基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：數(shù)據(jù)采集在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，特別是在一些對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)時(shí)性要求比較高的場合，需要設(shè)計(jì)專用的電路來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的需求，而系統(tǒng)的功能的實(shí)現(xiàn)，與我們對(duì)元器件的選型，設(shè)計(jì)搭建的電路有直接的關(guān)系，它們直接影響著系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的感知和響應(yīng)能力，決定著系統(tǒng)的性能。 數(shù)據(jù)采集在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的需求，本設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)基于串行口的數(shù)據(jù)采集系

2、統(tǒng)，以采集周圍的環(huán)境溫度為采集對(duì)象，以STC89C51單片機(jī)作為下位機(jī)，以PC機(jī)作為上位機(jī)，使用9針串口來實(shí)現(xiàn)下位機(jī)和上位機(jī)的通訊。通過在PC機(jī)上使用VB6.0開發(fā)軟件來開發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收顯示控制界面。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，對(duì)周邊環(huán)境溫度的變化反應(yīng)敏感，數(shù)據(jù)采集的波特率達(dá)到9600bps.</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、STC89C51單片機(jī)、串口通信、VB </p><

3、p><b>　　中圖分類號(hào)：TP2</b></p><p>　　Design of Data Acquisition System Base on Serial Communication</p><p>　　ABSTRACT: Data collection is widely applied in daily life, especially in the

4、place which is very high request in data accuracy, real time display. A special circuit is need to be designed to realize it. Also, it have much connection with the sensor and circuit design , they influence the system’

5、s sensor and response ability very much , it directly determined the system’s character.</p><p>　　Nowadays, Data collection is widely requested in the industry control area. The system is designed to realize

6、 the data acquisition according to the serial port , collecting the temperature around the environment as collection object , use STC89C51 single-chip microcomputer as down machine , use personal computer as upper machi

7、ne , use 9 pin serial port to realize the down SCM and upper PC’s communication . A display control form was made use the VB6.0 software . The experiment have done display</p><p>　　關(guān)鍵詞：data collection system

8、；STC89C51 single-chip microcomputer；serial communication；Visual Basic</p><p><b>　　中圖分類號(hào)：TP2</b></p><p><b>　　目 次</b></p><p><b>　　摘要I</b></p&

9、gt;<p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目次III</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1研究的背景和意義1</p><p>　　1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　

10、1.3研究思路和方法比較2</p><p><b>　　1.4本章小結(jié)3</b></p><p>　　2 基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與分析4</p><p>　　2.1 基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想4</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案與論證4</p><p>　　2

11、.3 本章小結(jié)5</p><p>　　3 下位機(jī)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1傳感器的選擇6</p><p>　　3.2 TTL與RS232電平的轉(zhuǎn)換7</p><p>　　3.3單片機(jī)電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.4系統(tǒng)總的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)8</p><p>　　3.5本章

12、小結(jié)10</p><p>　　4 上位機(jī)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1 Visual Basic 設(shè)計(jì)介紹11</p><p>　　4.2 Visual Basic 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)12</p><p>　　4.3 本章小結(jié)13</p><p>　　5 系統(tǒng)結(jié)果和分析14</p><p&

13、gt;　　5.1 實(shí)驗(yàn)調(diào)試與結(jié)果14</p><p>　　5.2 本章小結(jié)18</p><p><b>　　6總結(jié)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p>　　附錄（下位機(jī)實(shí)現(xiàn)程序代碼）21</p><p><b>　

14、　個(gè)人簡歷22</b></p><p>　　學(xué)位論文數(shù)據(jù)集23</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 研究的背景和意義</p><p>　　在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集在很多領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用。它是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交互的橋梁。在工業(yè)、工程、生產(chǎn)車間等部門

