51單片機(jī)與VB串行通信的實(shí)現(xiàn)
隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,各種控制設(shè)備之間的通信功能越來越顯得重要。在設(shè)計(jì)的減振控制系統(tǒng)中,控制器(下位機(jī))采用兩片AT89C52單片機(jī),分別用于對(duì)左右減振器實(shí)施控制,同時(shí)將測(cè)量的溫度、電流、速度等信號(hào)按一定采樣時(shí)間保存在E2PROM ATC256中。為了能測(cè)試控制器的工作情況,包括初始安裝時(shí)的狀況測(cè)試和讀取歷史記錄并做測(cè)試診斷以及能根據(jù)參數(shù)變化情況進(jìn)行故障診斷,為此,同時(shí)開發(fā)了通信系統(tǒng),上位機(jī)采用便攜式PC機(jī),上、下位機(jī)之間通過MAX485芯片實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。
2.通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)是,控制器的外圍一改傳統(tǒng)的并行擴(kuò)展,而采用新型串行芯片進(jìn)行串行總線擴(kuò)展。與傳統(tǒng)的并行擴(kuò)展相比,具有體積小、性能價(jià)格比高、工作可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)器ATC256、通信芯片MAX485均是I2C總線器件。單片機(jī)AT89C52的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD和串行數(shù)據(jù)接受端RXD分別與MAX485驅(qū)動(dòng)器輸入端DI和驅(qū)動(dòng)器輸出端D0,接受器輸出使能端RE接地,驅(qū)動(dòng)器輸出使能端DE接單片機(jī)的T1端(P3.5腳)。存儲(chǔ)器ATC256的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時(shí)鐘線SCL分別AT89C52的P3.7和P3.6相連,具體硬件電路框圖如圖1所示:
3.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)—ATC256①
測(cè)得的溫度、電流和速度等信號(hào)需實(shí)時(shí)保存,以便根據(jù)參數(shù)變化情況進(jìn)行故障診斷和對(duì)加速度變化情況進(jìn)行分析等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器采用美國(guó)ATMEL公司推出的串行E2PROM——24C256。24C256遵從I2C總線協(xié)議,通過數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SLA兩根線直接與單片機(jī)相連,不需要其它器件和外圍電路。它具有256Kbit的位存儲(chǔ)容量,按8位一個(gè)字節(jié)的方式可提供32K字節(jié)的存儲(chǔ)空間。對(duì)ATC256的讀寫操作完全符合I2C總線的數(shù)據(jù)傳送,傳送的每一幀數(shù)據(jù)為一個(gè)字節(jié),要求每傳送一個(gè)字節(jié)后,對(duì)方回應(yīng)一個(gè)應(yīng)答位。發(fā)送時(shí)先放送數(shù)據(jù)最高位,每次傳送開始有起始信號(hào),結(jié)束時(shí)有停止信號(hào)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,對(duì)ATC256的寫操作采用字節(jié)寫,讀操作采用順序讀的方式。根據(jù)系統(tǒng)要求,每到一分鐘就向ATC256中寫入1條記錄(包括三個(gè)溫度、電流、速度等5個(gè)數(shù)據(jù)),上位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí),可根據(jù)上位機(jī)的讀取指令讀取任意條記錄。
對(duì)ATC256的讀/寫程序流程如圖2所示:
圖2 字節(jié)寫(左),連續(xù)讀(右)程序流程
4.串行數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)
4.1通信協(xié)議
本系統(tǒng)串行通信采用異步通信方式。協(xié)議如下:
1. 一幀數(shù)據(jù)由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗(yàn)位、1位停止位共10位組成。
2. 波特率設(shè)為2400bps。單片機(jī)串行口按方式1工作,波特率由定時(shí)器T1控制,
PC機(jī)串口波特率通過VB通訊控件的Settings屬性設(shè)置,為保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性,兩者的波特率必須一致。
4.2下位機(jī)(單片機(jī))串行通信及程序設(shè)計(jì)
單片機(jī)可以采用中斷方式或查詢RI(接受中斷標(biāo)志位)或TI(發(fā)送中斷標(biāo)志位)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信②。設(shè)計(jì)采用查詢方式,在定時(shí)器T2中斷子程序中查詢RI,一旦檢測(cè)到RI=1則轉(zhuǎn)入接受數(shù)據(jù)子程序,在子程序中單片機(jī)讀取從上位機(jī)發(fā)送的通信指令、讀取記錄個(gè)數(shù)等數(shù)據(jù),經(jīng)校驗(yàn)正確后,即從ATC256存儲(chǔ)器中將歷史記錄數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī),單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖如圖3:
圖3單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖
4.3上位機(jī)(PC機(jī))串行通信及程序設(shè)計(jì)
1.編程方法
上位機(jī)利用Visual Basic 6.0編程。用VB6.0開發(fā)串行通信程序有兩種法,一種是利用Windows的API函數(shù);另一種是采用VB6.0的通信控件MSComm。利用API函數(shù)編寫串行通信程序較為復(fù)雜,需要掌握大量的通信知識(shí),其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面更廣泛,適合于編寫較為復(fù)雜的低層次通信程序。而VB6.0的MSComm通信控件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)、事件、方法,并通過控件屬性對(duì)串口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,比較容易地解決了串口通信問題。
