一、用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)優(yōu)化控制的必要性

目前，單片機(jī)的控制很廣泛。但是對(duì)于復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)控制，大多數(shù)單片機(jī)的控制程序都是采用單一的匯編語言編寫。

其缺點(diǎn)有：

1．由于匯編語言功能的限制，不能形成友好的控制界面。不能很好的反映出控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)變化情況。

2．對(duì)于不同的單片機(jī)CPU芯片，還要有不同的匯編語言，可移植性差，增加了編程的難度。

3．當(dāng)被控對(duì)象的工藝條件變化時(shí)，單片機(jī)很難跟著變化。除非重新編制程序，再一次的固化，這樣操作起來就比較困難。

筆者采用了PC機(jī)高級(jí)語言編程和單片機(jī)匯編語言編程相結(jié)合解決上述的缺點(diǎn)。

二、實(shí)現(xiàn)過程

PC機(jī)將各種予置信號(hào)通過串行口送給單片機(jī)控制系統(tǒng)，再由單片機(jī)系統(tǒng)通過D/A變換產(chǎn)生實(shí)際的模擬信號(hào)送到現(xiàn)場(chǎng)；予置數(shù)值可以顯示在PC機(jī)的軟件窗口上。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)由傳感器實(shí)測(cè)的信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換送到單片機(jī)分析處理，通過和予置的數(shù)值比較得到誤差數(shù)據(jù)，誤差數(shù)據(jù)被送到控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精度調(diào)整，這樣就形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)，單片機(jī)將實(shí)測(cè)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)通過串行口送到PC機(jī)，顯示在軟件窗口上，供操作人員查看、記錄和調(diào)整控制。關(guān)鍵是如果控制對(duì)象的工藝條件改變時(shí)，只需在PC上把予置數(shù)據(jù)改變?yōu)橐蟮臄?shù)據(jù)即可。 在后面地系統(tǒng)示例中筆者采用的是自己開發(fā)的溫度控制系統(tǒng)。

（一）單片機(jī)匯編語言部分

在設(shè)計(jì)好了控制電路之后，用傳統(tǒng)的匯編語言完成了單片機(jī)控制的初始化部分。初始化包括串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、A/D、D/A等功能。其余的由PC機(jī)來完成。這個(gè)部分，大多數(shù)讀者都比較清楚，在此不在贅述，具體的可以見后面的實(shí)例論證部分。要注意的是在初始化程序里要留有串行通信的程序接口和實(shí)現(xiàn)過程。

（二）PC機(jī)高級(jí)語言部分

在PC機(jī)高級(jí)語言編程中，筆者采用了VISUAL BASIC 高級(jí)語言。VISUAL BASIC（VB）是MICROSOFT 公司推出的面向?qū)ο缶幊痰母呒?jí)語言，它以編程簡(jiǎn)單、ActiveX控件豐富、可移植性好、功能強(qiáng)大而受到廣大編程人員的歡迎。因此本系統(tǒng)高級(jí)語言編程采用了VB。

1．控制界面的完成

本系統(tǒng)以溫度控制系統(tǒng)為例進(jìn)行闡述說明的。

使用高級(jí)語言編程可以在PC機(jī)上編制非常友好、直觀的人機(jī)控制界面。把原來的人體直接控制變成了鼠標(biāo)、鍵盤的間接控制；并且通過直觀的控制界面可以很容易的實(shí)現(xiàn)控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制情況一目了然，增加了操作人員的視覺感、安全感，簡(jiǎn)化了操作。

控制界面包括：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示、予置數(shù)據(jù)輸入、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上下限數(shù)值、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄、時(shí)間和日期、數(shù)據(jù)打印、本程序使用密碼等。

2．PC機(jī)對(duì)外通信

這個(gè)部分是本系統(tǒng)的重要部分， PC機(jī)的數(shù)據(jù)都可以設(shè)置，但要把PC機(jī)的數(shù)據(jù)送到串行端口上以及怎樣才能把串行端口上數(shù)據(jù)接收進(jìn)來，是PC機(jī)編程中的關(guān)鍵部分。

