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冻甫糜
5 years ago
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1 基于 Visual C++.NET 的照度信号串口通信栗兆剑高岳白力 ( 北京理工大学信息科学技术学院光电工程系, 北京 ) 摘要 : 本文以 PC 机与单片机串口通信实现数据采集为背景, 介绍了在 VC++.NET 环境下串口通信的实现以及上位 PC 机与下位单片机串行通信协议以及数据块的发送与接受过程, 同时给出了部分程序代码关键词 :visual c++.net 串口通信照度中图分类号 :TP368 Serial Communication Of Illumination Based on Visual C++.NET Li Zhaojian Gao yue Bai Li (Department of Photo-electronic Engineering, School of Information Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing ,China) Abstract:The article is based on data acquisition with the serial communication between single chip and PC. In this article the realization of serial communication in Visual C++.NET is introduced. The protocols of serial communication between personal computer and single chip of a data acquisition system are present,and the processes of send and receive of data frame are also introduced. At the same time some codes are given. Keyword:visual c++.net ; serial communication;illumination 1 引言在实际的数据采集系统中, 常常采用 PC 机作为系统的上位机, 控制整个采集过程, 完成命令的发送接受和数据的存储处理 ; 而下位机是以单片机为核心的现场数据采集装置, 完成现场数据的采集和上传上下位机之间通过 RS232 总线连接实现数据和命令的传送与接受 [1] 本文就在上述二级系统的基础上探讨如何实现光电成像器件测试系统中照度的实时采集上位机中采用正作为微软核心战略的 Visual C++.NET 为开发环境, 通过 Visual C++.NET 中的 MSComm 控件实现通信编程 ; 下位机则采用了可以直接控制硬件的简单有效的 C51 汇编语言 2 硬件系统测试系统中的光照度采集部分的原理图如图 1 所示, 输入的光通量通过光电倍增管后转换为与入射光成比例的电信号经照度计采集 A/D 转换处理后将数据传送到单片机 /PC 机串口通信模块, 如果模块此时有来自计算机下达的采集数据的命令, 采集到的数据就经过串口传送到计算机, 在计算机上进行数据还原, 整理和显示微机串口通常采用 RS232 电平, 而单片机串口是 TTL 电平, 二者不兼容所以, 接口必须做电平转换处理在此,, 采用的是 MAXIM 公司的 MAX232 [1] 系统中的单片机和 PC 机串口通信模块的光照度输入照度计通信模块 A/D 采样单片机 RS232 PC 处理系统显示 C1 C2 TXD 8031 RXD V C5 VCC C3 16 V CC CA1 1+ V+ 2 A1 V- 6 C 1- CA1 2+ C 2- T 1in T 2in R 1out R 2out T 2out 7 MAX T 1out 13 R 1in 8 R 2in GND 15 C4 PC RD RS232 TD 图 1 系统原理图图 2 串口通信模块原理图

