【正文】 息，應(yīng)用程序可用該消息來讀取通信設(shè)備傳來的數(shù)據(jù)。 //讀串口lpOverlapped 是1個(gè)OVERLAPPED 結(jié)構(gòu)變量,OVERLAPPED 結(jié)構(gòu)用于指出讀寫操作與其它操作的重疊為了實(shí)現(xiàn)線程間同步與通信,上面的代碼中用CreateEvent 函數(shù)產(chǎn)生 1 個(gè)人工復(fù)位事件 ,并將其句柄賦予lpOverlapped的hEvent 成員這樣 ,在異步讀寫完成時(shí) ,Windows95發(fā)送該事件信號(hào)。nRealRead,amp。 //超時(shí)設(shè)置lpOverlapped hEvent=Create Event (,FALSE,NULL)。 //設(shè)置總超時(shí)系數(shù)SetCommTimeouts(m_hFile,amp。 = timeConstant。COMMTIMEOUTS cto。2. 異步方式異步方式中,利用Win32 的多線程結(jié)構(gòu),可以讓串口的讀寫操作在后臺(tái)進(jìn)行,而應(yīng)用程序的其它部分在前臺(tái)執(zhí)行例如:CreateFile(lpszPort, //打開串口GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,0,…………OPEN_EXISTING,FILE_FLAG_OVERLAPPED, //允許異步操作0)。nRealRead 為實(shí)際讀出的字節(jié)數(shù)。inBuffer 為輸入緩沖區(qū)大小。nRealRead,NULL)。cto)。 //設(shè)置總超時(shí)常數(shù) = timeMutiplier。int timeConstant, timeMutiplier。1. 同步方式在同步方式中,讀串口的函數(shù)試圖在串口的接收緩沖區(qū)中讀取規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù),直到規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)全部被讀出或設(shè)定的超時(shí)時(shí)間已到時(shí)才返回。 PC 軟件通信方式的選擇在Win32環(huán)境下串行通信有兩種：主要方式即同步方式，異步方式兩種方式有各自的特點(diǎn)。同時(shí)在Windows操作系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)統(tǒng)治地位的情況下，欲開發(fā)良好的通信程序，利用Windows環(huán)境下的高級(jí)語言已漸成為必然的選擇。(3) Windows環(huán)境下的高級(jí)編程語言，如：C++等。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 YY NYYNN單片機(jī)串口通信軟件設(shè)計(jì)流程圖如下：圖 46 單片機(jī)串口通信軟件流程圖 PC 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì) PC 軟件設(shè)計(jì)方法的選擇在開發(fā)PC上位機(jī)的通信程序中 ,人們常用的編程語言可分為 3類:(1) 直接面向底層硬件的匯編語言。 通信協(xié)議處理流程1 數(shù)據(jù)分幀與數(shù)據(jù)重組圖 44 串口數(shù)據(jù)發(fā)送過程圖 45 串口數(shù)據(jù)接受過程將應(yīng)用程序發(fā)送過來的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)流放在發(fā)送緩沖區(qū)中，通過通信協(xié)議進(jìn)行分幀──切割──發(fā)送。6 放棄幀幀頭標(biāo)志 幀類型 錯(cuò)誤碼 校驗(yàn)字 幀尾標(biāo)志錯(cuò)誤碼:00H 執(zhí)行PC命令發(fā)放棄幀回應(yīng)被動(dòng)退出通訊。其它分析同上。其它分析同上。3 數(shù)據(jù)幀幀頭標(biāo)志 幀類型 長度 數(shù)據(jù)區(qū) 校驗(yàn)字 幀尾標(biāo)志長度:所轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的長度。2 寫命令幀幀頭標(biāo)志 幀類型 器件地址 起始地址長度 數(shù)據(jù)區(qū) 校驗(yàn)和 幀尾標(biāo)志數(shù)據(jù)區(qū):所要寫的數(shù)據(jù)信息。校驗(yàn)和(1Byte): 此幀信號(hào)的校驗(yàn)字節(jié) ,為異或校驗(yàn)。起始地址(2Byte): PC所要訪問的器件的存貯器起始地址。幀類型(1 Bit): 所用信號(hào)幀的識(shí)別標(biāo)志, 信號(hào)幀分類中的各類型信號(hào)的標(biāo)志字節(jié)。6 放棄命令幀：當(dāng)PC讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)了使程序無法正常執(zhí)行時(shí)PC或PIC16F877A向?qū)Ψ桨l(fā)出的退出通信的通知信號(hào)。4 正回應(yīng)幀：當(dāng)PC寫數(shù)據(jù)時(shí)， PIC16F877A向PC報(bào)告數(shù)據(jù)已正確接收的信號(hào)。