【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于 Windows 環(huán)境下，充分利用 Windows 的圖形功能完善界面美觀的特點(diǎn)，可視化的 m 風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時(shí)間。豐富的圖形控仵和工況圖庫(kù)，既提 供所需的組件，又是界面制作向?qū)АＬ峁┙o用戶豐富的作圖西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計(jì)中解放出來，豐富的動(dòng)畫連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等等，使界面生動(dòng)、直觀。 ? 良好的開放性。社會(huì)化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬仵不可能出自一家公司的產(chǎn)品， “異構(gòu) ”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。 ? 豐富的功能模塊。提供豐富的控 潲功能庫(kù)，滿足用戶的測(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)荽求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控 產(chǎn)生功能報(bào)表 業(yè)示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、提供報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既叫適用于單機(jī)集中式控制、 DCS 分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程遇信能力的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)． ? 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。 ? 可編程的命令語(yǔ)言。有可編程的命令語(yǔ)言，使用戶可根據(jù)自己的需要編撰程序，增強(qiáng)圖形界面 。 ? 周密的系統(tǒng)安全防范，對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。 ? 仿真功能．提供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而縮短開發(fā)周期。 利用組態(tài)軟件制作控制觀測(cè)圖，模擬被控制量在計(jì)算機(jī)中的顯示狀態(tài)，通過設(shè)置按鍵、串口通信，控制物理量，從而達(dá)到相應(yīng)的顯示及直觀表達(dá)現(xiàn)實(shí)物的被控狀態(tài)。 串口通信模塊 ?3? 為了更好、更方便的為該系統(tǒng)提供工作電壓，另外本設(shè)計(jì)增加了 串口 通信模塊 設(shè)計(jì) ，使用了 單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232MJE，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于 RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的 通信協(xié)議。串口通信按位（ bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（ byte）的并行通信慢，但是串口呵以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 STC89C52RC 內(nèi)部有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，該口能同時(shí)進(jìn)行串口發(fā)送和接收，以便通過 RXD 引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和 TXD（串口數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進(jìn)行通信。但是一方面由于每一種型號(hào)的單片機(jī)的下載軟件不一樣，針對(duì)本系統(tǒng)所采用的STC89C52RC 單片機(jī)需要采用 STC 系統(tǒng)單片機(jī)串口下載軟件；另一方面電腦 的串口為標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 電平，而單片機(jī)是 TTL電平， RS232 通信方式不能直接滿足 TTL 電平的傳送要求，因此兩者要通信的話必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。綜上，必須設(shè)計(jì)一個(gè)串口通信電路。串口通信電路的設(shè)計(jì)就是在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中加入電平轉(zhuǎn)換芯片，以實(shí)現(xiàn) TTL 電平向標(biāo)準(zhǔn)接口 RS232 電平的轉(zhuǎn)換。這樣就可以用于單片機(jī)與 PC 通信，以及單片機(jī)與單片機(jī)之間的通信。目前應(yīng)用最廣泛的集成電路轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232 芯片。利用 MAX232 芯片連接單片機(jī)和 PC 機(jī)的具體電路如圖 16 所示 。 ?15? 