15、，尤其是在對(duì)信息實(shí)時(shí)性能要求較高和惡劣的工作環(huán)境下更加體現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的重要性。由于這些生產(chǎn)場所環(huán)境條件比較惡劣，不方便在現(xiàn)場處理數(shù)據(jù)，但有些實(shí)際生產(chǎn)又需要利用實(shí)時(shí)處理后的數(shù)據(jù)支持后面的生產(chǎn)，并且由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣，對(duì)采集信號(hào)的要求也越來越高。借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來對(duì)檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，處理顯得越來越重要，在這當(dāng)中，信號(hào)的傳輸與交互就顯得十分重要，為了提高系統(tǒng)的性價(jià)比，一般采用單片機(jī)來采集數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)

16、進(jìn)行處理，通過通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)（上位機(jī)）與單片機(jī)（下位機(jī)）的通訊，開發(fā)VB界面來實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控采集到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 常見數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成</p><p>　　現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)的在速度、響應(yīng)能力、精度、帶負(fù)載能力、功耗及抗噪聲，干擾能力等方面的要求也越來越高。一個(gè)常見的數(shù)據(jù)

17、采集系統(tǒng)包括如下幾部分:</p><p><b>　　⑴ 信號(hào)采集元件 </b></p><p>　　負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)。一般地，它由傳感器來感應(yīng)探測信號(hào)，把需要被測量的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流或者電壓的形式，通過這種對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換形式，方便了我們對(duì)信號(hào)的探索與研究。</p><p>　　(2) 信號(hào)放大電路</p><p>　　

18、由傳感器感測到的信號(hào)往往很微弱，為了方便對(duì)信號(hào)的分析和研究，我們需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，在放大信號(hào)的同時(shí)，通常也放到了那些干擾信號(hào)，所以我們?cè)诜糯笮盘?hào)的同時(shí)，針對(duì)那些干擾信號(hào)，有時(shí)我們也要設(shè)計(jì)一些減弱噪聲，減少干擾的電路還提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度（如設(shè)計(jì)濾波電路）。</p><p><b>　?。?）模數(shù)轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　我們通過傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)

19、過放大電路的處理，電路中流通的信號(hào)是模擬信號(hào)，而我們對(duì)信號(hào)的后續(xù)處理，往往是借助數(shù)字系統(tǒng)，所以我們需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬信號(hào)量化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。</p><p><b>　?。?）數(shù)模轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　通過對(duì)得到的數(shù)字信號(hào)的處理，我們可以對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行比較細(xì)致地分析和研究，如果此時(shí)電路需要把這些信號(hào)再反饋到電路中，我們就要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把數(shù)字信

20、號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模擬信號(hào)。</p><p>　　1.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類</p><p>　　常用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大致可分為以下幾類:</p><p>　?、?PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　系統(tǒng)主要是通過把傳感器感知的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等步驟，得到比較易于研究的信號(hào)，通過對(duì)信號(hào)的采樣和A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，再通過

21、接口電路送入微機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，然后顯示處理結(jié)果或經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出作為其它用途。它有如下幾個(gè)特點(diǎn):</p><p>　　A系統(tǒng)對(duì)硬件的要求比較高，往往系統(tǒng)的性能很好，而實(shí)際需要的要求并不是很高，所以系統(tǒng)的性價(jià)比不是很高。</p><p>　　B系統(tǒng)可擴(kuò)展能力很高，它的優(yōu)秀的配置，豐富的可開發(fā)資源給設(shè)計(jì)者提供了很大的發(fā)揮余地。</p><p>　　C系統(tǒng)的響應(yīng)

22、速度比較快，性能比較好。 </p><p>　　② 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　它是由單片機(jī)及其一些外圍的輔助電路構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是近年來微機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的結(jié)果，它具有如下特點(diǎn):</p><p>　　a系統(tǒng)的開發(fā)要借助于專用的軟件設(shè)計(jì)工具，程序燒錄工具。</p><p>　　b系統(tǒng)的外圍電路的設(shè)計(jì)是以滿足系統(tǒng)需求為主的，