2.VB6.0的通信控件及通信方式③
MSComm是VB6.0提供的ActiveX控件,使用前需將該控件添加到VB工具欄。MSComm控件具有功能完善的串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接受功能,有兩種處理通信的方式,即事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式,事件驅(qū)動(dòng)方式是利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯(cuò)誤事件,是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法;查詢方式是通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯(cuò)誤。
本系統(tǒng)采用事件驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行串口通信設(shè)計(jì),圖4為上位機(jī)通信界面,設(shè)計(jì)4個(gè)命令按紐,分別為發(fā)送命令、退出、保存、瀏覽數(shù)據(jù);兩個(gè)文本框,Text2用于輸入需從下位機(jī)讀取的記錄個(gè)數(shù),Text3用于顯示下位機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù);進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的單片機(jī)和串行通信口的選擇通過兩組單選按紐完成。在發(fā)送命令按紐的Click事件中,將通信指令通過串行口發(fā)送給上位機(jī),當(dāng)選擇左側(cè)單片機(jī)時(shí)(變量LR(1)=1),通信指令為“ET”, 選擇右側(cè)單片機(jī)時(shí)(變量LR(1)=2),通信指令為 “DT”,數(shù)據(jù)傳送以回車符(十進(jìn)制ASCII碼為13)作為結(jié)束標(biāo)記。
下面是MSComm控件的初始化程序、部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送和接受程序:
MSComm控件的初始化(屬性設(shè)置)程序:
MScomm1.ComPort=1 ;設(shè)置串行端口(com1)
MScomm1.Settings=2400,n,8,1 ;設(shè)置波特率及數(shù)據(jù)幀格式
MScomm1.InputMOde=1 ;數(shù)據(jù)接受按字節(jié)(binary)方式
MScomm1.InbufferSize=4000 ;數(shù)據(jù)接受緩沖區(qū)大小為4000字節(jié)
MScomm1.InputLen=0 ;INPUT讀取緩沖區(qū)的所有內(nèi)容
數(shù)據(jù)發(fā)送程序:
Private Sub Command1_Click()
Dim outbuf(1 To 6) As Byte
Dim lstr1 As String
Dim hstr2 As String
Dim len1 As Integer
Command1.Enabled = False
len1 = Len(Hex(Val(Text2.Text)))
………
If LR(1) = 1 Then
outbuf(1) = 69 ;對(duì)應(yīng)字符“E”
Else
outbuf(1) = 68 ;對(duì)應(yīng)字符“D”
End If
outbuf(2) = 84 ;對(duì)應(yīng)字符“T”
outbuf(3) = LR(1)
outbuf(4) = stoby(hstr2)
outbuf(5) = stoby(lstr1)
outbuf(6) = 13
MScomm1.RThreshold = 5 * Val(Text2.Text)
MScomm1.Output = outbuf
End Sub
數(shù)據(jù)接受程序:
Private Sub MScomm1_OnComm()
Select Case MScomm1.CommEvent
Case comEvReceive
Dim inbuf() As Byte, i%, buf$
buf = ""
inbuf = MScomm1.Input
Rev_num = UBound(inbuf)
ReDim lnum(0 To Rev_num) As Integer
For i = 0 To Rev_num
lnum(i) = inbuf(i)
buf = buf + Str(inbuf(i)) + " "
Next i
Case comEvSend
End Select
End Sub
由于MSComm控件數(shù)據(jù)接受設(shè)計(jì)為按字節(jié)方式,可接發(fā)的數(shù)值范圍為0~255。當(dāng)上位機(jī)讀取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)超過255(1字節(jié))時(shí),為了能讓下位機(jī)正確接受,解決方法是通過編制的函數(shù)stoby將文本框Text2輸入的記錄個(gè)數(shù)(字符型)轉(zhuǎn)化成字節(jié)型,并分成兩個(gè)字節(jié)送給下位機(jī)。另外,系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)圖表處理、打印等功能的實(shí)現(xiàn)在此不再贅述。
5.結(jié)論
I2C總線器件的采用簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì),提高了可靠性。本系統(tǒng)已投入使用,經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用表明,通信系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。滿足系統(tǒng)要求,每到一分鐘就向ATC256中寫入1條記錄(5個(gè)數(shù)據(jù)),ATC256可保存12小時(shí)的記錄,下位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí),可根據(jù)下位機(jī)的讀取指令讀取任意條記錄。
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評(píng)論