2 寫命令幀：當(dāng)PC寫數(shù)據(jù)時(shí)， PC向PIC16F877A發(fā)送的命令信號(hào)(內(nèi)含所要寫的數(shù)據(jù)) 。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。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。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。本通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思想是基于幀傳輸方式。 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。邏輯0 電平規(guī)定為+5~+15V之間，邏輯1是電平為5 ~15V 之間。這樣即可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)，又可以簡化電路設(shè)計(jì)節(jié)約了成本。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。 溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊采用折線擬合法進(jìn)行線性化處理如表 41 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表 41 溫度曲線實(shí)際測量數(shù)據(jù)溫度(℃ ) 12 13 14 15 16 17 18電壓（V） 溫度(℃ ) 19 20 21 22 23 24 25電壓（V） 溫度(℃ ) 26 27 28 29 30 31 32電壓（V） 溫度(℃ ) 33 34 35 36 37 38 39電壓（V） 溫度(℃ ) 40 41 42 43 44 45 46電壓（V） 溫度(℃ ) 47 48 49 50 51 52 53電壓（V） 溫度(℃ ) 54 55 56 57 58 59 60電壓（V） 圖 43 溫度分段線限等效圖 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。NM 儀表上限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。AX 實(shí)際測量值。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，A 0 為一次測量儀表的下限?？煽靠焖俎D(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。第 4 章 溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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)方面的問題：一是可靠性，二是速度。同時(shí)通過電平轉(zhuǎn)換電路把當(dāng)前溫度傳輸?shù)缴逃糜?jì)算機(jī)的串口中，由計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)的顯示培養(yǎng)皿中的溫度，正常情況下溫度控制由 Micro Chip PIC16F877A 單片機(jī)自動(dòng)控制。培養(yǎng)皿內(nèi)的溫度設(shè)定值由Micro Chip PIC16F877A 單片機(jī)中程序設(shè)定。?A/D 轉(zhuǎn)換器可劃歸為零階保持器內(nèi)，所以廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)為 （）]/)1[()/([)(11 seses?????廣義對(duì)象的 Z 傳遞函數(shù)為 （） 1 1{/]/}())TsLTGzZKez???????所以系統(tǒng)的閉環(huán) Z 傳遞函數(shù)為 ())1/()()1/(/)1[() /1????TTLsTs ezez ??????????系統(tǒng)的數(shù)字控制器為)(G/)(DE/)(U1zzz??= LTTeTTT zezKee ????? 1/1///1/ )(])[())(( ????（）寫成差分方程即為 )1()1())( // LkuekuekTT ??????? )1(/(1 1///// ???? TTT eKeK???（）令 )1(/)(1/0 ??TTeea??1//?,?/Tb?,/2e得 （）)1()()1())( 20 Lkubkeaku ???式中 ——第 次采樣時(shí)的偏差；——第 次采樣時(shí)的偏差；)1(?e——第 次采樣時(shí)的偏差；ku1k 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述圖 37 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PIC16f877A單片機(jī)加熱控制電路高阻抗加熱絲降溫控制電路半導(dǎo)體降溫片溫度傳感器培養(yǎng)皿TTL 電平到EIA 電平轉(zhuǎn)換電路商用計(jì)算機(jī)顯示終端圖 37 中溫度傳感器和 Micro Chip PIC16F877A 單片機(jī)中的 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集培養(yǎng)皿內(nèi)的溫度信號(hào)。