【正文】 串行通信的傳輸速度受通信雙方的設(shè)備性能和通信線路的特性限制，我們 通常將傳輸速度稱為 bps，指的是每秒所發(fā)送的位數(shù)。 對端口的初始話，主要是對下面幾個方面進(jìn)行設(shè)置。接著調(diào)制解調(diào)器檢測到載波信號后即 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并將收到的數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)。調(diào)制解調(diào)器開始 將由在線收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機(jī)上去。計算機(jī)將 DTR電位升高，告訴調(diào)制解調(diào)器計算機(jī)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，此信號標(biāo)準(zhǔn)電位會一直 維持至斷線為止。 調(diào)制解調(diào)器將計算機(jī)串行通信端口上的 DSR引腳電位升高，表示調(diào)制解 調(diào)器已經(jīng)準(zhǔn)備好了。 在經(jīng)過 DSR、 DTR、 RTS和 CTS引腳的標(biāo)準(zhǔn)電位確認(rèn)后，計算機(jī)與調(diào)制 解調(diào)器的握手程序完成，計算機(jī)正式將數(shù)據(jù)由 RS232通信端口發(fā)送至調(diào)制解 調(diào)器，而調(diào)制解調(diào)器也就在接收數(shù)據(jù)后，隨即將數(shù)據(jù)發(fā)送至電話在線，而通過 電話線發(fā)送到遠(yuǎn)方的調(diào)制解調(diào)器，在轉(zhuǎn)送至該遠(yuǎn)程計算機(jī)。調(diào)制 解調(diào)器將 RTS引腳電位升高，通知計算機(jī)可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。計算機(jī)將 DTR引腳電位升高，表示計算也將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備妥當(dāng)。且異步傳輸 只要 9支引腳就夠了，這和普通的調(diào)制解調(diào)器是一致的。所以使用起始位 (Start Bit)及停止位 (Stop Bit)作為 通信的判斷?？梢园l(fā)現(xiàn)通過 VB可以很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)的查找、修改等操 作。當(dāng)數(shù)據(jù)庫和控件綁定起來后，這些操作是很容 易實現(xiàn)的。然后運(yùn)行程序， Text文本框中顯示的就是預(yù)先在數(shù)據(jù)庫中隨意輸入的數(shù)據(jù) 的第一組，通過 Adodc1的向左向右按鈕可以依次查看到所有的數(shù)據(jù)，如圖 33 和 34所示?？梢园?3個 Text控件與數(shù)據(jù)庫綁定起來，這一過程應(yīng)該建立在 ADO已經(jīng)和數(shù)據(jù)庫連接的 基礎(chǔ)上，然后以 Text1為例，在 Text1的屬性窗口，找到［ DataSource］屬性， 在右邊的下拉列表框中選擇 [Adodc1]，在［ DataField］屬性中選擇［時間］， 這樣就可以把 Text1的內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫中的［ 時間］字段聯(lián)系上了，同樣，可以 把電壓和電流等需要顯示的數(shù)據(jù)和其他的 Text綁定起來。再利 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 24 用 DataGrid控件，形成一個直觀的數(shù)據(jù)表顯示。這些工具可以完成從數(shù)據(jù)連接到查詢訪問以及顯示 的所有工作。且 ADO 可以訪問任何一種 ODBC數(shù)據(jù)源和任何經(jīng)過 OLEDB界面接口的數(shù)據(jù)源。最新的是 ADO，它是比 RDO和 DAO更加簡單、更加 靈活的對象模型。使用 VB，可以在任何應(yīng)用程序中通過編程控 制連接、語句生成器和供使用的返回數(shù)據(jù)。 圖 31 使用設(shè)計器創(chuàng)建表 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 23 圖 32創(chuàng)建表的過程 為了方便后面在設(shè)計程序時，可以檢驗其正確性，先在數(shù)據(jù)庫中隨便的輸 入一些數(shù)據(jù)。 啟 動 Access后，選擇新建一個空 Access數(shù)據(jù)庫，然后選擇 [使用設(shè)計器創(chuàng) 建表 ]，如圖 31所示。 Access可以通過七 個對象來實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)庫功能，在數(shù)據(jù)庫窗口可以看到這七個對象，表、查 詢、窗體、報表、頁、宏、模塊。 