畢 是重發(fā)幀嗎 退出通信并報(bào)告 重發(fā)命令幀 等待下幀信號(hào) 讀 寫 N PC 接收數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)流程 N N Y Y Y Y Y Y N 圖 PC串 口通信軟件設(shè)計(jì)流程圖 浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) —— 溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14