23、不存在無意義的電路，系統(tǒng)的軟件也是專為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能服務(wù)的，所以它的性價(jià)比極高。</p><p>　　c系統(tǒng)程序是通過專門的燒錄工具燒錄進(jìn)去的，所以程序的穩(wěn)定性，安全性極高，一般不容易受到外界因素的破壞。</p><p>　?、?VB控制下的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　Visual Basic（VB）是一種可視化編程語言，它具有強(qiáng)大功能的控件庫，可視化的開

24、發(fā)界面，能夠快速地開發(fā)出簡潔，直觀的顯示界面，功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。利用VB自帶的控件庫，還可以實(shí)現(xiàn)大型的應(yīng)用程序的開發(fā)，不僅開發(fā)周期短，它采用的獨(dú)特的事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，大大地減少了開發(fā)者的難度和工作量。在VB6.0的環(huán)境下，合理的應(yīng)用通信控件（Mscomm）和結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL），經(jīng)過統(tǒng)一的接口通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場通信、實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)（如溫度、轉(zhuǎn)速、頻率、電壓等）的實(shí)時(shí)采集。<

25、/p><p>　　1.3 研究思路和方法比較</p><p>　　如前所述，本著以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的需求功能，使用更少的元器件、提高系統(tǒng)的抗干擾能力，降低系統(tǒng)的功耗及使系統(tǒng)的處理能力更加快速為目標(biāo)，開發(fā)基于單片機(jī)STC89C51系列的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。STC-89C51系列單片機(jī)由于其經(jīng)濟(jì)、便捷、可靠，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)快速采集和預(yù)處理，廣泛應(yīng)用于家電、儀表、機(jī)電一體化、智能終端和一般工業(yè)控制等的各個(gè)領(lǐng)域中。利

26、用Visual Basic來編寫串口傳輸?shù)耐ㄐ棚@示界面很容易實(shí)現(xiàn)，界面直觀明了，由PC機(jī)收集單片機(jī)采集和預(yù)處理的結(jié)果，集中地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和研究。這一方面彌補(bǔ)了由于單片機(jī)硬件條件的限制，軟件系統(tǒng)比較簡單、存儲(chǔ)器容量有限的缺陷；另一方面由于單片機(jī)對(duì)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，使PC機(jī)得到的信號(hào)更加有針對(duì)性，為更加快速地響應(yīng)處理現(xiàn)場信號(hào)的要求減輕了負(fù)擔(dān)，PC機(jī)根據(jù)實(shí)施監(jiān)控到的數(shù)據(jù)，發(fā)出動(dòng)作命令，響應(yīng)了現(xiàn)場的實(shí)時(shí)性的需求和快速響應(yīng)的特點(diǎn)。&

27、lt;/p><p>　　Visual Basic（VB）是一個(gè)簡單、易學(xué)、高效的可視化軟件開發(fā)平臺(tái)，不但提供了良好的界面設(shè)計(jì)能力，而且在串口通信方面也有很強(qiáng)的功能，它所提供的Mscomm通信控件有強(qiáng)大的串行通信功能，易于開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串口采集的界面設(shè)計(jì)。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩大方面，軟件方面主要以單片機(jī)和PC機(jī)通過通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，VB做控制和顯示界

28、面，對(duì)傳過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和發(fā)送對(duì)單片機(jī)的控制命令。硬件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)作用對(duì)象的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了當(dāng)前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展情況，基本分類。通過分析各自的特點(diǎn)，易于得出一種性價(jià)比比較高的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　2 基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

29、的總體設(shè)計(jì)和分析</p><p>　　2.1 基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想</p><p>　　基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要以采集溫度為采集對(duì)象，由溫度傳感器DS18B20感應(yīng)周圍的溫度值，感應(yīng)得到的信號(hào)交由單片機(jī)處理，單片機(jī)把接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的溫度值，單片機(jī)的串口負(fù)責(zé)單片機(jī)與PC機(jī)的通訊，VB數(shù)據(jù)接收界面起到控制數(shù)據(jù)的接收和顯示接收到的數(shù)據(jù)的作用。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如

