【正文】 信階段后，發(fā)送的數(shù)據(jù)字 符串，按 4 字節(jié) 定 長數(shù)據(jù)發(fā)送。這是因為本系統(tǒng)中，通信字節(jié)很短就能完成所有操作。另外在讀取 溫度和控制開關(guān)狀態(tài)的兩個數(shù)據(jù)中，溫度值以二進制表示只須二個字節(jié)就行了， 開關(guān)狀態(tài)量其實只須一個字節(jié)就行了，這里多出多個字節(jié)可以作為其它功能的預(yù) 留 數(shù) 據(jù) 。最后 還加入 一個字 節(jié)的檢驗碼，這里采用求和校驗碼 。如果校驗碼 錯 誤， 說明傳輸過程中數(shù)據(jù)發(fā)生了錯誤，因此必須重新發(fā)送數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)字符串格式如 下： 0xXX， ① , ② , ③ , ④ ,h1h2 其中： 0xXX：為呼叫從機地 址。 ①：數(shù) 據(jù)字段，英文字母或數(shù)字，按約定方式表達。在讀取溫度時，為溫度 值 的 最 高 位 ；在控制 開關(guān)狀態(tài)時，為 允許控制字， 即約定為 0x50 時，為允許控 制， 其 它 字 符 為不 允許控制。 ②：數(shù)據(jù)字段，英文字母或數(shù)字，按約定方式表達。在讀取溫度時，為溫度 值 的 最 低位 ；在控制 開關(guān)狀態(tài)時，為 預(yù)留字。 ③： 數(shù)據(jù)字段， 英文字母或數(shù)字， 按約定方式表達，為預(yù)留字。 ④：數(shù)據(jù)字段，英文字母或數(shù) 字，按約定方式表達。在讀取溫度時，為預(yù)留 字 ； 在 控 制開 關(guān)狀態(tài)時，為 要被 更新的開關(guān)狀態(tài)。 h1h2：為 ① , ② , ③ , ④數(shù)據(jù)字段代碼的校驗和。 主 機 通信程 序流程圖如圖 31 所示，從機通信程 序流程圖如圖 32 所示。 18 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 圖 31 主 機 通 信 程 序 流 程 圖 19 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 從機通信流程 序流程圖 接收到主機發(fā) 來的地址字節(jié) N 是本機地址 Y 發(fā)送本機地址 N 接收到 主機命令 Y N 發(fā)送不 空閑代碼 N 超時 現(xiàn)在空閑嗎 Y 發(fā)送空閑代碼 讀 是讀還是寫 寫 發(fā)送5個字符 最后一位為 校驗位 N N 接收5個字符 校驗正確 Y 校驗正確 Y 結(jié)束 圖 32 從 機 通 信 程 序 流 程 圖 20 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 計算機主機界面程序設(shè)計 在 計 算機主機界面程序設(shè)計 中， 主要是 為了在實現(xiàn)計算機與 單片機通信的 過程 中，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并及時顯示出來，或者發(fā)送開關(guān)狀態(tài)字節(jié)控制開關(guān)狀態(tài)，因此 主界面中需獲取數(shù)據(jù)按鈕和數(shù)據(jù)顯示窗口，需控制遠(yuǎn)程開關(guān)按鈕和設(shè)置遠(yuǎn)程開關(guān) 狀 態(tài) 的 設(shè) 置窗口，另外為 了方便調(diào)試，還可以設(shè)置簡捷的調(diào)試窗口。如圖 33 所 示 為 RS485 通信 計算機 主機控制 窗口的簡裝版 。 圖 33 RS485 通 信 計 算 機 主 機 控 制 窗 口 簡 裝 版 第 一 組窗口為遠(yuǎn)程 溫度獲取窗口，首先需要用戶輸入遠(yuǎn)程地址，然后按下獲 取 遠(yuǎn) 程 溫 度 按 鈕 ， 即 可 與 遠(yuǎn) 程 地 址 通 信 ， 并 獲 取 該 地 址 當(dāng) 前 檢 測 溫 度 ， 顯 示 在 面板 上 。 如 果 選中自動 獲取溫度，則計 算機主機每隔 1 秒獲取該遠(yuǎn)程地址當(dāng)前檢測溫 度 并 及 時 顯示 出來。 