串口主要是 9 針串 口，數(shù)據(jù)控制端主要由 2和 3引腳控制， 5 引腳接地，數(shù)據(jù)傳送端連接在驅(qū)動(dòng)芯片 MAX232 引腳 11 和 12上， MAX232 串口傳輸部分如圖 16， 通過驅(qū)動(dòng)芯片可以達(dá)到單片機(jī)數(shù)據(jù)通過串口傳到計(jì)算機(jī)上顯示數(shù)據(jù)。 MAX232 模塊的原理圖如圖 17所示。單片機(jī)與 MAX232 通過 、 相連，分別為發(fā)送線、接收線，另外單片機(jī)要與 MAX232 共地。 圖 16 MAX232 串口傳輸部分 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 123456789U6RS232T2OUTR2INGND 圖 17 串口通訊模塊電路圖 串行通信模塊 RS232 是由電子工業(yè)協(xié)會(huì) (Electronic Industries Association， EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS232 與 TTL 電路之間需要進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。 MAX232 芯片可完成 TTL←→ RS232 雙向電平轉(zhuǎn)換。 . MAX232 芯片 MAX232 芯片是 RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口 芯片， 使用 +5v 單電源供電 。是 PC 機(jī)與單片機(jī)串口進(jìn)行通訊的電平轉(zhuǎn)換芯片。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分： 第一部分是電荷泵電路。由 6腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中 13腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 繼電器控制電路模塊 ?14? 繼電器 的作用 ： 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng) (又稱輸入回路 )和被控制系統(tǒng) (又稱輸出回路 )，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動(dòng)開關(guān) ” 。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安 全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用 。如圖 1 19所示。 圖 18 降溫控制電路 圖 19 升溫控制 電路圖 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 穩(wěn)壓芯片 () ?7? 800mA LDO 穩(wěn)壓器電路 AMS1117 如圖 20所示。 圖 20 AMS1117 特點(diǎn) ? 能提供包括固定電壓輸出版本（固定電壓包括 ， ， 5V）跟三端可 調(diào)電壓輸出版本 ? 最高輸出電流可達(dá) 1A ? 輸出電壓精度高達(dá) 2 ％ ? 穩(wěn)定工作電壓范圍為高達(dá) 12 V ? 限流功能 ，過熱切斷 ? 溫度范圍： 20℃ 120℃ 應(yīng)用 ? 膝上型電腦，掌上電腦和筆記本 ? 電池充電器 ? 電池供電系統(tǒng) 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 ? 便攜式設(shè)備 管腳排列 如圖 21所示。 圖 21 AMS1117管腳圖 功能描述 AMS1117 是一個(gè)低漏失電壓調(diào)整器，它的穩(wěn)壓調(diào)整管是由一個(gè) PNP 驅(qū)動(dòng)的 NPN 管組成的 ,漏失電壓定義為： VDROP=VBE+VSAT。 AMS1117 有固定和可調(diào)兩個(gè)版本可用，輸出電壓可以是： ， 和 。片內(nèi)過熱切斷電路提供了過載和過熱保護(hù)，以防環(huán)境溫度造成過高的結(jié)溫，其中過流保護(hù)和過熱保護(hù)模塊，能夠在應(yīng) 用電路的環(huán)境溫度大于 1 20℃以上或負(fù)載電流大于 900mA 時(shí)，保證芯片和系統(tǒng)的安全。 為了確保 AMS1117 的穩(wěn)定性，對(duì)可調(diào)電壓版本，輸出需要連接一個(gè)至少 22μ F 的鉭電容。對(duì)于固定電壓版本，可采用更小的電容，具體可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定。通常，線性調(diào)整器的穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而 降低。 (5v穩(wěn)壓芯片 ) lm7805 典型 應(yīng)用電路 如圖 22所示。 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 圖 22 LM7805電路圖 lm78XX 系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖，是一個(gè)輸出正 5V 直流電 IC 采集成穩(wěn)壓器 lm7805， C C2分別為輸入端和輸出端濾波電容， RL 為負(fù)載電阻。當(dāng)輸出電流較大時(shí)， lm7805 應(yīng)配上散熱板。 為輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的應(yīng)用電路。由于 R RP電阻網(wǎng)絡(luò)的作用，使得輸出電壓被提高，提高的幅度取決于 RP 與 R1的比值。調(diào)節(jié)電位器 RP，即 可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng) RP=0 時(shí)，輸出電壓 Uo 等于 lm78XX 穩(wěn)壓器輸出電壓；當(dāng) RP 逐步增大時(shí)， Uo 也隨之逐步提高。 