30、下圖2.1所示</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案與論證</p><p>　　系統(tǒng)由DS18B20作為溫度傳感器，檢測周圍環(huán)境的溫度，傳感器的DQ端接單片機(jī)的P3.3引腳，通過編寫初始化溫度傳感器，讀溫度傳感器，把溫度寫入RAM中，溫度轉(zhuǎn)換子程序，把傳感器得到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度值。由于單片機(jī)輸出的TTL電

31、平,PC機(jī)使用的是RS232電平，這里，我們采用MAX232芯片來實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，把單片機(jī)的RXD,TXD引腳與MAX232的相應(yīng)引腳相連，轉(zhuǎn)換輸出的RXD,TXD端分別于串口的TXD,RXD相連。為了直觀的顯示單片機(jī)與PC機(jī)所處的狀態(tài)，我們?cè)诖诘腄TR（Data Terminal Ready）引腳與GND之間接入指示LED燈來顯是PC機(jī)的狀態(tài)，是否準(zhǔn)備就緒，是否處于可以數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)。串口的RXD與GND引腳之間接入指示燈，來顯示單片

32、機(jī)是否處于數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)，也就是PC機(jī)是否處于數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。</p><p>　　系統(tǒng)以9針串口作為連接下位機(jī)（單片機(jī)）和上位機(jī)（PC機(jī)）的橋梁，來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)下位機(jī)傳上來的數(shù)據(jù)的采集，在這里，單片機(jī)起到對(duì)信號(hào)的接收，處理的作用。9針串口功能豐富，在本系統(tǒng)中主要用到當(dāng)中的幾根線，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，這在后面將予以詳細(xì)的介紹和解釋。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)<

33、;/b></p><p>　　本章首先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的總體結(jié)構(gòu)框圖，接著比較詳細(xì)地論證了這種設(shè)計(jì)方案是否可行，總結(jié)性地概括了實(shí)現(xiàn)基于串口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案的原理，給出了詳細(xì)的電路狀態(tài)檢測的連線方式，同時(shí)也介紹了系統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)的流通走向，分析了電路狀態(tài)的檢測方法，通過判斷相應(yīng)的功能引腳的狀態(tài)指示燈，來顯示和判斷計(jì)算機(jī)與單片機(jī)所處的狀態(tài)，方便了系統(tǒng)的調(diào)試和糾錯(cuò)，提高了開發(fā)效率。<

34、/p><p><b>　　3 下位機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 傳感器的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)以采集溫度為數(shù)據(jù)采集的對(duì)象，根據(jù)各種溫度傳感器的特點(diǎn)，我們從中選擇出靈敏度要求達(dá)標(biāo)的，易于實(shí)現(xiàn)，性價(jià)比最高的溫度傳感器作為我們實(shí)驗(yàn)中選用的對(duì)象：</p><p>　?、?采用熱敏電阻，可滿足35℃--9

35、5℃的測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性和可靠性都比較差，對(duì)于檢測精度小于1℃的溫度信號(hào)是不適用的。</p><p>　?、?采用溫度傳感器AD590：AD590具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其測量范圍在-50℃-- +150℃，滿刻度范圍誤差為±0.3℃，當(dāng)電源電壓在5—10V之間，穩(wěn)定度為1﹪時(shí)，誤差只有±0.01℃，其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。</p>

36、<p>　?、?采用溫度傳感器DS18B20：DS18B20具有體積小，硬件開消少，最少只需一根數(shù)據(jù)線，具有安全性，穩(wěn)定性高，對(duì)溫度反應(yīng)敏感等優(yōu)點(diǎn)，他全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出給設(shè)計(jì)者減少了很多工作。</p><p>　　通過分析上述各種溫度傳感器的特點(diǎn)，可以得出以下結(jié)論：</p><p>　　1 采用熱敏電阻采集的溫度存在測量溫度范圍比較窄，誤差比較大，精度比較低的缺點(diǎn)。</