在VB的大量控件中，有一個(gè)MSCOmm控件，是專門用來實(shí)現(xiàn)串行端口數(shù)據(jù)的傳輸和接收的，為應(yīng)用程序提供了串行通信功能，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的十位串口通信。本次設(shè)計(jì)就使用了該控件。下面就介紹一下該控件的使用方法。

控件屬性：

commport

設(shè)置并返回通信端口號(hào)。語法為：

object.comport[=value]

value是一個(gè)整型值，表明使用的端口號(hào)

說明：在設(shè)計(jì)時(shí)，value可以設(shè)成從1—16的任何數(shù)，在打開端口之前必須設(shè)置端號(hào)。

settings

設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)

語法為： object.settings[=value]

value是一字符串表達(dá)式，說明端口的設(shè)置值，由四個(gè)設(shè)置值組成，格式如下：

“BBBB，P，D，S”

其中，BBBB為波特率；P為奇偶校驗(yàn)；D為數(shù)據(jù)位；S為停止為數(shù)。要值得注意的是此處的設(shè)置值一定要和單片機(jī)系統(tǒng)的串行口波特率設(shè)置值一致。

portooen

設(shè)置并返回通訊端口的狀態(tài)；

語法為：object.portopen[=value]

value為一布爾表達(dá)式，說明通訊端口的狀態(tài)；

value=true：端口開；value=false：端口關(guān)

要注意的地方是如果在端口打開之前，DTREnable或RtsENable屬性設(shè)為true;當(dāng)端口關(guān)閉時(shí)一定要將這兩個(gè)屬性設(shè)置為false.

Input

返回并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)流

語法為：object.input

說明：inputlen屬性確定被input屬性讀取的字符數(shù)。設(shè)置inputlen為0,則input屬性讀取緩沖區(qū)中全部的內(nèi)容。 Inputmode屬性確定被input讀取的數(shù)據(jù)類型。如果inputmode=cominputmodetext,則input屬性通過一個(gè) variant返回文本數(shù)據(jù)；如果設(shè)置inputmode=cominputmodebinary,則input屬性通過一個(gè)variant返回一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)組。

output

往傳輸緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)流

語法為：object.output[=value]

value是一準(zhǔn)備寫到傳輸緩沖區(qū)的一字符串。

說明：output屬性可以傳輸文本數(shù)據(jù)或二進(jìn)制數(shù)據(jù)

commevent

返回最近的通訊事件或錯(cuò)誤。用此屬性處理在數(shù)據(jù)傳輸過程中的異常事件。

handshaking

設(shè)置并返回硬件握手協(xié)議

語法為：object.handshaking[=value]

value為一整型值

value=0 沒有握手

value=1 (xon/xoff)握手

value=2 (rts/cts)握手

value=3 (xon/xoff和rts/cts兩種皆可)握手

說明:handshaking是指內(nèi)部通訊協(xié)議,通過該協(xié)議,數(shù)據(jù)從硬件端口傳輸?shù)浇邮站彌_區(qū)。握手協(xié)議保證在緩沖區(qū)過載時(shí)數(shù)據(jù)不丟失。

控件事件：

oncomm

無論何時(shí)當(dāng)commevent屬性的值變化時(shí)，就產(chǎn)生oncomm事件。它標(biāo)志發(fā)生了一個(gè)通訊事件或一個(gè)錯(cuò)誤。Commevent屬性包括實(shí)際錯(cuò)誤或產(chǎn)生oncomm事件的編碼。但是，當(dāng)rthreshold或sthreshold屬性被設(shè)置為0時(shí)，則會(huì)分別使comevreceive和 comevsend事件無效。

3．單片機(jī)和PC機(jī)的連機(jī)串行通訊

經(jīng)過此過程將單片機(jī)和PC機(jī)進(jìn)行連機(jī)通信控制，真正實(shí)現(xiàn)PC機(jī)的高級(jí)編程控制單片機(jī)。在通訊中，我用的是串行通信。用串行通訊的好處是簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)。接口是RS232C接口。但是由于RS232C或其他的串行通信接口都不能滿足TTL電平的傳輸要求，所以要在這種接口中加個(gè)電平轉(zhuǎn)換裝置。這里采用的是Max公司的Max232電平轉(zhuǎn)換芯片。

