基于VB和串口通信技術(shù)的多傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE28 / NUMPAGES33 教學(xué)單位計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院學(xué)生學(xué)號 091734129 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 基于VB和串口通信技術(shù)的多傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生 專業(yè)名稱 自 動(dòng) 化 指導(dǎo)教師 2013年5月8日基于VB和串口通信技術(shù)的多傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：組建基于VB和串口通信技術(shù)的多傳感器檢測系統(tǒng)，關(guān)鍵在于根據(jù)檢測參數(shù)選擇不同型號的傳感器，并參考傳感器信號輸出選擇與之匹配的數(shù)據(jù)采集模塊。運(yùn)用VB6.0的串行通信控件與計(jì)算機(jī)串口實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多個(gè)智能傳感器的串行通信，最終達(dá)到多點(diǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的。本文論述了如何基于Visual Basic語言實(shí)現(xiàn)串行通信，探討了多傳感器檢測系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法與思想，并構(gòu)建了多傳感器檢測系統(tǒng)平臺，最后將該系統(tǒng)應(yīng)用到一個(gè)小型監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中。關(guān)鍵詞：Visual Basic；串行通信；多傳感器；檢測系統(tǒng)Design of Multi-sensor Monitoring System Based on VB6.0 and Serial Communication technologyAbstract: The key point of multi-sensor monitoring system based on VB6.0 and serial communication technology lies in the selecting of

3、different specifications of sensors and the selecting of the matched data acquisition module. In order to monitor the data in time, we use the serial communication module of VB6.0 and the computer serial port to communicate with some intelligent sensors. This paper discusses the means of the realiza

4、tion of the serial communication based on visual basic language, the design of multi-sensor detection system and the formation of a small monitoring system based on serial communication program. In the end, we apply this system in a small monitoring network. Key words: Visual Basic; Serial Communica

5、tion; Multi-sensors; Detection system目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3564242961 緒論 PAGEREF _Toc356424296 h 1HYPERLINK l _Toc3564242971.1引言 PAGEREF _Toc356424297 h 1HYPERLINK l _Toc3564242981.2課題研究的目的與意義 PAGEREF _Toc356424298 h 1HYPERLINK l _Toc3564242991.3國外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc356424299 h 2HYPERLINK

6、 l _Toc3564243001.4課題研究容 PAGEREF _Toc356424300 h 2HYPERLINK l _Toc3564243012 Visual Basic 6.0與RS-232串行通信 PAGEREF _Toc356424301 h 3HYPERLINK l _Toc3564243022.1 Visual Basic 6.0概述 PAGEREF _Toc356424302 h 3HYPERLINK l _Toc3564243032.1.1 Visual Basic的發(fā)展 PAGEREF _Toc356424303 h 3HYPERLINK l _Toc356424304

7、2.1.2 Visual Basic特點(diǎn) PAGEREF _Toc356424304 h 3HYPERLINK l _Toc3564243052.2 MSComm控件 PAGEREF _Toc356424305 h 4HYPERLINK l _Toc3564243062.3 RS-232串行通信 PAGEREF _Toc356424306 h 5HYPERLINK l _Toc3564243073 多傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424307 h 7HYPERLINK l _Toc3564243083.1 多傳感器檢測系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc356424308

8、h 7HYPERLINK l _Toc3564243093.2多傳感器檢測系統(tǒng)通信程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424309 h 8HYPERLINK l _Toc3564243103.2.1通信協(xié)議 PAGEREF _Toc356424310 h 8HYPERLINK l _Toc3564243113.2.2監(jiān)控界面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424311 h 9HYPERLINK l _Toc3564243123.2.3數(shù)據(jù)存儲設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424312 h 10HYPERLINK l _Toc3564243133.3多傳感器檢測系統(tǒng)調(diào)試 PAGER

9、EF _Toc356424313 h 11HYPERLINK l _Toc3564243143.3.1調(diào)試系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424314 h 11HYPERLINK l _Toc3564243153.3.2 調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424315 h 12HYPERLINK l _Toc3564243164 多傳感器檢測系統(tǒng)在魚塘水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc356424316 h 14HYPERLINK l _Toc3564243174.1 系統(tǒng)的任務(wù)與要求 PAGEREF _Toc356424317 h 14HYPERLINK l

10、 _Toc3564243184.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424318 h 14HYPERLINK l _Toc3564243194.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊 PAGEREF _Toc356424319 h 15HYPERLINK l _Toc3564243204.2.2 AD模塊 PAGEREF _Toc356424320 h 17HYPERLINK l _Toc3564243214.2.3 DS1302時(shí)鐘模塊 PAGEREF _Toc356424321 h 17HYPERLINK l _Toc3564243224.2.4 12864液晶顯示模塊 PAGEREF _To

11、c356424322 h 18HYPERLINK l _Toc3564243234.2.5 串口通訊與上位機(jī)顯示 PAGEREF _Toc356424323 h 19HYPERLINK l _Toc3564243244.3系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424324 h 20HYPERLINK l _Toc3564243254.3.1主控界面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424325 h 20HYPERLINK l _Toc3564243264.3.2 通信程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424326 h 20HYPERLINK l _Toc3564243274.