37、p><p>　　2 采用溫度傳感器AD590需要AD轉(zhuǎn)換模塊來實(shí)現(xiàn)電路對(duì)采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行處理，從而加大了外圍硬件電路的開銷和加大了軟件程序的復(fù)雜程度。</p><p>　　3 采用DS18B20溫度傳感器，由于它采用單總線結(jié)構(gòu)，只需一個(gè)I/O接口即可，而且溫度信號(hào)以數(shù)字信號(hào)輸出很大程度上簡化了系統(tǒng)也減小了開銷故選擇DS18B20作為溫度傳感器。</p><p>　　

38、綜合上述各溫度傳感器的特點(diǎn)，系統(tǒng)選擇DS18B20作為我們研究的溫度傳感器。溫度傳感器在電路中的連線方式如圖3.1所示 </p><p>　　圖3.1 DS18B20連線方式</p><p>　　DS18B20有3個(gè)管腳，VCC,DQ,GND，，DQ接單片機(jī)的P3^3管腳，同時(shí)接一個(gè)1K的上拉電阻至VCC。</p><p>　　3.2 TTL與RS232電平的轉(zhuǎn)化

39、</p><p>　　單片機(jī)使用的是TTL電平，而PC機(jī)使用的RS232電平，所以連接單片機(jī)與PC機(jī)時(shí)，我們要對(duì)單片機(jī)的輸出電平進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這里，采用MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232芯片來實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，具體電路圖如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 MAX232連線方式</p><p>　　MAX232主要起到電位提升的作用。

40、通過在C1+與C1-和C2+和C2-之間接入一個(gè)0.1uf的瓷片電容來達(dá)到電位提升的目的，使輸出電壓與PC機(jī)使用的電壓相匹配。</p><p>　　3.3 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器DS18B20與單片機(jī)的P3^3管腳相連，單片機(jī)通過此管腳來讀取傳感器傳來的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)并不就是當(dāng)前溫度值，要通過相應(yīng)的運(yùn)算把它轉(zhuǎn)化成實(shí)際的溫度值，由DS18B20的使用手冊(cè)可知，對(duì)接收到的數(shù)

41、字信號(hào)乘以0.0625就可以得到當(dāng)前的溫度值，這個(gè)過程有單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理子程序來完成。單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，通過串口通信程序，把處理好的數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，至此，單片機(jī)的任務(wù)也就完成了。單片機(jī)連線如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 單片機(jī)連線圖 </p><p>　　這個(gè)部分主要包括單片機(jī)的上電復(fù)位電路，外接晶振的連線方式，全雙工串口的連線。</p>&

42、lt;p>　　3.4 系統(tǒng)總的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　前面介紹了下位機(jī)的各個(gè)功能模塊的功能實(shí)現(xiàn)，通過各個(gè)模塊之間的信號(hào)聯(lián)系，得到完整的電路圖如下圖3.4所示</p><p>　　圖3.4 下位機(jī)總體電路圖</p><p>　　由硬件電路圖可見，下位機(jī)系統(tǒng)電路以單片機(jī)作為接收，處理，傳送數(shù)據(jù)的中心處理部件，這些功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，下圖

43、3.5為單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　圖3.5 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　3.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章比較詳細(xì)地介紹了基于串口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下位機(jī)地設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，包括3個(gè)部分，傳感器的選擇，TTL與RS232的電平轉(zhuǎn)換，單片機(jī)電路設(shè)計(jì) ，對(duì)它們的實(shí)現(xiàn)原理作了一定的介紹，并給出了詳細(xì)的功

