VB在單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘要:本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)和PC機(jī)串口通信的溫度監(jiān)控及顯示系統(tǒng)是以AT89S52單片機(jī)為核心控制部件，將VisualBasic 6.0引入單片機(jī)測控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。能夠在PC機(jī)中實(shí)時(shí)顯示溫度并進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞:單片機(jī)VisualBasic 6.0測控實(shí)驗(yàn)

中圖分類號:TP31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0091-02

傳統(tǒng)的單片機(jī)測控系統(tǒng)采用AD轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)，通過按鍵進(jìn)行控制并將結(jié)果顯示在LED顯示器上，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字溫度傳感器DS1820使得溫度數(shù)據(jù)采集更加方便，同時(shí)單片機(jī)通過串口連接PC機(jī)，在PC機(jī)中用VB語言編寫人機(jī)界面，接受單片機(jī)發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并顯示。

1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了一個(gè)水杯升溫電路，利用溫度傳感器測定水杯的初始溫度并通過單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)同步傳輸給PC機(jī)，PC機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷后向控溫電路發(fā)出指令，通過控溫電路對水杯控溫，傳感器又將水溫的變化通過單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)同步傳輸PC機(jī)。PC機(jī)對接受的數(shù)據(jù)分析，將處理數(shù)據(jù)的變化以曲線的形式反映出來，得到水溫隨時(shí)間的變化曲線。解決了目前傳統(tǒng)的單片機(jī)測控實(shí)驗(yàn)中的不足之處如下。

(1)人機(jī)界面不直觀。

(2)程序設(shè)計(jì)復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy。

(3)不利于學(xué)生創(chuàng)造性地開展實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)將該溫度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)及各種功能介紹如下。

系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 單片機(jī)

采用AT89S52，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。[1]

1.2 溫度傳感器

采用DS1820數(shù)字溫度計(jì)，它提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DSl820或從DSl820送出，因此從主機(jī)CPU到DSl820僅需一條線(和地線)DSl820的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。[2]

1.3 升溫電路

選擇可控硅又稱為雙向晶閘管，由單片機(jī)IO輸出的PWM信號控制對水杯加熱。

1.4 串口通信

本系統(tǒng)采用RS232串口通信，串口COM1，波特率9600，數(shù)據(jù)位8。

2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件部分主要包括單片機(jī)和PC機(jī)兩部分。單片機(jī)部分主要是采集水杯的溫度，然后通過串口發(fā)送給PC機(jī)。PC機(jī)部分主要是采用VB作為開發(fā)工具設(shè)計(jì)出一個(gè)控制界面，包括顯示區(qū)，控制區(qū)。

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

單片機(jī)通過對水杯溫度的實(shí)時(shí)采集和顯示程序流程圖如圖2所示。

2.2 PC機(jī)模塊[3]

如圖2所示，在窗體中設(shè)置有MSCOMM 控件Comm 1和Comm 2、文本框控件、圖形框控件、命令按鈕等。其中，文本框用于顯示每次接收的轉(zhuǎn)速值及各種手工輸入的參數(shù)值;圖形框用于顯示轉(zhuǎn)速曲線。在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方面，MSCOMM控件支持以文本和二進(jìn)制格式傳輸數(shù)據(jù)。由于這里通信對象是單片機(jī)，處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)較方便，故采用二進(jìn)制格式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)前，必須將發(fā)送緩沖區(qū)清空(如圖3）。

2.3 PID算法

PID算法控制是本組設(shè)計(jì)系統(tǒng)中最核心的算法思想，利用PID計(jì)算輸出PWM來控制固態(tài)繼電器的通斷。因此，PID控制部分的軟件設(shè)計(jì)尤為重要。PID控制規(guī)律是:，是比例系數(shù)，是積分時(shí)間常數(shù);是微分時(shí)間常數(shù)。寫成遞推形式為:

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

將本系統(tǒng)的溫度傳感器放人一盛有1L水的燒杯中，任意設(shè)定一溫度值，如50℃，對被控對象從初始溫度到恒定設(shè)定溫度一過程每隔10S記錄數(shù)據(jù)，得到的試驗(yàn)結(jié)果(如圖4）。

經(jīng)過反復(fù)的測試，我們的設(shè)計(jì)完全滿足設(shè)計(jì)要求，控制簡便，適用范圍廣，將VB應(yīng)用在單片機(jī)測控實(shí)驗(yàn)，接受并直觀的顯示數(shù)據(jù)，并且在改進(jìn)的基礎(chǔ)上可以使用更廣泛的領(lǐng)域，所用原件都非常廉價(jià)，性價(jià)比高。

4 結(jié)語

單片機(jī)測控實(shí)驗(yàn)涉及面廣、難度較大。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用VB，大大提高了實(shí)時(shí)顯示和交互功能，可以在一些領(lǐng)域中得到應(yīng)用。隨著單片機(jī)測控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，VB在單片機(jī)測控系統(tǒng)中將發(fā)揮更大的作用。

最后，非常感謝學(xué)校給予的信任和幫助，同時(shí)也感謝強(qiáng)寧老師的悉心指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]戴仙金.51單片機(jī)及其C語言程序開發(fā)實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社，2008.

[2]陳志旺，陳志茹，閻巍山，等.51系列單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].電子工業(yè)出版社，2010.

[3]俞磊，等.Visual Basic完全自學(xué)手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.