其中數(shù)字控制器的功能由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。2 本控制系統(tǒng)是對(duì)生物培養(yǎng)液進(jìn)行溫度監(jiān)控，過快的溫度變化對(duì)生物繁殖顯然是不利的，因此在本系統(tǒng)中采用的是高阻抗小功率加熱電阻絲進(jìn)行溫度的小范圍調(diào)節(jié)。 半導(dǎo)體降溫片及電阻加熱絲，采用特殊半導(dǎo)體材料熱電堆來制冷，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能，效率較高。繼電器是在自動(dòng)控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實(shí)際上是一種可以用低電壓、小電流來控制大電流、高電壓的自動(dòng)開關(guān)。:由 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于 4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為 50 英尺，其實(shí)這個(gè) 4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有 99%的用戶是按碼元畸變 10~20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過 50 英尺。:RS232C 接口連接器一般使用型號(hào)為 DB25 的25 芯插頭座,通常插頭在 DCE 端,插座在 DTE 端. 一些設(shè)備與 PC 機(jī)連接的 RS232C 接口,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào),只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、 “接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地” 。噪聲容限為2V。即：邏輯。RS232C 最常用的 9 條引線的信號(hào)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE ）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè) 25 個(gè)腳的 DB25 連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信 號(hào)的電平加以規(guī)定。 RS232C 接口（又稱 EIA RS232C）是目前最常用的一種串行通訊接口。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。帶有降壓的復(fù)位檢測電路。帶有 9 位地址探測的通用同步異步接收/發(fā)送（USART/RCI） 。10 位多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。比較器是 16 位的，最大分辨率為 200nS。Timer 2 ：帶有 8 位周期寄存器，預(yù)分頻和后分頻器的 8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 個(gè)捕捉器，比較器和 PWM 模塊。外圍特征：Timer 0 ：帶有預(yù)分頻的 8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 在 3v,32KHz 時(shí)典型值小于 20uA。商用，工業(yè)用溫度范圍。運(yùn)行電壓范圍 到 5v。單獨(dú) 5v 的內(nèi)部電路串行編程(ICSP)能力。全靜態(tài)設(shè)計(jì)?？蛇x擇的振蕩器。可編程的代碼保護(hù)。上電定時(shí)器(PWRT) 和震動(dòng)啟動(dòng)定時(shí)器。直接，間接和相對(duì)尋址方式。中斷能力（達(dá)到 14 個(gè)中斷源） 。368*8 個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）字節(jié)。DC200ns 指令周期。除程序指令為兩個(gè)周期外，其余的均為單周期指令。適合于一般精度的溫度測量和計(jì)量設(shè)備。操作系統(tǒng)：Windows 2022/XP。用戶內(nèi)存：256M RAM 。第 3 章 系統(tǒng)的硬件配置 單片機(jī)和系統(tǒng)總線單片機(jī)：PIC16F877A（PIC16F877A 為美國 MICORCHIP 公司生產(chǎn)的帶 A/D 轉(zhuǎn)換的 8 位單片機(jī)） 。本系統(tǒng)要求長時(shí)間監(jiān)視培養(yǎng)液的溫度，并對(duì)當(dāng)前的溫度進(jìn)行控制。4 微機(jī)監(jiān)控功能 顯示當(dāng)前被控量的設(shè)定值、實(shí)際值，控制量的輸出。圖 21 溫度控制曲線2 微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié) 正常情況下，系統(tǒng)投入自動(dòng)。第 2 章 設(shè)計(jì)要求 控制要求1 生物繁殖培養(yǎng)液的溫度要保證在適于細(xì)胞繁殖的溫度內(nèi)，這主要在控制程序設(shè)計(jì)中考慮。文中對(duì)每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技