44、能電路圖。針對(duì)下位機(jī)的硬件電路的設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的流程圖。</p><p><b>　　4 上位機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 Visual Basic 設(shè)計(jì)介紹</p><p>　　數(shù)據(jù)通過串口傳到PC機(jī)，為了方便實(shí)時(shí)觀測，我們需要把數(shù)據(jù)在界面上顯示出來，Visual Basic在開發(fā)串口傳輸軟件中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它提

45、供的MScomm控件使得開發(fā)人員設(shè)計(jì)串口數(shù)據(jù)顯示界面變得十分容易和簡便。以下是VB的顯示界面。</p><p>　　下面就VB顯示界面的制作作一些介紹：</p><p>　?、?串口的引腳與對(duì)應(yīng)的功能</p><p>　　數(shù)據(jù)由單片機(jī)傳給PC機(jī)是由串口來實(shí)現(xiàn)的，串口有9針和25針兩種，系統(tǒng)采用9針串口作為通訊端口，各個(gè)引腳有特定的功能，表4.1給出了9針串口的引腳說

46、明</p><p>　　表4.1 串口引腳分布</p><p>　?、?VB接收控制顯示界面是由事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)發(fā)生事件時(shí)，程序就會(huì)響應(yīng)事件的處理程序，以下表4.2和表4.3分別是MScomm的參數(shù)表和事件表。</p><p>　　表4.2 Mscomm參數(shù)表</p><p>　　表4.3 Mscomm事件表</p>

47、<p>　　4.2 Visual Basic 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　1：打開VB6.0軟件，新建工程，取名“串口數(shù)據(jù)傳輸”</p><p>　　2:在Form1窗體中添加Mscomm控件，設(shè)置CommPort=5;InBufferSize=1024;Settings=9600,n,8,1;</p><p>　　3:添加label控件，改其Tex

48、t屬性為“**接收區(qū)**”；</p><p>　　4:添加TextBox控件，改其“名稱”屬性為“txtRecive”</p><p>　　5:添加兩個(gè)按鈕空間，改其Caption屬性分別為“接收數(shù)據(jù)”（Command1），“結(jié)束”（Command2）。</p><p>　　6：進(jìn)入代碼編輯窗口,書寫相應(yīng)事件的代碼，代碼如下：</p><p>

49、;　　Private Sub Command1_Click()</p><p><b>　　Dim buf$</b></p><p>　　buf = Trim(MSComm1.Input)</p><p>　　If Len(buf) = 0 Then</p><p>　　txtRecive.Text = "Em

50、pty"</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　txtRecive.Text = AscB(buf)</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p&g

51、t;　　Private Sub Command2_Click()</p><p>　　MSComm1.PortOpen = False</p><p><b>　　End</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Form_Load()&

52、lt;/p><p>　　MSComm1.PortOpen = True</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了基于串口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上位機(jī)VB顯示界面的實(shí)現(xiàn)，對(duì)VB的串口通信控件Mscomm控件的參數(shù)

53、和事件作了詳細(xì)的介紹，對(duì)上位機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)給出了詳細(xì)的步驟和相關(guān)代碼。</p><p>　　5 系統(tǒng)結(jié)果和分析</p><p>　　5.1 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果</p><p>　　1 開啟計(jì)算機(jī)，連接上串口。</p><p>　　2 啟動(dòng)自己制作的VB接收控制界面，打開這個(gè)軟件的同時(shí)，它內(nèi)部的代碼已經(jīng)完成了打開串口的工作，此時(shí)我們可以看到D

54、TR（Data Terminal Ready）引腳的指示燈亮，如圖5.1，5.2</p><p>　　圖5.1 打開VB顯示界面</p><p>　　圖5.2 計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備就緒</p><p>　　3 給電路板接上電源，使電路板處于工作狀態(tài)。我們可以在數(shù)碼管上看到顯示當(dāng)前采集到的溫度值，實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度是24度，同時(shí)我們看到串口接收引腳（RXD）處于忽亮忽暗的狀態(tài)，