12、4 系統(tǒng)的調(diào)試 PAGEREF _Toc356424327 h 23HYPERLINK l _Toc3564243284.4.1調(diào)試系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424328 h 23HYPERLINK l _Toc3564243294.4.2調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356424329 h 24HYPERLINK l _Toc3564243304.5 系統(tǒng)應(yīng)用與推廣 PAGEREF _Toc356424330 h 24HYPERLINK l _Toc3564243314.5.1檢測系統(tǒng)的應(yīng)用 PAGEREF _Toc356424331 h 24HYPERLINK

13、 l _Toc3564243324.5.2檢測系統(tǒng)的推廣 PAGEREF _Toc356424332 h 24HYPERLINK l _Toc3564243335 總 結(jié) PAGEREF _Toc356424333 h 26HYPERLINK l _Toc356424334參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc356424334 h 27HYPERLINK l _Toc356424335致 PAGEREF _Toc356424335 h 281 緒論1.1引言在自動(dòng)化領(lǐng)域中，人們總是希望用機(jī)器來代替人類做某些工作，如簡單重復(fù)性操作或者對人體有害的工作。雖然現(xiàn)在智能化的機(jī)器能夠替代人類完成很多事情，

14、不過還是需要有相關(guān)的設(shè)備來監(jiān)測這些機(jī)器的工作是否正常，并據(jù)此做出相應(yīng)的控制操作，這就是所謂的檢測與控制。計(jì)算機(jī)要完成監(jiān)控，首先必須進(jìn)行監(jiān)測，通過布設(shè)的傳感器傳回的信號對監(jiān)測的參數(shù)進(jìn)行判斷。在監(jiān)測的圍較大或監(jiān)測點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，就需要分布多個(gè)傳感器進(jìn)行分散檢測，同時(shí)把檢測的結(jié)果集中管理，這就是所謂的多傳感器檢測系統(tǒng)。組建多傳感器檢測系統(tǒng)，關(guān)鍵在于根據(jù)監(jiān)測參數(shù)選擇不同型號傳感器，并參考傳感器信號輸出選擇與之匹配的數(shù)據(jù)采集模塊，在組建多傳感器檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)串口RS-232實(shí)現(xiàn)串行通信，最終達(dá)到多點(diǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的。本文論述了如何基于Visual Basic語言實(shí)現(xiàn)串行通信，組建多傳感器檢測系

15、統(tǒng)的方法與思想，并介紹了利用溫濕度傳感器組建一個(gè)小型監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的硬件組建以與程序?qū)崿F(xiàn)。1.2課題研究的目的與意義計(jì)算機(jī)的串口通信是一種重要的數(shù)據(jù)交換方法，其廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外設(shè)或工業(yè)測控領(lǐng)域。傳感器是控制領(lǐng)域必不可缺的基本元件之一，是實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制的基礎(chǔ)。傳感器檢測到的各種數(shù)據(jù)是我們實(shí)現(xiàn)有目的的控制的基礎(chǔ)，因而傳感器檢測技術(shù)的研究在現(xiàn)代化技術(shù)中顯得尤為重要。如何對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析必將涉與到通信問題，對于串口通信技術(shù)的研究能使傳感器檢測到的信號完整正確的傳遞。通過串口通信技術(shù)使檢測到的數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)能實(shí)現(xiàn)有效的調(diào)節(jié)和控制?，F(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中需要控制的量和需要檢測信號種類繁多，因此設(shè)計(jì)一

16、個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，通過通信技術(shù)使傳感器檢測到的信號與時(shí)傳送至上位機(jī)來進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的控制具有重要意義，有著廣泛應(yīng)用前景。對于此領(lǐng)域的研究不僅可以綜合所學(xué)到的VB軟件開發(fā)知識、串口通信技術(shù)與傳感器技術(shù)等相關(guān)專業(yè)知識，而且可以進(jìn)一步提高自己的動(dòng)手能力，為參加工作做準(zhǔn)備，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.3國外研究現(xiàn)狀我國對于傳感器測控技術(shù)的研究較晚，我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了相關(guān)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對某些單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。而國外對傳感器控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)7

17、0年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的傳感器測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。1.4課題研究容使用Visual Basic設(shè)計(jì)了PC機(jī)與單片機(jī)間的串行通信程序，對控制系統(tǒng)現(xiàn)場的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行適時(shí)采集、監(jiān)控、報(bào)警和存儲。本課題運(yùn)用主從分布式思想，由一臺上位機(jī)(計(jì)算機(jī))和下位機(jī)(單片機(jī))通過傳感器實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點(diǎn)傳感器巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 RS-232串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，通過上位機(jī)(計(jì)算機(jī))控