第 二 組窗口為遠(yuǎn)程距離 獲取窗口，同樣首先需要用戶輸入遠(yuǎn)程地址，然后按 下 獲取遠(yuǎn)程距離按鈕，即可與遠(yuǎn)程地址通信，并獲取該地址當(dāng)前檢測距離，顯示在 21 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 面 板 上 。 如果選中自動 獲取距離 ，則計算機 主機每隔 1 秒獲取該遠(yuǎn)程地址當(dāng) 前檢 測 距 離 并 及時顯示 出來。 第 三 組 窗口為遠(yuǎn)程 開關(guān)控制 窗 口，同樣首先需要用戶輸入遠(yuǎn)程地址，然后設(shè) 置 各個開關(guān)狀態(tài)，設(shè)置完畢后，按下控制遠(yuǎn)程開關(guān)按鈕，即可與該輸入的遠(yuǎn)程地址 進 行 數(shù) 據(jù) 通信 ，發(fā) 出開 關(guān)控制數(shù)據(jù)，從而控制 該遠(yuǎn)程地址開關(guān)狀態(tài)。 第四組窗口為手工調(diào)試控制窗口，在此可以進行自定義的控制命令與收發(fā)內(nèi) 容 。正 常 情況 下為只讀方式，如果需要手工調(diào)試，則得選中手動調(diào)試控制復(fù)選框 。 另 外 點擊更多設(shè)置按鈕，可以更詳細(xì)的設(shè)置通信 模式以及顯示收發(fā)內(nèi)容。 用 戶 界面最下端為狀 態(tài)欄，顯示當(dāng)前串口 設(shè)置狀態(tài)。 整 個 計算機 主機程序中的串口通信 ，采用 API 編程。將在下面的系統(tǒng) 程序設(shè) 計 中 做 詳 細(xì) 介紹 。 有 時 候為了更多設(shè)置通信 的狀態(tài)，或者計算機與計算機 通信，以及數(shù)據(jù)的收 發(fā) 方 式 等，就 需要比較 詳細(xì) 的設(shè) 置窗口了，這里由于 RS485 通信計算機 主機控 制窗 口簡裝版窗口比較小，可以直接在同一界面上設(shè)計，只要在需要用時點擊更多設(shè) 置 即 可擴 大窗口。從而進 行更多設(shè) 置 [9] 。當(dāng) 然在不需要更多設(shè)置時，只需隱藏更 多 設(shè) 置 即 可 。如圖 34 所示為 RS485 通信計算機 主機控制 窗口擴展版。在這里 可以 根據(jù)需要，打開或者關(guān)閉串口，設(shè)置通信串口號，以及波特率等。并且為了方便 調(diào)試，把數(shù)據(jù)接收、發(fā)送窗口擴大，有利于查看通信數(shù)據(jù)內(nèi)容，并且設(shè)置了數(shù)據(jù) 接 收 與 發(fā) 送的格式，這樣 在多計算機中也可以更方便，更快捷的收發(fā)數(shù)據(jù) 了。 圖 34 RS485 通 信 計 算 機 主 機 控 制 窗 口 擴 展 版 其 基 本程 序流程圖如圖 35 所示： 22 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 圖 35 計 算 機 主 機 程 序 流 程 圖 計算機主機串口 API 編程步驟 Windows API（Windows Application Programming Interface，Windows 應(yīng)用程 序 編程接口） ，是所有 Windows 應(yīng)用程序的根本之所在。簡單地說，API 就是一系 列 的例程，應(yīng)用程序通過調(diào)用這些例程來請求操作系統(tǒng)完成一些低級服務(wù)。在 Windows 這樣 的圖 形 用戶 界 面 中 ，應(yīng) 用 于 程序 的窗 口 、圖 標(biāo)、 菜單 和對 話 框等 就 是 由 API 來管理 和維 護的。 本 系 統(tǒng)計算機 主機串口通信 采用 API 函數(shù) 編程，大致步驟如下： （1） 打開串口 句柄 ：CreateFile 函數(shù) （2） 建立串口通信 事件：CreateEvent 函數(shù) （3） 初始 化串口 ，設(shè) 置串口參數(shù)：SetCommState 函數(shù) （4） 建立讀數(shù)據(jù)的 監(jiān)視線 程 （5） 寫數(shù)據(jù) ：用 WriteFile 函數(shù) （6） 結(jié)束時關(guān)閉端口 23 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 溫度采集與顯示從機程序設(shè)計 溫 度 采集與 顯示 從機程序流程圖如圖 36 所示。 