2 原理图如图 2 所示 8031 单片机 TXD 连接到 MAX232 的 T1in 端, 用于发送数据, 经 MAX232 的 T1out 连接到 PC 机中 RS232 的 RD ;8031 单片机 RXD 连接到 MAX232 的 R1out 端, 用于接收数据, 接收经过 MAX232 的 R1in 从 PC 机中 RS232 的 TD 传送过来的数据 3 串行通信程序设计串行通信模块的程序设计包括两方面, 一方面是以 8031 单片机为核心的通信程序, 另一方面为 PC 机的通信程序在编写程序之前, 制定其双方通信协议是十分重要的, 否则将无法保证通信数据的可靠性, 从而失去通信的意义 [2,3] 现约定其通信协议如下: 1) 串行通信波特率为 1200bps; 2) 帧格式为一位起始位, 八位数据位, 一位停止位 ; 3) 无奇偶校验位 ; 4) 通信可以有中断传送方式和查询方式在这里采用中断方式通信 ; 5) 联络方式为 PC 机主动联络 8031 单片机 ; 6)PC 机采用 COM1 通信 3.1 单片机通信程序设计在光电成像器件性能测试系统中, 照度计的测量范围为 10-6 lx-10 1 lx, 有效数字为 4 位, 所以在发送数据时采用每帧数据由三个字节组成, 第一个字节为数据指数部分, 高四位为 0, 低四位中的第四位表示指数符号,0 表示正数,1 表示负数 ; 其余三位表示指数的数值部分后续两个字节为数据底数部分, 采用压缩的 BCD 码编码方式, 高位在前, 低位在后, 即一个字节表示两位十进制数, 则两个字节表示四位十进制数在使用单片机的串行口之前应对其初始化 ; 其串口通信采用中断方式, 在中断服务程序中接受命令发送数据串口初始化 : SETB EA // 开中断 SETB ES // 允许串口中断 SETB PS // 串口中断为最高优先级 MOV TMOD, #26H // 工作在方式 2 下 MOV TH1, #0F3H // 设置波特率为 1200bps MOV TL1, #0F3H SETB TR1 // 启动定时器 1 MOV SCON, #70H // 串口工作在方式 1 下, 允许接受 MOV PCON, #00H // 令 SMOD=0 CLR TI // 清 TI CLR RI // 清 RI 中断服务程序当串口缓冲区有数据时, 触发串口中断, 进入中断服务程序, 接受到上位机发送来的命令后, 判断是否为正确的命令 :MOV A, SBUF XRL A, #3FH // 判断是否为? 如果命令正确, 便依次发送存放在三个地址的三个字节, 即一个数据帧 : MOV A, 60H // 数据的指数部分 MOV SBUF, A MOV A, 61H // 数据的底数的低位字节

3 MOV SBUF, A MOV A, 62H MOV SBUF, A // 数据的高位部分 3.2 PC 机通信程序设计为了配合微软的 Microsoft.NET 架构以及在其框架上的革命性软件开发计划, 作为微软 Visual Studio.NET 家族中主力的 VC++.NET 对集成开发环境做出了重大的调整和改进, 它的开发界面大体由以下几部分组成 : 代码编辑区服务器浏览器工具箱资源浏览器类浏览器属性窗口解决方案浏览器和动态帮助区等这些工具协同工作帮助我们更清楚的查看源代码更方便的创建程序框架更全面的掌握程序资源更容易的插入程序组件利用 Microsoft Communications Control( 简称 MSComm) 比较采用 WindowsAPI 通信函数和 vc 标准通信函数而言, 只需对串口进行简单地设置即可, 程序实现非常简单, 结构清晰在 Vc++.NET 环境下使用 MSComm 串行通信控件的主要步骤和在 VC++6.0 VB 等其他编程环境下的步骤基本相同, 下面简单介绍在实际数据采集过程中使用它的方法 : 1) 加入串口通信控件在 VC++.NET 中, 如果在程序库中没有 VS.NET 自带的串口通信控件可以用以下步骤添加首先把鼠标移到对话框的控件工具箱上点右键, 并选择自定义工具箱, 弹出定制工具箱对话框, 如图 3 所示 : 图 3 串口通讯控件的添加一般的 VC++.NET 中是没有串口控件的, 所以我们要手动添加选择浏览, 然后选 MSComm32.OCX 文件这样就把 Microsoft Communications Control 控件添加到工具箱中了再从工具箱中把拖到本文程序所定义的对话框中结果在项目中就自动添加了类 CMSComm 及相应文件 :Mscomm.h 和 Mscomm.cpp 给串口控件添加对应的类成员控件变量 m_comm, 这样就可以使用串口控件了 [4] 2) 对串口控件初始化在对话框的 OnInitDialog 函数中添加初始化代码 :