為擴(kuò)大輸出電流的應(yīng)用電路。 VT2 為外接擴(kuò)流率管， VT1 為推動(dòng)管，二者為 達(dá)林頓 連接。 R1 為偏置電阻。該電路最大輸出電流取決于 VT2的參數(shù)。 LM7805 介紹 用 lm78/lm79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號(hào)中的 lm78 或 lm79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 lm7806 表示輸出電壓為正 6V， lm7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制 作中經(jīng)常采用。 實(shí)際應(yīng)用 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn) 壓性能將變差，甚至損壞。 當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出 以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為 N 個(gè) ，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。 3 軟件設(shè)計(jì) ?8? 總體程序流程圖設(shè) 計(jì) 如圖 23 所示。 圖 23 總體程序流程圖 否 升溫 /降溫 是 初 始 化 讀取傳感器 采集的數(shù)據(jù) 通過串口向上位機(jī) 發(fā)送環(huán)境溫度數(shù)據(jù) 是否接收到指令 開 始 結(jié) 束 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 分模塊程序設(shè)計(jì) 對(duì)于相應(yīng)的硬件模塊，主要要設(shè)計(jì)的模塊程序分別是：數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計(jì)， 12864液晶屏幕顯示程序的設(shè)計(jì)和上位機(jī)程序的 設(shè)計(jì)。對(duì)于串口通信模塊的驅(qū)動(dòng)，只需要一個(gè)串口初始化（設(shè)置）函數(shù)。 ?11? 從硬件的設(shè)計(jì)和總體程序流程圖，我們可以看出，數(shù)據(jù)采集是一個(gè)很重要的步驟。對(duì)于數(shù)據(jù)采集我們主要是采集溫度數(shù)據(jù)，采用的傳感器分別是 DS18B20。 DS18B20 程序流程圖如圖 24 所示。 圖 24 DS18B20 流程圖 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 液晶屏幕顯示模塊驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 12864 液晶屏幕主要用于數(shù)據(jù)和信息的顯示，為驅(qū)動(dòng)它正常工作，設(shè)計(jì)了以下一些函數(shù)： 12864 寫指令函數(shù) void zhiling(uchar a)。 LCD12864 程序流程圖 如圖 25 所示 。 圖 25 LCD12864 流程圖 ?9? 無線發(fā)射模塊 如圖 26所示。 初始化 12864 調(diào)用顯示函數(shù)寫入顯示數(shù)據(jù) 12864 顯示寫入數(shù)據(jù) 開 始 結(jié) 束 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 圖 26 無線發(fā)射模塊流程圖 無線接收模塊 如圖 27所示。 圖 27 無線接收模塊 無線接收初始化 調(diào)用 waitRecpacket 接收函數(shù) 將接收到 的數(shù)存 儲(chǔ)在TXRXbuffer 數(shù)組 結(jié) 束 開 始 無線發(fā)送初始化 將采集到的溫度 變量賦到變量組 將變量組賦給調(diào)用 TXpacket 函數(shù) 開 始 結(jié) 束 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 ．組態(tài)網(wǎng)程序的設(shè)計(jì) ?15? 軟件的編寫是在 Keil C51 平臺(tái)上完成的，編程語(yǔ)言使用的是 C 語(yǔ)言這樣一款面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。組態(tài)網(wǎng)的功能主要是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示經(jīng)串口傳來的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并能夠發(fā)送指令控制環(huán)境溫度。主要是通過串口通信實(shí)現(xiàn)的，所以保證串口通信的質(zhì)量是關(guān)鍵所在。如何保證串口通信的質(zhì)量，關(guān)鍵是盡量降低通信時(shí)的誤碼率。而誤碼率 問題，晶振頻率的選擇，晶振頻率在 時(shí)，無論采用何種波特率（在晶振能夠支持的波特率范圍內(nèi)）理論上是沒有任何誤碼率的。組態(tài)網(wǎng)軟件程序流程圖見圖 28 所示。 圖 28 組態(tài)網(wǎng) 軟件流程圖 N N Y Y 顯示主窗體界面 判斷是否打開串口 接收串口數(shù)據(jù) 并顯示在窗口 判斷是否按下控制按鈕 通過串口發(fā)送相應(yīng)指令 開 始 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 4 電路板的制作 PROTEL 電路圖設(shè)計(jì) 在 Al