18、制下位機(jī)(單片機(jī))進(jìn)行現(xiàn)場相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。采集的數(shù)據(jù)既可以送回主控PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各點(diǎn)的工作狀態(tài)，對各點(diǎn)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是系統(tǒng)軟件的編寫，系統(tǒng)軟件主要由兩部分構(gòu)成，一是下位機(jī)軟件的編寫，二是上位機(jī)軟件的編寫。其中下位機(jī)軟件包括對數(shù)據(jù)的采集、顯示與與上位機(jī)的串行通信程序。上位機(jī)軟件部分主要負(fù)責(zé)對下位機(jī)傳來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、處理、顯示等，并可以設(shè)置相關(guān)操作，以便實(shí)時(shí)檢測相關(guān)數(shù)據(jù)的變化2 Visual Basic 6.0與RS-232串行通信2.1 Visual Basic 6.0概述Visual Basic 是Microsoft公司推出的

19、基于Window環(huán)境的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它繼承了Basic語言簡單易學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)增加了許多新的功能。由于Visual Basi才采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)，擺脫了面向過程語言的許多細(xì)節(jié)，而將主要精力集中在解決實(shí)際問題和設(shè)計(jì)友好界面上，使開發(fā)程序更為迅速、簡潔。2.1.1 Visual Basic的發(fā)展1991年，Microsoft公司推出Visual Basic 6.0版，它雖然存在一些缺陷，但仍受到了廣大程序員的青睞。隨后，Microsoft公司又相繼推出了更多版本。Visual Basic6.0版較以前版本，其功能和性能都大大增強(qiáng)了，它還提供了新的、靈巧的數(shù)據(jù)庫和Web開發(fā)工具。Vis

20、ual Basic6.0 有三種版本，分別為學(xué)習(xí)版、專業(yè)版和企業(yè)版。2.1.2 Visual Basic特點(diǎn)Visual Basic具有以下幾個(gè)主要的特點(diǎn)。1、提供了面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ?，它把程序和?shù)據(jù)封裝在一起視作一個(gè)對象。設(shè)計(jì)程序時(shí)只需要從現(xiàn)有的工具箱中“拖”出所需的對象，如按鈕、滾動(dòng)條等，就可以在屏幕上“畫”出所需的用戶界面來，因而程序設(shè)計(jì)的效率可以大大提高；2、事件驅(qū)動(dòng)的編程方式，程序員只需編寫響應(yīng)用戶動(dòng)作的代碼，而各個(gè)動(dòng)作之間不一定有聯(lián)系，這樣的應(yīng)用程序代碼一般比較短，所以程序易于編寫與維護(hù)；3、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)，盡管Visual Basic是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，但是在具體的

21、事件或過程編程中仍是要采取結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。Visual Basic具有豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)，而且簡單易學(xué)；4、提供了易學(xué)易用的的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，在Visual Basic的集成開發(fā)環(huán)境中，用戶可設(shè)計(jì)界面、編寫代碼、調(diào)試程序，直至將應(yīng)用程序編譯成可執(zhí)行文件在Windows上運(yùn)行，使用戶在友好的開發(fā)環(huán)境中工作；5、支持多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問，數(shù)據(jù)訪問特性允許對包括Microsoft SQL Server和其他企業(yè)數(shù)據(jù)庫在的大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫格式建立數(shù)據(jù)庫和前端應(yīng)用程序，以與可以調(diào)整的服務(wù)器端部件?；谝陨舷嚓P(guān)優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇利用VB6.0開發(fā)上位機(jī)軟件。2.2 MSComm控件Visual B

22、asic提供了MSComm控件，旨在實(shí)現(xiàn)RS-232的串口通信。MSComm控件實(shí)現(xiàn)串口通信的工作方式以與主要屬性、事件如表2.2所示：表2.1MSComm控件的工作方式、屬性與事件類別名稱意義或用途工作方式事件驅(qū)動(dòng)預(yù)先將程序輸入控件的事件中，一旦事件產(chǎn)生（如字符到達(dá)）則觸發(fā)CommEvent事件，自動(dòng)執(zhí)行該程序事件輪詢通過檢查CommEvent屬性的值來輪詢事件屬性CommPort屬性設(shè)置或返回通信連接端口Setting屬性設(shè)置或返回聯(lián)機(jī)速率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位PortOpen屬性設(shè)置或返回通信連接端口狀態(tài)Input屬性從輸入緩沖區(qū)返回字符，同時(shí)刪除緩沖區(qū)的字符Output屬性將要發(fā)送

23、的數(shù)據(jù)輸入到傳出緩沖區(qū)RThreshold屬性設(shè)置或返回引發(fā)接收事件的字節(jié)數(shù)，以引發(fā)OnComm事件中接收事件InputMode屬性設(shè)置或返回Input屬性取回的數(shù)據(jù)的類型，有二進(jìn)制形式、文字形式InBufferCount屬性將InBufferCount屬性設(shè)置為0，可清除接收緩沖區(qū)CommEvent屬性CommEvent屬性在事件發(fā)生時(shí)生成OnComm事件，CommEvent屬性會返回不同值，表示不同的通信事件事件OnComm事件CommEvent屬性的值發(fā)生變化，就會引發(fā)OnComm事件對于MSComm控件OnComm事件的子函數(shù)形式源代碼如下：Private Sub MSComm1_On

