庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真過程

鄒樹泉

國家新聞出版廣電總局641臺，福建泉州　362000

庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真過程

鄒樹泉

國家新聞出版廣電總局641臺，福建泉州362000

通過軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，可以節(jié)省成本并提高開發(fā)效率。本文介紹了庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)與仿真過程，對用到的各個(gè)軟件進(jìn)行了分析。

溫濕度；單片機(jī)；DDE；組態(tài)王

倉庫的日常管理直接影響到備件的使用壽命和工作的可靠性，其管理的首要問題是要使器件儲存在一個(gè)合適的環(huán)境中。我?guī)旆楷F(xiàn)配備有一臺抽濕機(jī)、一個(gè)電子溫濕度計(jì)。工作人員每天到庫房記錄一次庫房的濕度，當(dāng)濕度大于60%RH時(shí)，手動開啟抽濕機(jī)。待除濕一段時(shí)間后，再手動關(guān)閉抽濕機(jī)。這樣手動操作實(shí)時(shí)性差。本文就是在無硬件的條件下，根據(jù)軟件的仿真，設(shè)計(jì)庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，降低設(shè)計(jì)的成本，減少開發(fā)的周期。下面具體介紹整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真過程。

1　設(shè)計(jì)思想

如圖1所示，采用SHT10溫濕傳感器檢測庫房的溫度和濕度，并把數(shù)據(jù)傳遞給AT89C52單片機(jī)。單片機(jī)通過數(shù)碼管顯示溫度和濕度的值，根據(jù)設(shè)定的濕度上下限值自動開啟和關(guān)閉抽濕機(jī)。同時(shí)單片機(jī)還把溫度、濕度、抽濕機(jī)的狀態(tài)通過串口傳遞給上位機(jī)。上位機(jī)采用VB編寫程序。VB程序既能實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上實(shí)時(shí)的顯示溫濕度值和抽濕機(jī)的狀態(tài)，同時(shí)可以通過VB設(shè)計(jì)的界面輸入濕度的上下限值，并通過串口傳遞給單片機(jī)。組態(tài)軟件“組態(tài)王”具有設(shè)計(jì)簡便、操作簡單、易學(xué)易用的優(yōu)點(diǎn)，可大大縮短開發(fā)上位機(jī)所需時(shí)間，增強(qiáng)界面的功能。因此，可以采用組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)界面和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過串口通信傳遞給VB編寫的界面，而VB與組態(tài)王的通信采用DDE技術(shù)，這樣通過VB程序這個(gè)“中介”，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)中的數(shù)據(jù)與組態(tài)王程序的交換。

2　仿真過程

2.1單片機(jī)的功能仿真

單片機(jī)的仿真需要用到兩個(gè)軟件，分別是Keil、Proteus。Keil軟件提供了豐富的庫函數(shù)，在Keil軟件中可用C語言來編寫單片機(jī)程序，同時(shí)也可以用來燒錄程序到單片機(jī)中；Proteus用來繪制和仿真電路，其最出色的地方就是實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真中與Keil編寫程序的方便結(jié)合。

1）在proteus中繪制監(jiān)控系統(tǒng)電路圖，如圖2所示。

開關(guān)SW1用來切換數(shù)碼管溫度和濕度顯示；發(fā)光二極管D1用來指示抽濕機(jī)的工作狀態(tài)。串口COMPIM P1用來模擬上位機(jī)的串口，本身強(qiáng)合了MAX232的功能，因此在仿真時(shí)不需要加MAX232來轉(zhuǎn)換單片機(jī)與上位機(jī)串口的電平。虛擬終端VIRTUAL TERMIANL可以在仿真時(shí)用來觀察串口和單片機(jī)發(fā)送與接收的數(shù)據(jù)。

2）在KEIL軟件中編寫單片機(jī)程序

設(shè)計(jì)程序時(shí)，先要根據(jù)SHT10溫濕傳感器工作時(shí)序圖，編寫SHT10的測量程序，并存為.h文件，如SHT10.h。再根據(jù)Proteus中繪制的電路圖和電路要實(shí)現(xiàn)的功能編寫主程序，并在主程序中引用SHT10.h頭文件，讀取溫度和濕度值。在KEIL中把AT89C52的晶振頻率設(shè)為11.0592MHz，編譯生成.hex可執(zhí)行文件。

3）Proteus單片機(jī)仿真

在Proteus中，把單片機(jī)的晶振設(shè)為11.0592MHz，程序選擇KEIL編譯生成的.hex文件。通過器件SHT10的加減和選擇按鈕，模擬溫度和濕度的改變，觀察發(fā)光二極管和數(shù)碼管顯示是否正確。

2.2單片機(jī)的通信仿真

1）在KEIL中繼續(xù)編寫單片機(jī)的通信程序，設(shè)置單片機(jī)串口為工作方式1，簡寫為9600-N-8-1，代表波特率是9600，每個(gè)字節(jié)是8位數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)，1位停止位。在Proteus中重新加載編譯過.hex文件，把虛擬終端Virtual Terminal的RXD腳與單片機(jī)P3_1 TXD腳連接，此時(shí)就可以從Virtual Terminal中觀察單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)與數(shù)碼管顯示、抽濕機(jī)的工作狀態(tài)是否一致。