4 m_comm.setcommport(1); // 选择 COM1 m_comm.setsettings("1200,n,8,1"); // 波特率 1200, 无校验,8 个数据位,1 个停止位 m_comm.setinputmode(1); //1: 表示以二进制方式读取数据 m_comm.setrthreshold(3); // 参数 3 表示每当串口接收缓冲区中有多于或等于 3 个字符时将引发一个接收数据的 OnComm 事件 m_comm.setinputlen(0); // 当前接收区数据长度为 0 m_comm.getinput(); // 清除残留数据 SetRThreshold 函数中的参数选择 3 是由于下位机发送的每帧数据由三个字节组成, 这样当串口接受缓冲区出现三个字符 ( 字节 ) 时才触发 OnComm 事件, 进行数据接受处理通信控件的事件驱动方式工作原理类似于中断方式, 当有通信事件发生时, 如发送接收数据, 就会触发 OnComm 事件在 OnComm 事件的处理函数中调用 GetCommEvent() 函数, 由该函数的返回值即可确定是什么类型的事件, 并由此做出相应的处理串口初始化源程序代码如下 : 发送采集命令 : m_comm.setoutput(colevariant("?"));// 发送采集命令? 接收还原测量数据程序段 : oncomm() { if(m_comm.getcommevent()==2) // 事件 2 表示 : 接收缓冲区内有字符 { variant_inp = m_comm.getinput(); // 读缓冲区 safearray_inp = variant_inp; //VARIANT 型变量转换为 ColeSafeArray 型变量 len=safearray_inp.getonedimsize(); // 有效数据长度 for(k=0;k<len;k++) safearray_inp.getelement(&k,bcddata+k);// 转换为 BYTE 型数组 Data_low=BCDdata[1]-(BCDdata[1]/16)*6; // 低字节 BCD 码还原为十进制数值 Data_high=BCDdata[2]-(BCDdata[2]/16)*6; // 高字节 BCD 码还原为十进制数值 Data_Base=Data_high*100+Data_low; // 数据底数部分 if (BCDdata[0]>7) Exp =264-BCDdata[0]; // 指数为 -7~-1 else Exp=BCDdata[0]; // 指数为 0~7 Data=Data_Base*pow(10,Exp)/10; // 照度值 } } 4 结论本文通过对串口通信机理的分析, 利用在 VC++.NET 环境下的通信控件 MSCOMM 编写上位机通信程序, 利用 C51 汇编语言编写下位机通信程序, 通过 RS232 总线实现了单片机和 PC 机的通信, 从而完成了数据的实时采集传输处理该部分程序已成功应用在光电成像器件性能测试系统中的照度采集部分, 而且对 VC++.NET 环境下实现串口通信有很好的借鉴作用

5 参考文献 : 1 王志宏. 单片机与 PC 机的串口通讯. 现代电子技术,2003(1): 李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术. 北京 : 航天航空大学出版社, 王晓东, 刘春红. 单片机和计算机的串口通信. 应用科技,2003(1): 黄承安.Visual C++.NET 经典开发案例. 北京 : 中国铁道出版社,2003 作者简介 : 栗兆剑 :1982 年 8 月 3 日出生, 男, 回族, 山东聊城人,2001 级硕士研究生, 研究领域 : 微光成像系统检测光电图象处理. 作者联系方式 : 通讯地址 : 北京理工大学光电工程系 2001 研邮编 : 电话 : ( 宿舍 ); ( 手机 ) simmus@bit.edu.cn About the author : Li Zhaojian(1982--).Male, Graduate student of 2001 in the Department of Photo-electronic Engineering of Beijing Institute of Technology, mainly research in area of low-light-level imaging system measurement, photo-electronic image processing. Address: 2001 YAN, Department of Photo-electronic Engineering, Beijing Institute of Technology Code: Tel: ; simmus@bit.edu.cn

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DPJJX1.DOC 8051 111 2K 1 2 3 ' ' 1 CPU RAM ROM / A/D D/A PC CPU 40 68 10 20 8 51 PIII 8051 2 MCS51 8051 8031 89C51 8051 8031 89C51? MCS51 INTEL INTEL 8031 8051 8751 8032 8052 8752 8051 8051 8051 MCS51 8031 8031