24、Comm() Select Case MSComm1 mEvent Case comEvCD CD 線狀態(tài)變化引發(fā)事件 Case comEvCTS CTS 線狀態(tài)變化引發(fā)事件 Case comEvDSR DSR 線狀態(tài)變化引發(fā)事件 Case comEvRing Ring Indicator 變化引發(fā)事件 Case comEvReceive 收到 RThreshold個(gè)字節(jié)引發(fā)事件 （在此處添加從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的程序） Case comEvSend 傳輸緩沖區(qū)有 SThreshold 個(gè)字符引發(fā)事件 Case comEvEOF 輸入數(shù)據(jù)流中發(fā)現(xiàn) EOF 字符引發(fā)事件 End SelectEnd

25、Sub對于RS-232的串口通信而言，當(dāng)計(jì)算機(jī)緩沖區(qū)接收到RThreshold個(gè)字節(jié)時(shí)，MSComm控件將觸發(fā)OnComm事件。在“Case comEvReceive”后添加從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)功能的源代碼，即可實(shí)現(xiàn)串口通信的接收數(shù)據(jù)功能。2.3 RS-232串行通信分布式監(jiān)測系統(tǒng)主要用到RS-232串行通信端口。串行通信端口（Serial Communication Port）在系統(tǒng)控制的疇一直占據(jù)著極其重要的地位，用途以連接調(diào)制解調(diào)器來傳輸數(shù)據(jù)最為常見。RS-232串行通信端口已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，現(xiàn)在新一代的計(jì)算機(jī)以9引腳的接頭接出所有的RS-232通信端口。RS-232外觀以與引腳

26、標(biāo)號如圖1所示：圖1 RS-232外觀以與引腳標(biāo)號RS-232的引腳編號與定義如表2.2所示：表2.2 RS-232引腳標(biāo)號與意義引腳簡寫意義引腳1CD載波檢測（Carrier Detect）引腳2RXD接收數(shù)據(jù)（Receive）引腳3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)（Transmit）引腳4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（Data Terminal Ready）引腳5GND接地端（Ground）引腳6DSR數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好（Data Set Ready）引腳7RTS請求發(fā)送（Request To Send）引腳8CTS清除發(fā)送（Clear To Send）引腳9RI振鈴提示（Ring Indicator）由上表可知道，RS-

27、232串口的引腳2和引腳3分別用來接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)，一般而言，如果要將數(shù)據(jù)從一端發(fā)送到另一端，只需要用到第2引腳、第3引腳以與第5引腳就可以形成一個(gè)簡單的通信線路。在以單臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通信實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將引腳2、引腳3短路，即可形成一個(gè)完整的回路，實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自收”功能。串口通信簡單易用，因此在工業(yè)領(lǐng)域得到大量的應(yīng)用。但由于工業(yè)環(huán)境常會有噪聲干擾傳輸線路，在用RS-232進(jìn)行串行通信時(shí)經(jīng)常會受到外界的電氣干擾而使信號發(fā)生錯(cuò)誤，有效傳輸距離僅為15米。3 多傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 多傳感器檢測系統(tǒng)的組成任何一個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)都會使用了大量的各種類型的傳感器。搭建一個(gè)檢測系統(tǒng)平臺會用到各類傳感器如壓力傳

28、感器、水位傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和電導(dǎo)率傳感器等，從而構(gòu)成多傳感器系統(tǒng)，這些傳感器被用于測量系統(tǒng)中各種物理量和狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供最原始的信息。它們相對于控制系統(tǒng)的“眼睛”，其重要性不言而喻。一個(gè)多傳感器檢測系統(tǒng)的基本組成包括轉(zhuǎn)換接口單元，控制單元，輸出單元，執(zhí)行單元，上位機(jī)接收與存儲單元等。如圖2所示即為一個(gè)簡單的多傳感器檢測系統(tǒng)組成基本原理圖。圖2多傳感器檢測系統(tǒng)組成3.2多傳感器檢測系統(tǒng)通信程序設(shè)計(jì)VB是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計(jì)語言，它簡單易學(xué)，效率高，功能強(qiáng)大。程序設(shè)計(jì)包括七步：= 1 * GB3創(chuàng)建工程=

29、 2 * GB3設(shè)計(jì)應(yīng)用程序界面= 3 * GB3設(shè)置對象屬性= 4 * GB3編寫程序代碼= 5 * GB3運(yùn)行和調(diào)試程序= 6 * GB3保存工程= 7 * GB3編譯工程生成可執(zhí)行文件。3.2.1通信協(xié)議串口通信規(guī)程：在微機(jī)配有通信適配器, 它使微機(jī)能與其他具有RS-232C串行口的計(jì)算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)通過串行口一次只能傳送1 個(gè)字節(jié), 而且數(shù)據(jù)和控制信息都是在單線上移動(dòng), 故需要通信協(xié)議, 常用通信協(xié)議如下:一個(gè)起始位；七個(gè)或八個(gè)數(shù)據(jù)位；奇偶校驗(yàn)位；一個(gè)或兩個(gè)停止位；傳輸速度( 單位: 波特率或b/ s) 。 通信接口標(biāo)準(zhǔn)：通信雙方若距離較近, 可用電纜直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