55、單片機(jī)正在傳送數(shù)據(jù)，如圖5.3</p><p>　　圖5.3 單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)</p><p>　　4 在VB顯示界面上點(diǎn)擊讀出字符按鈕，顯示讀取到的當(dāng)前溫度值，這時(shí)我們可以看到兩盞指示燈的指示情況，RXD忽亮忽暗，DTR引腳也忽亮忽暗，由于視覺殘留效應(yīng)，它們看上去像是一直亮著的。</p><p>　　圖5.4 單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)</p>

56、<p>　　圖5.5 VB顯示接收到的數(shù)據(jù)</p><p>　　5 用手握住溫度傳感器，溫度上升，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度值，VB界面相應(yīng)的采集到當(dāng)前的溫度值，如圖5.6,5.7</p><p>　　圖5.6 單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)</p><p>　　圖5.7 VB顯示接收到的數(shù)據(jù)</p><p><b>　

57、　5.2 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要從系統(tǒng)的調(diào)試過程和得到的結(jié)果現(xiàn)象作了比較詳細(xì)的分析，通過改變環(huán)境的溫度，我們?cè)赩B界面上可以采集到當(dāng)前的溫度值，系統(tǒng)對(duì)溫度感知敏感，現(xiàn)象直觀明顯，達(dá)到了預(yù)期的期望與要求。</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　基于串行口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以采集環(huán)境

58、溫度為采集對(duì)象，通過單片機(jī)處理，通過Max232電平轉(zhuǎn)換，傳給PC機(jī)，在PC機(jī)上用VB設(shè)計(jì)顯示界面來觀測實(shí)時(shí)采集的溫度。經(jīng)過一次次的調(diào)試，試驗(yàn)，完善，該系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能，對(duì)溫度變化反應(yīng)敏感，現(xiàn)象明顯。</p><p><b>　　7．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳三風(fēng)，劉曉波.基于VB6.0與單片機(jī)串行通信的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì),2004 &

59、lt;/p><p>　　[2] 張崇智，基于VB的串口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，2005</p><p>　　[3] 王圓妹，許勁 ，李濤 ，實(shí)現(xiàn)PC 機(jī)與單片機(jī)的串行通信，2006</p><p>　　[4] 王 超，基于VB實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，2009</p><p>　　[5] 周子琛，申振寧用VB 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的串行通信，20

60、02</p><p>　　[6] 　陸　劍　，宋曉莉，A T 89S51 單片機(jī)與Visual Basic 串行通信的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　[7] 胥保春，單片機(jī)（AT89S51）與PC機(jī)的串行通信，2005</p><p>　　[8] 鄧洪聲, 舒大文，用Visual Basic 6. 0 設(shè)計(jì)四通道串口數(shù)據(jù)采集，2004 </p><p&

61、gt;　　[9] 張康康，基于串口通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，2011</p><p>　　[10]楊東燕，基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，2011</p><p>　　[11]伊崇信，趙 穎，利用 Visual Basic 實(shí)現(xiàn)串行通信技術(shù)，2002</p><p>　　[12] 荊茂祥,李冬輝，基于VB 的主從機(jī)串行通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，2003</p><

62、;p>　　[13] 胡俊宏, 楊振巍，基于VB 的S7-200 PLC 與上位機(jī)的串行通訊及應(yīng)用，2007</p><p>　　[14]韓利凱，用VC+ + 實(shí)現(xiàn)PC 與單片機(jī)串行通信方法的研究，2005</p><p>　　[15]賈志成，岳西鳳，李永軍，劉培培，基于VC++的XCTD 串口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，2010</p><p>　　[16]范逸之

63、，陳立元，利用Visual Basic 實(shí)現(xiàn)串并行通信技術(shù)，2001.3</p><p>　　[17] WANG Lu1，XU Xuefeng2，WANG Jian3，Application of serial communication in energy monitoring system based on VB，2011</p><p>　　[18] Zhang Bo, Yu Jie