圖 36 溫 度 采 集 與 顯 示 從 機 程 序 流 程 圖 多路開關(guān)控制從機程序設(shè)計 多 路 開關(guān)控制 從機程序流程圖 如圖 37 所示。 圖 37 多 路 開 關(guān) 控 制 從 機 程 序 流 程 圖 24 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 數(shù)據(jù)校驗 奇偶校驗 最 簡 單的檢錯方法是“奇偶校驗” ，即在傳送字符的各位之外，再傳送 1 位奇/ 偶 校 驗位 。可采用 奇校驗 或者偶校驗 。 奇 校 驗：所 有傳送的數(shù) 位（含字符的各數(shù)位和校驗位）中， “1”的個數(shù)為 奇數(shù) 。 偶 校 驗：所 有傳送的數(shù) 位（含字 符的各數(shù)位和校驗位）中， “1”的個數(shù)為 偶 數(shù) 。 奇 偶 校驗 能夠檢測出信息傳輸過程中的部分誤碼（1 位誤碼能檢出，2 位 及 2 位 以 上誤 碼不能 檢出） ，同時，它不能糾錯。在發(fā)現(xiàn) 錯誤后，只能要求重發(fā)。但由 于其實現(xiàn)簡單，仍得到了廣泛使用。有些檢錯方法，具有自動糾錯能力。如循環(huán) 冗 余 碼（CRC）檢錯等。 求和校驗 另 外 一點比較 簡單的檢錯方法 為求和校驗，即在傳送數(shù)據(jù)時，將所有數(shù)據(jù) 求和 而 得 到 的 一個字 節(jié)。同樣，這種 方 法也不能糾錯，在發(fā)現(xiàn) 錯誤后，只能要求重 發(fā) 。 循環(huán)冗余碼校驗 循 環(huán) 冗余碼校驗 英文名稱為 Cyclical Redundancy Check，簡稱 CRC。它是 利 用 除 法 及 余 數(shù)的 原理 來做錯誤偵測（Error Detecting）的。 實際應(yīng)用時，發(fā)送裝置計 算 出 CRC 值并隨數(shù)據(jù)一 同發(fā)送給接收裝置， 接收裝置對收到的數(shù)據(jù) 重新計算 CRC， 并 與 收 到 的 CRC 相對較，若兩個 CRC 值不同，則說明數(shù)據(jù)通訊出現(xiàn)錯誤。 根 據(jù) 應(yīng)用 環(huán)境與習(xí)慣的不 同，CRC 又可分為以下幾種標(biāo)準(zhǔn) ： ① CRC 12 碼； ② CRC 16 碼； ③ CRC CCITT 碼； ④ CRC 32 碼。 CRC12 碼通常 用來傳 送 6bit 字符串。CRC16 及 CRCCCITT 碼則是用來 傳 送 8bit 字符， 其中 CRC16 為美國采用， CRCCCITT 為歐洲國家所采用。 而 CRC32 碼 大 都 被 采用在一 種稱為 PointtoPoint 的同步傳輸中。 下 面 以最常 用的 CRC16 為例說明其生成過程。 CRC16 碼由兩 個字節(jié)構(gòu)成，在開始時 CRC 寄存器的每一位都預(yù)置為 1，然 后 把 CRC 寄存器與 8bit 的數(shù)據(jù)進行異或，之后對 CRC 寄存器從高到低進行移 位 ， 25 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 在 最 高 位（MSB）的位置補零，而 最低位（LSB，移位后已經(jīng)被移出 CRC 寄存 器 ） 如 果 為 1，則把寄存器與 預(yù)定義的多項式碼進行異或，否則如果 LSB 為零， 則無 需 進 行 異 或。重復(fù)上述 的由高至低 的移位 8 次，第一個 8bit 數(shù)據(jù)處理完畢， 用此 時 CRC 寄存器的 值與下一個 8bit 數(shù)據(jù)異或并進行如前一個數(shù)據(jù) 似的 8 次移位。 所 有 的 字符 處理完成后，CRC 寄存器內(nèi)的 值即為最終的 CRC 值。 下 面 為 CRC 的計算 過程： （1） 設(shè)置 CRC 寄存器， 并給 其賦值 0xFFFF。 （2） 將數(shù)據(jù)的 第一個 8bit 字 符與 16 位 CRC 寄存器的低 8 位進行異或， 把 并 結(jié)果存 入 CRC 寄存器。 （3） CRC 寄存器向 右移 一位，MSB 補零，移出并檢查 LSB。 （4） 如果 LSB 為 0，重復(fù)第三步；若 LSB 為 1，CRC 寄存器與多項式碼相 異 或。 （5） 重復(fù)第 3 與第 4 步， 直到 8 次移位全部完成。此時一個 8bit 的數(shù) 據(jù)處 理完畢。 （6） 重復(fù)第 2 到第 5 步， 直到所有數(shù)據(jù)全 部處理完成。 （7） 最終 CRC 寄存器的內(nèi) 容即為 CRC 值 [10] 。 26 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 4. 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試 在 設(shè) 計 好整個系統(tǒng) 硬件 電路 圖，做出實物后，需要進行調(diào)試，以確定各硬件模 塊 正 常 工 作。對于各單片 機模 塊的調(diào)試直接用數(shù)碼管顯示 4 位數(shù)據(jù)即可。首先將 各 I/O 口 直接輸出高電平（0xFF） ，則數(shù)碼管全部導(dǎo)通，顯示為“.”，結(jié) 果 調(diào) 試 正 常 ，說 明單片 機工作 正常。然后寫入每隔一秒變化一次的 4 位數(shù)碼顯示 程 序 ， 調(diào) 試 也 正 常，說明數(shù)碼管顯示也 正 常 [1] 。 在 確 定硬件都 正常工作 的情況下，現(xiàn)在可以寫入各單片機工作任務(wù)程序，這 里 先不進行數(shù)據(jù)通信，在工作任務(wù)程序調(diào)試通過后，可以加入通信程序。在溫度采 集與顯示從機中，首先要保證程序能正常采集溫度并正確顯示出來。寫入程序并 執(zhí)行，每隔一次采集一次溫度值，并顯示出來，調(diào)試順利通過。在開頭狀態(tài)控制 從 機 中 ，首 先要保證程序能正?？刂崎_關(guān)狀態(tài)。寫入程序并執(zhí)行 ，即直接從 P0 口 輸 出 開關(guān) 狀態(tài)字，經(jīng)過 74LS373 鎖存器輸出，從而控制 開頭狀態(tài)。調(diào)試順利通 過 。 通信調(diào)試 接 下 來是在編制好的協(xié)議基礎(chǔ)上， 行計算機 主機與單片機數(shù)據(jù) 通信模塊的調(diào) 進 試 。 首 先 調(diào)試計算機 主機發(fā) 送數(shù)據(jù)與 接收數(shù)據(jù)程序。這里用來了 API 函數(shù)編 程， 直 接 將 計 算機的 COM1 與 COM2 用兩根導(dǎo)線連接進行通信，在 COM 中，2 為接 收 數(shù) 據(jù) 口 ，3 為發(fā) 送數(shù)據(jù) 口，兩個 COM 的 3 端口交 叉連接即可 。也就是 COM1 的 2 口 接 COM2 的 3 口，COM1 的 3 口接 COM2 的 2 口。這里暫時可以不接 第 5 端 口 的 地 線。然后運行 API 編好 的程序， 在上述圖 所示的 RS485 通信計 算 機 主 機 控 制 窗 口擴 展 版 中 右部 分 ， 運行 兩 個 該 界面 程 序 ，串 行 口 分 別選 擇 COM COM2， 接著可以在 COM1 發(fā)送窗口寫入一串字符串，按發(fā)送按鈕，在 COM2 界 面 程 序 的 接收數(shù)據(jù) 窗口將顯示 接收到 COM1 發(fā)送來的數(shù)據(jù)內(nèi) 容；同樣在 COM2 發(fā) 送 窗 口 寫 入一串字符串，按發(fā)送按鈕，在 COM1 界面程序的接收數(shù)據(jù)窗口將顯示 接 收 到 COM2 發(fā)送來的數(shù)據(jù)內(nèi) 容 。這里說明在默認(rèn)狀態(tài)下的通信正常。 現(xiàn) 在 可 以進行 計算 機 與 單片 機通信 調(diào) 試 ， 假設(shè)從 機地址 為 02。主機 發(fā)送數(shù) 據(jù) 內(nèi) 容 格 式 如下： 地址位 命令字 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 數(shù)據(jù) 3 數(shù)據(jù) 4 校驗和 其 中： 27 武 漢 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 地 址 位 ：從機地 址標(biāo)志號碼 命