30、接口；若距離較遠(yuǎn), 則需要附加調(diào)制解調(diào)器, 在連接中注意應(yīng)將電纜采用交叉跳接信號的方法, 以滿足RS-232C接口中成對使用DTE DCE 的要求。本文僅討論單片機(jī)與微機(jī)間串口通信連接頭的接法。RXD: 接收數(shù)據(jù)；TXD: 發(fā)送數(shù)據(jù)；DT R: 數(shù)據(jù)終端就緒；DSG: 信號地；DSR: 數(shù)據(jù)裝置就緒；RT S: 發(fā)送請求；CTS: 清除發(fā)送。在串行通信的實(shí)現(xiàn)過程中，底層為通信工作以與操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)硬件提供了有力的支持，但是為了實(shí)現(xiàn)特定的用戶功能，必須在軟件中制定基于應(yīng)用的通信協(xié)議。在開發(fā)魚塘監(jiān)測系統(tǒng)串行數(shù)據(jù)通信程序的過程中，通過長期的調(diào)試和不斷的總結(jié)，最終得到一套完整而可靠的通信協(xié)議。該協(xié)議

31、一共分為三層，分別為：1.物理層。規(guī)定了電子電氣方面的特性與原始位流在物理鏈路上的傳輸，提供了原始位流傳輸信道；串行通信口：RS-232串口；硬件接口：DSP輸出的TTL電平經(jīng)專用集成塊轉(zhuǎn)換成RS-232信號；波特率：9600；字符格式：8位數(shù)據(jù)位，1位停止位；差錯(cuò)校驗(yàn)：無奇偶校驗(yàn)；2.數(shù)據(jù)層。定義了數(shù)據(jù)幀作為信息傳輸單元，使用差錯(cuò)校驗(yàn)和幀應(yīng)答等技術(shù)，屏蔽物理路上的噪聲，使傳輸通道變成一條可靠的信道；數(shù)據(jù)層為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確通信提供了充足的信息。表2.3描述了設(shè)備數(shù)據(jù)包傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。表2.3數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)構(gòu)LENGTHCMDDATACHKSUM（1）（1）（=27）(2)LENGTH數(shù)據(jù)包字節(jié)總數(shù)；CM

32、D命令的ID號。決定命令類型為命令信息還是應(yīng)答信息；DATA由CMD決定數(shù)據(jù)字節(jié)長度；CHKSUM校驗(yàn)和碼。環(huán)冗余校驗(yàn)是一種常用的校驗(yàn)碼3應(yīng)用層。負(fù)責(zé)建立通信伙伴之間的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)操作同步，報(bào)警與數(shù)據(jù)完整性等管理任務(wù)。對用戶與用戶程序提供以下功能：（1）選擇控制多臺下位機(jī)定時(shí)，即時(shí)或適時(shí)跟蹤采樣現(xiàn)場信息，將數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)庫保存，數(shù)據(jù)庫存儲一定時(shí)段的數(shù)據(jù)，程序具有對數(shù)據(jù)二次處理，繪制曲線圖 與報(bào)警等功能；（2）設(shè)置采樣參數(shù)；（3）當(dāng)通信線路中斷或通信失敗時(shí)，往下位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息；3.2.2監(jiān)控界面設(shè)計(jì)多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)主控界面的設(shè)計(jì)是整個(gè)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，它直接影響系統(tǒng)監(jiān)控效率與準(zhǔn)確性的高低

33、。因此，清晰、人性化的界面設(shè)計(jì)是整個(gè)軟件開發(fā)的重要前提。 多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場傳感器采集數(shù)據(jù)的適時(shí)發(fā)送、接收和保存的功能。以VB6.0為軟件平臺開發(fā)的通用監(jiān)控系統(tǒng)的主控畫面如圖3所示。 通過該主界面可以完成對系統(tǒng)主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括用不同的顏色來表示設(shè)備的啟、停，用文本框顯示系統(tǒng)主要的運(yùn)行參數(shù)，如PH值、溫度、溶氧量等，利用CommandButton控件的Click事件完成設(shè)定值的發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。同時(shí)，添加各種控件，導(dǎo)入圖片，并通過設(shè)置其不同屬性，達(dá)到了美觀、實(shí)用的效果。圖3 監(jiān)測系統(tǒng)主控界面3.2.3數(shù)據(jù)存儲設(shè)計(jì)VB語言提供了多種操縱數(shù)據(jù)庫的方法，使用

34、Ado Data控件訪問數(shù)據(jù)庫就是一種很常用的操縱方法。通過設(shè)置和操縱其屬性就可以實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接，通過綁定數(shù)據(jù)感知控件就能提供一個(gè)訪問數(shù)據(jù)庫的界面，用來對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的瀏覽，添加，刪除，修改等操作。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)和操作起來非常簡單方便。具體連接步驟如下：(1)建立Access數(shù)據(jù)庫(2)引用Ado Data控件和數(shù)據(jù)感知控件DataGrid(3)分別設(shè)置Ado Data控件的ConnectionString、CommandType、RecordSource三個(gè)重要的屬性以與DataGrid控件的DataSource屬性在設(shè)置Ado Data控件的ConnectionString屬性的最后，將出