64、, Lian Ya-fei, Ding Qian，The Communication between the PC and PLC based on VB6.0 in the ESP，2011</p><p>　　[19] Anan Fang, Jianping Dai, Liping Luo，Design of Remote Data Acquisition and Communication Hardware

65、 Circuit System Based on Window，2009</p><p>　　[20] Anan Fang , Ming Gong, Rong Yu, Xiaoping Qi，The Realization of Distance-data Acquisition by SCM and Communication Design，2009</p><p>　　[21] Lin

66、g Xu, Zhen Chen, Shi-Iei Zhang， Research of Serial Communication System based on C8051F020 Singlechip，2010</p><p>　　附錄(下位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)代碼)</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include&

67、lt;math.h></p><p>　　#defineuchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　unsigned char code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p>

68、;<p>　　sbit DQ=P3^3;</p><p>　　unsigned char tempL=0;</p><p>　　unsigned char tempH=0;</p><p>　　float temperature;</p><p>　　void delay1(uint z)//延時(shí)子程序</p&g

69、t;<p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=z;i>0;i--)</p><p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p>　　} </p&g

70、t;<p>　　void send_data(i)</p><p>　　{ </p><p>　　SBUF=i; //發(fā)送</p><p>　　while(TI==0); //等待發(fā)送完畢</p><p><b>　　TI=0;</b><

71、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(unsigned int k)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//for(;k>0;k--);</p><p><b>　　//return;</

72、b></p><p>　　unsigned int n; </p><p>　　n=0; </p><p>　　while(n < k) </p><p>　　{n++;} </p><p>　　return; </p><p>

73、<b>　　}</b></p><p>　　void delay2(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int k;</b></p><p>　　for(k=0;k<400;k++);</p><

74、;p><b>　　}</b></p><p>　　void display(int k)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　P2=0xf7;</b></p><p>　　P0=tab[k/1000];</p>&l

75、t;p><b>　　delay2();</b></p><p><b>　　P2=0xfb;</b></p><p>　　P0=tab[k%1000/100];</p><p><b>　　delay2();</b></p><p><b>　　P2=0xfd;

76、</b></p><p>　　P0=tab[k%100/10];</p><p><b>　　delay2();</b></p><p><b>　　P2=0xfe;</b></p><p>　　P0=tab[k%10];</p><p><b>　　d

77、elay2();</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Init_DS18B20(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　un

78、signed char x=0;</p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p>　　delay(85);</p><p><b

79、>　　DQ=1;</b></p><p>　　delay(14);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ReadOneChar(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0

80、;</p><p>　　unsigned char dat=0;</p><p>　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　delay(1);<

81、;/b></p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p><b>　　dat>>=1;</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　if(DQ)</b></p><

82、;p>　　dat |=0x80;</p><p><b>　　delay(4);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　WriteOn

83、eChar(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&

84、gt;　　DQ=0;</b></p><p>　　DQ=dat&0x01;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　dat>>=1;</b></p&

85、gt;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　delay(4);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ReadTemperature(void)</p><p><b>　　{</b><

86、;/p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xcc);</p><p>　　WriteOneChar(0x44);</p><p>　　delay(125);</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteO

87、neChar(0xcc);</p><p>　　WriteOneChar(0xbe);</p><p>　　tempL=ReadOneChar();</p><p>　　tempH=ReadOneChar();</p><p>　　temperature=((tempH*256)+tempL);</p><p>　　d

88、elay(200);</p><p>　　return(temperature);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p>　　{ float i,j;</p><p><b>　　EA=1;</b>&

89、lt;/p><p>　　TMOD=0x20; //T1波特率發(fā)生器</p><p>　　TH1=0Xfd;//波特率9600</p><p><b>　　TL1=0Xfd;</b></p><p>　　SCON=0X50;//串口方式REN=1允許接收數(shù)據(jù)</p><p>　　PCON=0

90、X00;// 1 倍波特率 </p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　delay1(5);</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ i=ReadTemperature();</p><p>