系統(tǒng)的上位機(jī)由一臺(tái)（PC586）微機(jī)構(gòu)成，高級(jí)語言采用VISUAL BASIC編程。通過VB的編程設(shè)計(jì)，很容易的作出了十分直觀的界面。在界面上，有“溫度計(jì)”顯示當(dāng)前控制現(xiàn)場(chǎng)的溫度，同時(shí)還有“數(shù)碼”配合顯示溫度；界面上的予置按鈕可以設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)的控制溫度值；為了安全，在控制界面上做出了上下限溫度控制裝置，超過規(guī)定的范圍將進(jìn)行提示、報(bào)警，并且系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)爐溫，處于安全范圍。如果1分鐘內(nèi)不能解決問題，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉。而且，如果要改變爐子的溫度，通過計(jì)算機(jī)予置數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)，不用改變單片機(jī)的固化的程序。因此，當(dāng)控制對(duì)象的工藝條件改變時(shí)，在PC機(jī)的作用下，很容易就能夠滿足控制條件，從而實(shí)現(xiàn)了控制的優(yōu)化。

本系統(tǒng)CPU采用ATMel89C51芯片，89C51自帶2K閃存，用起來很方便;89C51與所有的51系統(tǒng)都兼容，性能好，價(jià)格也比較低廉。 89C51利用自身的串行口接收來自PC機(jī)的予置串行數(shù)據(jù)，然后從并口輸出到數(shù)據(jù)鎖存器74LS373，最后把鎖存的數(shù)據(jù)送到D/A轉(zhuǎn)換接口芯片 DAC0832，變成模擬信號(hào)，送到溫度控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)接收到來自D/A的模擬信號(hào)，并把它變成脈沖的形式去出發(fā)雙向可控硅，通過改變雙向可控硅的導(dǎo)通角的大小，從而改變了加熱裝置中電流的大小。根據(jù)Q=I2Rt可知，改變了熱量，也就改變了溫度。同時(shí)，通過溫度傳感器的作用，從現(xiàn)場(chǎng)采集回來現(xiàn)場(chǎng)的溫度，經(jīng)過采樣保持、數(shù)據(jù)鎖存、D/A變換之后，送到89C51中,和預(yù)置的數(shù)據(jù)比較分析，得出誤差數(shù)據(jù)。通過誤差數(shù)據(jù)去調(diào)整 89C51的輸出，經(jīng)過一系列的變換之后，從而改變現(xiàn)場(chǎng)的溫度，提高控制的精度。另外，單片機(jī)系統(tǒng)通過串行口把現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)送到PC機(jī)上，在控制界面上顯示出來。

3.1 PC機(jī)部分

VB通信控件設(shè)計(jì)軟件如下：

Global comm._time as integer ；定義全局變量

Global data(1000) As Integer

Global Receive(1000) As Integer ；串行數(shù)據(jù)接收、發(fā)送

Private Sub Form_load( )

Comm1.Comport=1

Comm1.Settings=”9600,N,8,1”

Comm1.Inputlen=0

Comm1.Inbuffersize=256

Comm1.Outbuffersize=256

Comm1.Portopen=ture

Comm1.Sthreshold=1

Comm1.Rthreshold=1

End Sub

Public Sub send-data( ) ；（數(shù)據(jù)發(fā)送程序）

For i=0 to n

Comm1.output=Chr(data(i))

Next I

End Sub

Public Sub Comm1_oncomm( ) ；（接收程序）

Select Case Comm1.CommEvent

Case comEvreceive

Receive(comm._time)=Asc(Comm1.Input)

Comm_time=Comm_time+1

End Select

End Sub

(還有許多程序，由于篇幅限制，其他的程序清單略)

三、結(jié)束語

本系統(tǒng)成功開發(fā)之后，使用效果良好。如果控制對(duì)象有多個(gè)，可以構(gòu)成集散系統(tǒng)。當(dāng)然，由于水平有限肯定存在許多不足，還請(qǐng)各位讀者給予指正。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳成賓編著. VB⒌0實(shí)用編程指南.電子科技大學(xué)出版社.1998.3.