35、現(xiàn)“測試連接”的按扭，通過單擊此按扭可以清楚的了解到數(shù)據(jù)庫連接成功與否，非常簡單方便。具體程序的編寫格式為：數(shù)據(jù)庫畫面名稱.Adodc1.Recordset.AddNew數(shù)據(jù)庫畫面名稱.Adodc1.Recordset.Fields(日期) = Date數(shù)據(jù)庫畫面名稱.Adodc1.Recordset.Fields(時(shí)間) = Format(Now, h:mm:ss)數(shù)據(jù)庫畫面名稱.Adodc1.Recordset.Fields(參數(shù)名稱) =接收到的參量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫畫面名稱.Adodc1.Recordset.Update數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)需要特別注意的是：1在Access數(shù)據(jù)庫定義的各個(gè)參數(shù)的名稱、

36、類型、出現(xiàn)的順序以與格式都必須與代碼中的“參數(shù)名稱“完全一致，否則將無法記錄或者記錄錯(cuò)誤。2設(shè)置Ado Data控件的ConnectionString屬性的時(shí)候，必須選擇正確的數(shù)據(jù)庫所在路徑，否則“測試連接”就會報(bào)錯(cuò)。3.3多傳感器檢測系統(tǒng)調(diào)試3.3.1調(diào)試系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)在基本監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后，能否正常工作還不能確定，因此必須設(shè)計(jì)調(diào)試系統(tǒng)對其進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試系統(tǒng)的主要功能是保證上位機(jī)能與下位機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的通訊，保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)的調(diào)試系統(tǒng)的界面如圖4所示：圖4 調(diào)試系統(tǒng)界面3.3.2 調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該調(diào)試系統(tǒng)程序主要設(shè)置通信時(shí)選用的串口、設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)傳送的幀格式以與數(shù)據(jù)的接收與保存等。

37、其主要的程序片段如下：1.通訊設(shè)置程序片段Private Sub Form_Load() With MSComm1 mPort = 1 選用COM1串行口； .Settings = 9600,N,8,1 波特率9600，無奇偶校驗(yàn)位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位； .InputLen = 5 設(shè)置Input從接收緩沖區(qū)讀取全部容； .InBufferSize = 1024 設(shè)置MSComm1接收緩沖為1024字節(jié)； .OutBufferSize = 512 設(shè)置MSComm1發(fā)送緩沖為512字節(jié) .PortOpen = True 打開通信口 .InBufferCount = 0 輸入緩沖區(qū)清零/清除

38、發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù) .OutBufferCount = 0 輸出緩沖區(qū)清零/清除接送緩沖區(qū)數(shù)據(jù) .InputMode = comInputModeBinary 傳輸模式為二進(jìn)制形式 .RThreshold = 5 設(shè)置接收5個(gè)字節(jié)產(chǎn)生 OnComm事件 End With End Sub2.數(shù)據(jù)接收處理程序片段Private Sub MSComm1_OnComm()Dim buf2 As VariantDim bufout(1 To 5) As Byte Select Case MSComm1 mEvent Case comEvCD Case comEvCTS Case comEvDSR Case

39、comEvRing Case comEvReceive buf2 = MSComm1.Input bufout(1) = buf2(0) bufout(2) = buf2(1) bufout(3) = buf2(2) bufout(4) = buf2(3) bufout(5) = buf2(4) Text6.Text = Hex(bufout(1) Text7.Text = Hex(bufout(2) Text8.Text = Hex(bufout(3) Text9.Text = Hex(bufout(4) Text10.Text = Hex(bufout(5)Case comEvSendEn

40、d Select4 多傳感器檢測系統(tǒng)在魚塘水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用多傳感器檢測系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中相當(dāng)廣泛，但其基本原理與設(shè)計(jì)方法基本上是一致的。本文以基于51單片機(jī)的魚塘水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)為例來論述其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想、原理、調(diào)試與相關(guān)應(yīng)用。4.1 系統(tǒng)的任務(wù)與要求對于一個(gè)魚塘水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，要求傳感器檢測魚塘的一系列信號如溫度、PH值、溶氧量等，并且通過串口通信技術(shù)將信號傳送至上位機(jī)處理，以達(dá)到對現(xiàn)場按指定要求控制的目的。系統(tǒng)利用多個(gè)傳感器對魚塘中溫度、溶解氧等信號進(jìn)行采集并且利用AT89C52單片機(jī)對其進(jìn)行指定控制。可對各個(gè)參數(shù)設(shè)定參考值圍，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超過參考值圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號采用DS1302時(shí)鐘芯片提供時(shí)間