Access可以在一個數(shù)據(jù)庫文件中管理所有的用戶信息。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 22 第 3章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 對于一個遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，要建立關(guān)于它所有監(jiān)測參量的數(shù)據(jù)庫，那么下面 就將建立一個關(guān)于水電集成系統(tǒng)中的電力參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。 無論是命令式還是輪詢式的通信，在其具體的實現(xiàn)過程中，都要涉及到用 軟件編程來實現(xiàn)通信功能。輪詢式 是指監(jiān)測站 1～監(jiān)測站 n按一定的算法輪流不停的向總控制中心計算機(jī)發(fā)送數(shù) 據(jù)，總控制中心計 算機(jī)負(fù)責(zé)接收和管理這些數(shù)據(jù)，但是它無法主動和各監(jiān)測站 聯(lián)系，只能被動的接收。在具體的實現(xiàn)過程中，我們還要編寫通信程序，進(jìn)行軟硬件設(shè)計，解決采 取什么樣的方法通信、發(fā)送數(shù)據(jù)的方式、接收數(shù)據(jù)的方式、如何管理這些數(shù)據(jù) 等問題。一般來說，是采用專用的通信線路或是總線將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測站 計算機(jī)的。 系統(tǒng)組網(wǎng)方式 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)主要包括兩部分：一是主控制中心計算機(jī)與監(jiān)測站計算機(jī)的 通信過程；二是各監(jiān)測站和其監(jiān)測點(diǎn)的通信。這其實就是我 們?nèi)粘Ｉ钪写螂娫挼倪^程。通話過程結(jié)束，則應(yīng)該掛 斷電話，當(dāng)一方首先掛斷后，另一方也應(yīng)該把電話掛斷，這樣才能保證下次通 話的正常進(jìn)行。 當(dāng) PSTN網(wǎng)絡(luò)作為語音的傳輸媒介時，它的工作過程如下：首先打電話的 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 20 一方摘機(jī)；看有無撥號音，無則等待撥號音，等不到撥號音就掛斷電話重新摘 機(jī)，有則撥號；撥完號等待有無應(yīng)答音，無則掛斷重新摘機(jī)，有則等待對方應(yīng) 答；當(dāng)對方接聽電話，則整個撥號過程結(jié)束，進(jìn)入通話過程。電話的記費(fèi)是按從摘機(jī)開始直到掛機(jī)所花費(fèi)的時間計算的，只有當(dāng)兩個 電話間建立連接時采用占用到電話線路，當(dāng)通話結(jié)束時，會自動釋放線路的使 用權(quán)。在長途電話網(wǎng)五級交換中心服務(wù)范圍內(nèi)可組織開放長途數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 也可經(jīng)國際出口局開放國際數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。長途電話網(wǎng)由一、二、三級 長途交換中心與五級交換中心（端局）構(gòu)成網(wǎng)狀與匯接 相結(jié)合的復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。利用現(xiàn)有的 電話網(wǎng)，只要在 PC或終端設(shè)備進(jìn)入電話網(wǎng)的前端裝入 Md（ Modem，調(diào)制解 調(diào)器），將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號變換成模擬信號進(jìn)入電話交換網(wǎng)即可公用電話網(wǎng)一般 由本地電話網(wǎng)和長途電話網(wǎng)組成。所以下面將以 PSTN網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)?？梢? 使用調(diào)制解調(diào)器并借助電話網(wǎng)將兩臺遠(yuǎn)距離的計算機(jī)系統(tǒng)相連，以傳送數(shù)據(jù)。 PSTN公用電話網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)應(yīng)用的非常 廣泛。圖中，被測電流 In流過 導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場，由通過霍爾元件輸出信號控制的補(bǔ)償電流 Im流過次級線圈 產(chǎn)生的磁場補(bǔ)償，當(dāng)原邊與副邊的磁場達(dá)到平衡時，其補(bǔ)償電流 Im即可精確 反映原邊電流 In值。 