基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) （上位機(jī)）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

石毅壯

（赤峰市農(nóng)牧業(yè)機(jī)械化研究推廣中心，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

在控制領(lǐng)域中，溫度的檢測(cè)與控制占有很重要的地位，溫度監(jiān)控在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。本文實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由VB 編程實(shí)現(xiàn)。通過RS-232 串口通信，上位機(jī)接收下位機(jī)在線采集的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)根據(jù)溫度設(shè)定值，計(jì)算控制參數(shù)，并傳遞給下位機(jī)進(jìn)行溫度控制。串口通信采用mscomm32控件實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單方便。溫度曲線的實(shí)時(shí)顯示包括數(shù)字顯示和曲線顯示兩部分，不僅顯示當(dāng)前溫度采樣值，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)曲線，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

溫度監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)采集檢測(cè)的溫度為本上位機(jī)提供了數(shù)據(jù)，VB 軟件編程實(shí)現(xiàn)的人機(jī)對(duì)話界面將實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的顯示、調(diào)節(jié)、趨勢(shì)圖、等處理功能，建立一個(gè)易于使用、易于管理的人機(jī)交互界面。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上位機(jī)設(shè)計(jì)的目的是對(duì)下位機(jī)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。VB 軟件編程實(shí)現(xiàn)的人機(jī)對(duì)話界面主要包括以下功能：

1）與溫度控制系統(tǒng)下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2）實(shí)現(xiàn)溫度信息的顯示、調(diào)節(jié)、趨勢(shì)圖等處理功能。

VB 軟件編程實(shí)現(xiàn)的人機(jī)對(duì)話界面總體框圖如圖1所示。

圖1 人機(jī)對(duì)話界面總體框圖

上位機(jī)的主界面采用MDI菜單形式設(shè)計(jì)，通過下拉菜單，可以進(jìn)行系統(tǒng)功能即與下位機(jī)進(jìn)行串行通信，將接收到的溫度信息進(jìn)行顯示、調(diào)節(jié)、刪除、趨勢(shì)圖表等操作。VB軟件編程實(shí)現(xiàn)的人機(jī)對(duì)話界面運(yùn)行在PC 上，開發(fā)平臺(tái)采用Microsoft Visual Basic6.0軟件來實(shí)現(xiàn)操作。

2 系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話界面設(shè)計(jì)

本文采用Microsoft Visual Basic6.0 集成環(huán)境下對(duì)人機(jī)對(duì)話界面的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 主界面的設(shè)計(jì)

為了使設(shè)計(jì)的人機(jī)對(duì)話界面方便、易懂，本文設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)的主界面，在主界面上，基本能把所要實(shí)現(xiàn)的所有系統(tǒng)功能都顯示出來，即在主界面上就可以完成所有的操作。

主界面主要由窗體、菜單欄和實(shí)現(xiàn)具體功能的控件等組成。菜單欄是通過VB 中的菜單編輯器設(shè)計(jì)的，可以通過選擇菜單欄里的下拉菜單，選擇系統(tǒng)的附加小功能；系統(tǒng)的主要功能都是通過窗體中添加的各個(gè)控件來完成的。菜單編輯器包括三個(gè)區(qū)域：菜單屬性設(shè)置區(qū)、菜單編輯區(qū)、菜單列表區(qū)，如圖2所示。

圖2 菜單編輯器“Serial”模塊設(shè)計(jì)

本文的“Serial”模塊主要是完成設(shè)置串口參數(shù)的功能，設(shè)置的串口參數(shù)包括串口通道、波特率、檢驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位和停止位，通過主界面的下拉菜單進(jìn)入“Serial”模塊，進(jìn)入“Serial”后就可以隨時(shí)改變串口通信參數(shù)，簡(jiǎn)單方便。同時(shí)還在“Serial”模塊中加入了串口引腳接線圖，增加了該功能的可讀性。在“Serial”模塊中一共添加了5 個(gè)Label 控件、1 個(gè)Frame 控件、1 個(gè)Command 控件和5 個(gè)Comb控件（復(fù)選框控件，用來選擇要?jiǎng)偢牡膮?shù)）?！癝erial”模塊界面如圖3所示。

