温控系统中VB实现的PC机与单片机串行通迅
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引言
现代的单片机测控系统中通常以PC机作为控制中心,单片机将采集到的数据通过串口送给PC机进行各种处理,为保证数据传送的及时性和正确性,就必须建立可靠的通讯。我们在开发全自动生化分析仪温度控制系统时,温度信号的测控及采集均由单片机系统自行完成,然后通过异步串行通信口将温度信号实时地传送给PC 机进行处理。上位PC机使用VB进行串口通信的编程,下位单片机使用C51进行编程。
1 VB下实现串口通信的方法
1.1 通信控件MSComm简介
VB下的串行端口通信是通过其提供的控件Microsoft Comm control(简称MSComm)实现的。该控件屏蔽了通信过程中的底层操作,程序员只需设置并监视MSComm控件的属性和事件,结合其它VB提供的控件就可完成对串口的初始化和数据的发送接收。本系统中用到的主要MSComm控件属性如下:
①、Commport:设置并返回通信端口代码。默认值为1,最大值为16,需要使用超过16个通信端口时,要采用其他方式操控通信端口(如PcommPro软件)。例如将串口2设为通信端口:MsComm1.CommPort=2。
②、Setting:设置初始化参数。其格式为“****,P,D,S”,其中****为波特率(baud),P为校验方式,D为数据位数,S为停止位。默认值为“9600,N,8,1”,意为“串口通信速度为9600Baud,无校验,每次数据为8个Bit,停止位为1个Bit”。波特率可为 110,300,600,1200,2400,9600,14400,19200,28800,38400(保留)等等。校验位默认为None(无校验),若传输距离长,可增加校验位,可选M为符号校验,E为偶校验,O为奇校验,S为空白校验。停止位的设定值可为:1(默认值),1.5,2。
此处的设置要和单片机侧的设置保持一致,否则不能实现正常的通信。例如我们采用的初始化参数为“2400,N,8,1”,则单片机侧的设置相应项为:定时器1的初值为E6并且SMOD(串行口波特率加倍位)为1(对应2400Bit),串口控制寄存器SCON为40(10位异步收发,对应8Bit数据位,1Bit停止位)。
③、PortOpen:设置或返回通信端口状态。
④、Input:从缓冲区返回并删除字符。将串行输入寄存器的数据读出,并清除寄存器中已读取的数据。寄存器的特性是FIFO(First In First Out,先进先出)。例如:BufIn$=MSComm1.Input,是将输入寄存器中的字符读入BufIn字符变量中。
⑤、InputLen:设置并返回Input属性每次从接收缓冲区读取的字符数。默认值为0,表示读取全部字符。本系统InputLen=2,即一次读取两个字节。
⑥、Rthreshold:设置或返回引发接收事件的字节数。当接收寄存器达到设置的字节数时,将引发OnComm事件中的接收事件。
⑦、CommEvent:返回最近的通信事件或错误。只要有通信事件或错误发生就会产生OnComm事件。CommEvent属性中存有该事件或错误的数值代码。程序员可通过检测数值代码来进行相应的处理。
⑧、InputMode:设置或返回Input属性取回的数据的类型。有两个形式,设为ComInputModeText(默认值)时,按字符串形式接收;设为ComInputModeBinary时,当作字节数组中的二进制数据来接收。单片机和PC机的通信一般使用 ComInputModeBinary形式,本系统采用字节接收方式。
1.2 串行通信实现的两种基本方法
有两种方法可实现VB下串行通信的控制,一是查询法(Polling),二是事件驱动法(Event-driven)。
①、查询法(Polling)
这种方法是在每个重要的程序之后查询MSComm控件的某些属性值(如CommEvent属性和InBufferCount属性)来检测事件和通信状态。适用于小程序。查询可使用定时器或DO...LOOP实现。
②、事件驱动法(Event-driven)
这是处理串口通信的一种有效方法。当串口接收或发送指定数量的数据,或当串口通信状态发生改变时,MSComm控件触发OnComm事件。在OnComm 事件中,可通过检测MSComm.CommEvent属性值获知串口的各种状态,从而进行相应的处理。这种方法程序响应及时,可靠性高。本系统采用了此法来实现串口的通信。
2 通信线路的构建
PC机和单片机的接口电平转换芯片采用MAX232C,接口电路图如图1所示。单片机侧的TXD(发送端)接PC机的RXD(接收端),单片机侧的 RXD(接收端)接PC机的TXD(发送端),两者的GND(地)直接相连。电缆线为9针的RS-232电缆。图中标明了PC机侧发送与接收脚的针号,不能接错。
3 程序的实现
3.1 实现的功能
单片机控制并检测温度,实时地通过串口将温度数据传送给PC机。PC机侧响应OnComm事件,并在事件的处理程序中将数据接收,处理后送文本框显示,同时保存在设定的文件中。
3.2 通信协议及数据格式
波特率:2400Baud,无奇偶校验,8位数据位,1位停止位。传送的数据类型为二进制格式。两字节代表一个温度信号,单片机一次传送两字节,高字节在前,低字节在后,PC机一次接收两字节,在接收字节数组中,高字节在前,低字节在后。
3.3 PC机侧VB程序
①、在Form中添加MSComm1通信控件,并将其属性设定如下:
With MSComm1.CommPort=1 "设置串行端口号为1"
.Setting="2400,n,8,1" “通信协议“
.InputLen=2 ‘一次读取2字节’
.InputMode=comInputModeBinary ‘二进制数据格式’
.Rthreshold=2 ‘接收缓冲区达到2字节时产生OnComm事件’其他为默认值即可。
②、在Form窗口添加两个定时器Timer1和Timer2,Timer1为每次采样时间间隔计时器,初值Interval=30000(1毫秒/Interval,所以为30秒)。Timer2是为保证串口出错或串口无信号时自动跳出的,时间为1分钟。
③、在Form窗口中添加三个文本框,Text1为显示哪个串口被打开,Text2显示当前日期,Text3显示采集的温度数据。添加两个命令按钮,Command1为运行按钮,Command2为结束按钮。添加两个下拉列表框,ComboBox1为采样总时间设定,ComboBox2为采样间隔时间设定。添加两个单选按钮,Option1对应COM1,Option2对应COM2,串口默认选定为COM1。
④、主要程序及简要说明
单引号中的内容为程序的说明,程序的调试是在VB6.0中文版环境下完成的。
3.4 单片机侧C51程序
单引号中的内容为程序的说明,程序调试调试环境为Keil uVision V2.14版本。
此数据采集系统已投入使用,传送距离为1.5米,传送误码率为0,使用情况良好。
参考文献:
[1] 马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版社,1999.
[2] 李鸿吉.Visual Basic 6.0中文版编程方法详解.科学出版社,2001.