門磁開關(guān)實際上是一個干簧管，干簧管由兩個靠的很近的金屬彈簧片構(gòu) 成，兩個金屬片為軟磁性材料，當(dāng)干簧管靠近磁場時，金屬片被磁化，相互吸 引而接觸，當(dāng)干簧管遠(yuǎn)離磁場時彈簧 片失去磁性，由于彈力的作用兩金屬片分 開。一個 LED和一個光電接收器被放入塑料的半園球內(nèi)，當(dāng)傳感器置于空 氣中時，光在 半園球內(nèi)基本上發(fā)生全反射， LED發(fā)出的光絕大部分被光電接收 器接收，當(dāng)液體覆蓋求表面時由于界面折射率發(fā)生變化，大部分光射出外部， 光電接收器接收到 LED發(fā)射的光將會減少，因此，輸出也將發(fā)生改變， SJ516C干接點(diǎn)信號輸出。本課題 選用 12V供電的水浸傳感器，輸出為干接點(diǎn)。 （ 4）水浸傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 18 比較典型的非接觸式水浸傳感器型號為 SJ516C。它的靈敏度可通過撥碼開關(guān)調(diào)整。傳感器靈敏度出廠設(shè)置 為一級標(biāo)準(zhǔn)，用戶根據(jù)不同的使用環(huán)境， 2~3年檢測一次傳感器的探頭，進(jìn)行 簡單的維護(hù)。 煙霧傳感器的檢測可 以參照國家標(biāo)準(zhǔn)，檢測標(biāo)準(zhǔn)分為三級。該傳感器有兩線及三線制兩種。離子感煙探測器在監(jiān)視狀態(tài)下， 其工作電流為幾十毫安，報警狀態(tài)下，在探測器上的壓降為 4～ 6V，允許通過 最大電流為 60～ 100mA，因此，實際使用中，供電線路中要串聯(lián)限流電阻。 2）溫度值輸出 由于 SHT11溫度傳感器的線性非常好，故可 用下列公式將溫度數(shù)字輸出 轉(zhuǎn)換成實際溫度值： T ＝ d 1＋ d 2 SOT (23) 當(dāng)電源電壓為 5V，且溫度傳感器的分辨率為 14位時， d 1＝－ 40， d 2＝ ，當(dāng)溫度傳感器的分辨率為 12位時， d 1＝－ 40， d 2＝ 。最后，傳感器可直 接通過 I2C總線與任何類型的微處理器、微控制器系統(tǒng)連接，減少了接口電路 的硬件成本，簡化了接口方式。首先是傳感器信號強(qiáng)度的增加增強(qiáng)了傳感器的抗 干擾性能，保證了傳感器的長期穩(wěn)定性，而 A/D轉(zhuǎn)換的同時完成，則降低了傳 感器對干擾噪聲的敏感程度。 CMOSensTM技術(shù)不僅將溫濕度傳感器結(jié)合在一起，而且還將信號放 大器、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲器、標(biāo)準(zhǔn) I2C總線等電路全部集成在一個芯 片內(nèi)。 SHT11溫濕度傳感器的濕度檢測運(yùn)用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具 有不同保護(hù)的 “ 微型結(jié)構(gòu) ” 檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持 電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來自外界的影響。應(yīng)用電路 入圖 26所示。本課題采用瑞士 Sensirion公司推出的 基于 CMOSensTM技術(shù)的新型溫濕度傳感器 SHT11。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)和其他 的調(diào)制解調(diào)器或是設(shè)備連接上時，則處于 聯(lián)機(jī)模式，這時所有計算機(jī)送至調(diào)制解調(diào)器的信息都將通過電話線發(fā)送到另一 臺計算機(jī)上。 調(diào)制解調(diào)器的命令分為命令模式和聯(lián)機(jī)模式兩種，前者是針對調(diào)制解調(diào)器 功能設(shè)置的模式，后者是數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ健? 調(diào)制解調(diào)器 與計算機(jī)之間是通過串行端口 RS232進(jìn)行通信，因此它們之 間的數(shù)據(jù)流動控制或是調(diào)制解調(diào)器的設(shè)置等工作，也就可以通過 Visual Basic 來控制。而在未 將 MODEM與電話線路相連前，可以通過 VB中的程序來控制 MODEM，對 MODEM進(jìn)行設(shè)置。 例如，在 A機(jī)中發(fā)送一條命令要求 B機(jī)將上個星期的數(shù)據(jù)傳送過來，那 么 A機(jī)首先要撥號，與 B機(jī)連接，連接成功后，發(fā)送命令，通過雙方的 MODEM進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)工作，最終這個命令被送到的 B機(jī)中， B機(jī)接收到命 令后，通過通信協(xié)議的規(guī)定，判斷此命令的內(nèi)容，然后取出數(shù)據(jù)，在將包含數(shù) 據(jù)的回答發(fā)送出去，又通過 MODEM的調(diào) 制和解調(diào)工作，回答被送到了 A 機(jī)， A機(jī)也根據(jù)通信協(xié)議的規(guī)定，取出數(shù)據(jù)，保存。 