41、參數(shù)，用12864液晶顯示各參數(shù)，并用串口將數(shù)據(jù)傳送上位機(jī)進(jìn)行顯示儲存，同時(shí)也可利用上位機(jī)發(fā)出相關(guān)的控制信號。設(shè)計(jì)要求：要求運(yùn)用傳感器技術(shù)檢測各個(gè)控制信號；各個(gè)信號分別按地址不同進(jìn)行分類；運(yùn)用RS-232串口通信技術(shù)將采集的信號傳送到上位機(jī)；通過VB6.0編寫的上位機(jī)軟件觀測現(xiàn)場情況；通過上位機(jī)軟件對現(xiàn)場各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制。4.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集電路、液晶顯示電路、串口通信電路、時(shí)鐘控制電路等組成，系統(tǒng)框圖如圖5所示圖5 系統(tǒng)框架圖系統(tǒng)以AT89C52作為主控單片機(jī)，接收和處理溫度傳感器、PH傳感器、溶解氧傳感器采集的信號控制液晶實(shí)時(shí)顯示魚塘水的溫度、PH以與氧的質(zhì)量濃度，

42、并通過串口通訊將數(shù)據(jù)送至上位機(jī)，上位機(jī)顯示保存數(shù)據(jù)并發(fā)出相應(yīng)的控制信號。4.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊PH測量考慮成本和精度問題，設(shè)計(jì)中選用的是型號為YC-07型的PH傳感器來測量水的PH它的適用圍廣泛，溫度圍為0110C完全能滿足魚類生長所需環(huán)境溫度，可測PH圍為014，測量精度可達(dá)0.1，響應(yīng)時(shí)間快，抗干擾能力強(qiáng)，輸出信號強(qiáng)，無需加放大器。溶解氧質(zhì)量濃度的測量水的溶解氧（OD）質(zhì)量濃度是水質(zhì)狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接影響魚類的生長生存，因此溶解氧質(zhì)量濃度的測定十分重要。設(shè)計(jì)選用的是YC-2000型溶解氧傳感器，測定圍020mg/L,精度為0.2mg/L,輸出電壓信號圍0100mv具有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功

43、能。由于輸出信號弱，要經(jīng)過放大后送至轉(zhuǎn)換芯片，放大電路如圖6所示。圖6 信號放大電路AD623是一個(gè)集成儀表放大器，允許使用單個(gè)增益設(shè)置電阻進(jìn)行增益編程。最大放大增益可達(dá)1000倍，增益計(jì)算公式為+1式中，R為AD623管腳1和8之間的電阻，設(shè)計(jì)中采用滑動(dòng)變阻器，可根據(jù)傳感器信號強(qiáng)弱，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)放大倍數(shù)。圖中IN2為溶解氧傳感器輸入信號，OUT2為經(jīng)過放大后的信號傳送至AD轉(zhuǎn)換器。溫度測量本系統(tǒng)采用的是DS18B20溫度傳感器，是一款單線數(shù)字溫度傳感器芯片，與單片機(jī)通信只需要一根數(shù)據(jù)線，如圖7所示。圖7 DS18B20與單片機(jī)連接電路DS18B20與一般的熱敏電阻不同，它可以將溫度直接轉(zhuǎn)換為串

44、行數(shù)字信號，供單片機(jī)處理，而不需要數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來采集溫度信號，還可以設(shè)定溫度警戒圍，當(dāng)所測得的溫度不在圍時(shí)可產(chǎn)生報(bào)警信號。4.2.2 AD模塊由于傳感器采集的模擬電信號不能直接被單片機(jī)所讀取，這就需要采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字信號。系統(tǒng)中采用ADS7825作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，通過外圍邏輯電路對芯片的A0，A1地址線進(jìn)行邏輯控制，選擇通道0-3，ADS7825與單片機(jī)與傳感器信號連接電路如圖8所示，其中IN1為PH傳感器信號，OUT2為經(jīng)放大后的溶解氧傳感器信號。圖8 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路4.2.3 DS1302時(shí)鐘模塊利用DS1302時(shí)鐘芯片能夠在液晶上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間，并能通過

45、串口通信將時(shí)間數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)顯示儲存，方便分析調(diào)用。DS1302與單片機(jī)連接電路如圖9 所示。圖9 時(shí)鐘模塊4.2.4 12864液晶顯示模塊液晶顯示采用的是128x64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示字符、漢字與圖形。本設(shè)計(jì)利用液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、傳感器信號經(jīng)過一定系數(shù)換算得到的溫度值、PH以與溶解氧質(zhì)量濃度。12864液晶顯示模塊與單片機(jī)連接電路如圖10 所示。圖10 12864液晶顯示模塊與單片機(jī)連接電路4.2.5 串口通訊與上位機(jī)顯示在串口通信中采用了MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，將溫度、溶解氧質(zhì)量濃度、時(shí)間等參數(shù)傳送至上位機(jī)，進(jìn)行顯示并保存數(shù)據(jù)MAX232與單片機(jī)與電腦串口連接電路如