圖3“Serial”模塊界面

2.2 建立可執(zhí)行文件

分別完成各項(xiàng)功能之后，為了使應(yīng)用程序能夠脫離開發(fā)環(huán)境而直接在Windows 環(huán)境下運(yùn)行，就必須將應(yīng)用程序編譯成可執(zhí)行文件（.exe 文件）。

編譯方法是：依次選擇“文件”菜單的“生成工程1.exe”命令（這里的“工程1”是工程名），彈出“生成工程”對(duì)話框，選定保存位置，輸入可執(zhí)行文件的名字，單擊“確定”按鈕即可在指定位置建立一個(gè)可執(zhí)行文件。

2.3 部分程序清單

3 系統(tǒng)調(diào)試上位機(jī)與下位機(jī)聯(lián)調(diào)

對(duì)于一個(gè)上下位機(jī)都要采用的系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)試的成功當(dāng)然是一個(gè)不可忽視的部分。只有系統(tǒng)調(diào)試正常，才能完成最終設(shè)計(jì)任務(wù)。上位機(jī)通過編譯、連接找出程序中的錯(cuò)誤，當(dāng)上位機(jī)程序中沒有錯(cuò)誤通過編譯后，就與調(diào)試好的下位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。上、下位機(jī)通過串口線連接起來，使用串口線把下位機(jī)和計(jì)算機(jī)COM1 串口連接起來，下位機(jī)的電路板加上5V 電源，然后運(yùn)行VB 程序。首先單擊上位機(jī)系統(tǒng)的主界面中的聯(lián)接按鈕，當(dāng)界面中的“通訊”指示燈變紅時(shí)，證明上下位機(jī)已經(jīng)聯(lián)接上了，即串口聯(lián)接成功。本文應(yīng)該對(duì)水溫進(jìn)行加熱，但由于水溫加熱速度慢，本文用燈泡代替水，并對(duì)其進(jìn)行溫度監(jiān)控。

當(dāng)上、下位機(jī)聯(lián)接好后，上位機(jī)主界面中的“當(dāng)前溫度”位置就會(huì)顯示出溫度值，“接收數(shù)據(jù)”位置可顯示溫度值和溫度傳感器的序列號(hào)，溫度測(cè)試部分成功。然后我們上位機(jī)主界面設(shè)定一個(gè)溫度值，在“控溫”處打?qū)μ?hào)，如果當(dāng)前溫度低于上位機(jī)設(shè)定的溫度，上位機(jī)就會(huì)控制下位機(jī)對(duì)燈泡進(jìn)行加熱，即打開繼電器，此時(shí)上位機(jī)界面的“開關(guān)狀態(tài)”指示燈變紅，且“溫度曲線”部分顯示上升曲線，這證明控制部分也是成功的。當(dāng)溫度達(dá)到上位機(jī)設(shè)定的溫度值時(shí)，上位機(jī)控制下位機(jī)停止加熱，繼電器停止工作，“開關(guān)狀態(tài)”指示燈也會(huì)變黑。上、下位機(jī)的調(diào)試結(jié)果圖如圖4所示。

圖4 上、下位機(jī)調(diào)試結(jié)果圖

4 結(jié)論

本文主要設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的上位機(jī)，通過VB 軟件進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)了良好的人機(jī)對(duì)話界面，在上位機(jī)的人機(jī)對(duì)話界面上，設(shè)計(jì)了串口通信、溫度顯示、目標(biāo)溫度值設(shè)定、曲線顯示等主要部分，還設(shè)計(jì)了附加小功能模塊、如“Help”模塊和“Sertal”模塊。

本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了上、下位機(jī)聯(lián)調(diào)控制水溫，對(duì)水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和控制，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信，完成溫度信息的上傳與溫度給定值的下傳；采用VB 語言編程對(duì)溫度信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從而完成對(duì)水的溫度的進(jìn)行顯示、調(diào)節(jié)、趨勢(shì)圖等功能，并使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、方便、易操作。上位機(jī)良好的人際對(duì)話界面使操作人員輕易的就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。

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