這一過程的實現(xiàn)如下：首先通過 VB編程對 MODEM進(jìn)行初始化，待初始 化完成后，則可以通過 MODEM完成撥號過程，撥號過程的程序也是在 VB中 完成的， MODEM就相當(dāng)于一個中轉(zhuǎn)站，通過 MODEM的撥號連接，就可以 與遠(yuǎn)程的另一臺計算機(jī)進(jìn)行通信。 當(dāng)使用 PSTN公用電話網(wǎng)作為遠(yuǎn)程通信的通信網(wǎng)絡(luò)時，如何將相隔較遠(yuǎn)的 兩臺設(shè)備連接起來，除了要通過電話線的傳輸作用，還要解決一個重要的問 題，即如何把電話線中的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機(jī)中應(yīng)用的數(shù)字信號。根據(jù) TYPE、 ADD、 A0、 A1和 A2， CPU需三次讀完一路轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)， CPU控制 ADS8364轉(zhuǎn)換和讀取 轉(zhuǎn)換結(jié)果的 C51程序圖 25所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 13 表 21 信號對應(yīng)的控制字 COMMAND D7 D6 D5D4 D3 D2 D1 D0 CONVERT 0 HOLDCHOLDAHOLDB HOLDC CONFIOURATION1 BIN2eADD A2 A1 A0 寫入控制字時，在軟件命令控制下根據(jù) ADS8364的口地址，在 /CS有效 時將 表中數(shù)據(jù)通過低 8位數(shù)據(jù)線寫入 ADS8364內(nèi)部寄存器 。取 ( R 1+ R 3) R 4/( R 2+ R 4) R 3=1，則式 (21)變?yōu)椋? 2 +INREF1 4 R VVV R =+ (22) ADS8364轉(zhuǎn)換器初始化操作 AD轉(zhuǎn)換前，首先要進(jìn)行控制字的寫入，信號 ADD、 A0、 A A2的設(shè)置，配合 TYPE確定了數(shù)據(jù)的輸入和輸出方式， /RESET、 /HOLDA、 /HOLDB和 /HOLDC的設(shè)置可對 AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出寄存 器進(jìn)行清除操作和其他復(fù)位操作。 圖 24 AD輸入信號調(diào)整電路 在圖 24的電路中使用了 2個運(yùn)放， A2用作跟隨器，用來緩沖 ADS8364 輸出的 ； A1和四個電阻構(gòu)成了信號調(diào)理網(wǎng)絡(luò)，適當(dāng)配置 R1~R4 電阻可以實現(xiàn)對輸入信號 Vi 的縮放和平移，以適合 ADS8364模擬通道的輸入 要求。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 12 信號調(diào)整電路 ADS8364模擬輸入通道 +IN和 IN的電壓輸入范圍為 ~+6V (ADS8364 用 +5V供電 )，為了使系統(tǒng)輸入信號的電壓范圍在滿足芯片的要求，需要對輸 入信號進(jìn)行電壓調(diào)整。每 片 ADS8364實際由 3個轉(zhuǎn)換速率為 250ksps(當(dāng)外部時鐘為 5MHz)的 ADC構(gòu) 成，每個 ADC有 2個模擬輸入通道，每個通道都有采樣保持器， 3個 ADC組 成 3對模擬輸入端，可同時對其中的 1~2對輸入信號同時采樣保持，然后逐個 轉(zhuǎn)換。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (A/D) 系統(tǒng)中的 A/D轉(zhuǎn)換芯片采用的是 TI公司的 ADS8364，它是一種高速、低 能耗、 6通道同步采樣轉(zhuǎn)換，單 +5V供電的 16位高速并行接口的高性能模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片。 由 MAX705組成的看門狗復(fù)位電路可以保證單片機(jī)系統(tǒng)在程序 “ 跑飛 ” 時能 夠可靠復(fù)位， MAX705的復(fù)位脈沖輸出有正脈沖和負(fù)脈沖兩種方式，當(dāng)復(fù)位脈 沖為負(fù)脈沖時，需要外接反相器后再連接到單片機(jī)的復(fù)位端，具體 連接如圖 2 3所示。 掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停 止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。