46、圖11所示圖11 MAX232連接電路上位機(jī)采用VB6.0編程，對單片機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上位機(jī)分為串口初始化、實(shí)時(shí)顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢?nèi)齻€(gè)模塊，對溫度等測量值進(jìn)行顯示并存儲，以便調(diào)用分析。顯示界面如圖12所示。圖12 上位機(jī)顯示界面4.3系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)4.3.1主控界面設(shè)計(jì)基于以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理和方法，以VB6.0為軟件平臺開發(fā)的魚塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的主控畫面如圖4.2.5所示。 通過該主界面可以完成對魚塘水質(zhì)的監(jiān)測和控制如PH值、溫度、溶氧量等，利用CommandButton控件的Click事件完成設(shè)定值的發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)對魚塘水質(zhì)的改變。同時(shí)，添加各種控件，導(dǎo)入圖片，并通過設(shè)置其不同屬性

47、，達(dá)到了美觀、實(shí)用的效果。4.3.2 通信程序設(shè)計(jì)魚塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的通信包括上位機(jī)和下位機(jī)的通信。主要是PC機(jī)和單片機(jī)之間通過串口線完成數(shù)據(jù)的傳輸，以期對魚塘現(xiàn)場采集的信息進(jìn)行適時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)控。在基于以上基本監(jiān)測系統(tǒng)的通信協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行該魚塘水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)通信程序設(shè)計(jì)。上位機(jī)工作流程魚塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件分為手動(dòng)程序和自動(dòng)程序，自動(dòng)程序是通信程序設(shè)計(jì)的最終版，一旦進(jìn)入開機(jī)工作狀態(tài)，就能夠自動(dòng)完成對下位機(jī)的監(jiān)控功能，包括發(fā)送和接收信息。（*為注釋部分）（1）發(fā)送信息程序段。其工作流程如下圖13。簡單代碼舉例如下：Private Sub Cmdstop_Click() *發(fā)送開機(jī)命令* byt

48、eout(0) = &HAA byteout(1) = &H55 MSComm1.Output = byteoutEnd Sub（2）接收信息程序段。接收部分需要準(zhǔn)確采集現(xiàn)場上傳的適時(shí)參數(shù)，如溫度、PH值、溶氧量等，以便分析和改進(jìn)魚塘水質(zhì)，是通信程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，通過VB中MSComm控件的OnComm事件來完成。其工作流程如下圖14，簡單代碼舉例如下：Private Sub MSComm1_OnComm() *數(shù)據(jù)接收；Dim buf() As VariantDim buf1(1 To 2) As Byte buf = MSComm1.Input*通過MSComm的Input屬性接收數(shù)據(jù)；bu

49、f1(1) = buf(0)buf1(2) = buf(1)Text1.Text = buf1(2) * 256 + buf1(1) End Sub圖13 上位機(jī)發(fā)送信息流程圖圖14上位機(jī)接收信息流程圖數(shù)據(jù)存儲程序設(shè)計(jì)VB語言提供了多種操縱數(shù)據(jù)庫的方法，使用Ado Data控件訪問數(shù)據(jù)庫就是一種很常用的操縱方法。通過設(shè)置和操縱其屬性就可以實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接，通過綁定數(shù)據(jù)感知控件就能提供一個(gè)訪問數(shù)據(jù)庫的界面，用來對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的瀏覽，添加，刪除，修改等操作。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)和操作起來非常簡單方便。具體連接步驟與第3章中論述的構(gòu)建基本多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方法一樣。數(shù)據(jù)存儲對于系統(tǒng)來說具有重要意義，可

50、以通過分析一段時(shí)間的具體數(shù)據(jù)來對該魚塘水質(zhì)的變化有明確的認(rèn)識，從而可以制定相應(yīng)的良好的對策來進(jìn)行解決。以保證魚塘的高效產(chǎn)出。4.4 系統(tǒng)的調(diào)試4.4.1調(diào)試系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)在魚塘水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后，能否正常工作還不能確定，因此必須設(shè)計(jì)調(diào)試系統(tǒng)對其進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試系統(tǒng)的主要功能是保證上位機(jī)能與下位機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的通訊，保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性。該調(diào)試系統(tǒng)與基本的系統(tǒng)調(diào)試原理完全一樣。設(shè)計(jì)的調(diào)試系統(tǒng)的界面如圖15所示：圖15調(diào)試系統(tǒng)界面4.4.2調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該調(diào)試系統(tǒng)程序主要設(shè)置通信時(shí)選用的串口、設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)傳送的幀格式以與數(shù)據(jù)的接收與保存等。其主要的程序片段與第3章中的調(diào)試軟件設(shè)計(jì)程序基本上是一致的。4.5 系統(tǒng)應(yīng)用與推廣4.5.1檢測系統(tǒng)的應(yīng)用該檢測系統(tǒng)可應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。如生產(chǎn)中的工業(yè)現(xiàn)場的相關(guān)信息采集，例如生產(chǎn)車間的各類參數(shù)的采集；生活中如大棚生產(chǎn)的溫度、濕度、采光等控制。4.5.2檢測系統(tǒng)的推廣基于魚塘監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理，可類似的應(yīng)用于各類檢測與控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)都基于VB控件的通信原理，利用VB開發(fā)上位機(jī)信息采集與控制軟件?？蓪ο到y(tǒng)進(jìn)行