2）在實(shí)際硬件連接過程中，單片機(jī)通過串口線連接到上位機(jī)串口。在無硬件的仿真中，要模擬上位機(jī)的串口已連接，這就要用到虛擬串口軟件，建立一對串口的虛擬連接。在這里采用了Virtual Serial Port Driver 軟件。假設(shè)把COM1和COM2進(jìn)行虛擬連接，即使COM1和COM2是實(shí)際存在的物理端口，已經(jīng)連接了外圍電路，軟件也可以把這些端口虛擬化，不受實(shí)際電路的限制。利用串口調(diào)試助手軟件，把COM1和COM2的通信方式都設(shè)為9600-N-8-1，打開串口，可以驗(yàn)證COM1和COM2是否是一對連接，通信是否正常。

3）在Proteus中把仿真串口COMPIM P1設(shè)置為COM1，通信方式設(shè)為9600-N-8-1。運(yùn)行Proteus進(jìn)行仿真，用串口調(diào)試助手觀察COM2接收數(shù)據(jù)是否與Proteus中Virtual Terminal接收的是否一致。

把Virtual Terminal的RXD腳改為與單片機(jī)的P3_0 RXD腳連接，觀察單片機(jī)接收數(shù)據(jù)情況。

2.3VB程序仿真

利用VB編寫界面，讀取單片機(jī)采集到的溫度、濕度和抽濕機(jī)的狀態(tài)，且能夠通過界面設(shè)置濕度的高限、低限傳遞給單片機(jī)。VB編寫程序中，使用了串口通信組件MSCOmm，由于在前面已設(shè)置COM1和COM2是一對虛擬連接，在VB中應(yīng)使用COM2串口，通信方式定義為9600-N-8-1。

在仿真時(shí)，可以先利用串口調(diào)試助手試驗(yàn)VB編寫的界面能否正確的進(jìn)行發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。待成功后，再和Proteus進(jìn)行聯(lián)調(diào)。單片機(jī)中的數(shù)據(jù)需能正確的顯示在VB界面，VB界面輸入的濕度上下限值，Proteus中Virtual Terminal可以正常接收，并可以根據(jù)上下限值控制抽濕機(jī)的開啟與關(guān)閉。

2.4組態(tài)王與VB的DDE通信連接

AT89C52單片機(jī)與監(jiān)控軟件組態(tài)王之間的通信，可以按照組態(tài)王提供的AT89C52通訊協(xié)議，此時(shí)單片機(jī)的通信程序要嚴(yán)格按照通信協(xié)議來編寫，增加了程序編寫的復(fù)雜性。因此，本系統(tǒng)中采用通用數(shù)據(jù)交換DDE方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與組態(tài)王之間的通信。設(shè)計(jì)時(shí)，先用組態(tài)王制作監(jiān)控系統(tǒng)的畫面，如圖3。再分別在組態(tài)王和VB程序中定義DDE內(nèi)容。其中，組態(tài)王的DDE對話的內(nèi)容是通過3個(gè)標(biāo)識名來約定的：應(yīng)用程序名、主題、項(xiàng)目。VB中的DDE是通過控件的屬性和方法來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)VB擔(dān)任客戶端時(shí)，需要設(shè)置LinkTopic、LinkItem、LinkMode三個(gè)屬性；當(dāng)VB擔(dān)任服務(wù)器端時(shí)，只需設(shè)置LinkTopic、LinkMode屬性。

2.5組態(tài)王與單片機(jī)的聯(lián)合仿真

完成了單片機(jī)作為下位機(jī)從SHT10溫濕傳感器采集數(shù)據(jù)、根據(jù)濕度上下限值控制抽濕機(jī)的開啟與關(guān)閉，單片機(jī)與VB的串口通信，VB與組態(tài)王的DDE通信程序后，就可以進(jìn)行最終的組態(tài)王與單片機(jī)的聯(lián)合仿真，檢驗(yàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。先運(yùn)行Proteus文件，再運(yùn)行組態(tài)王畫面，最后運(yùn)行VB生成的程序。在組態(tài)王中可以正確顯示溫濕度值，輸入濕度的上下限值，單片機(jī)可以按照上下限值開啟關(guān)閉抽濕機(jī)，這樣便完成了整個(gè)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。

通過軟件的仿真，驗(yàn)證了編寫程序和設(shè)計(jì)的正確性，降低了開發(fā)的成本和開發(fā)的周期。以上是本人在設(shè)計(jì)庫房監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)一些實(shí)踐總結(jié)，有不當(dāng)之處懇請指正。

［1］徐愛鈞.單片機(jī)高級語言C51 Windows環(huán)境編程與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2001.

［2］北京亞控科技發(fā)展有限公司.組態(tài)王KingView6.5中文手冊［Z］，2003.

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1674-6708（2016）166-0164-02

鄒樹泉，國家新聞出版廣電總局641臺。