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基于STC89C51单片机的数字电压表设计
摘要:本文设计了基于PC通信的数字电压表,该表既可以完成测量数据的传递,又可借助PC进行测量数据的处理。所以,这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的优点,这使得它的开发和应用都具有良好的前景。
Abstract:
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引言

数字电压表的设计和开发已有很多类型和款式,传统的数字电压表有自己的特点,它们适合在现场做手工测量,而要完成远程测量并对测量的数据做进一步处理,运用传统的数字电压表是无法完成的。为此,本文设计了基于PC通信的数字电压表,该表既可以完成测量数据的传递,又可借助PC进行测量数据的处理。所以,这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的优点,这使得它的开发和应用都具有良好的前景。

1 系统构成

本系统主要由硬件和软件两部分构成,硬件主要包括数据采集电路,单片机最小数据采集系统,单片机与PC机的接口电路等。软件主要有单片机数据采集程序,单片机与上位机通信程序,以及上位机数据处理程序。

2 数据采集电路原理

该新型数字电压表测量的电压类型为直流,测量范围为0~5 V,下位机采用的单片机为STC89C51,AD转化采用的是最常见的ADC0809,可通过RS232串行口与PC机进行通信,以传送所测量的直流电压数据。图1所示是该数字电压表的数据采集电路。电路的设计已做到了最小化,即没有用任何附加逻辑器件做接口电路,便可实现单片机对ADC0809转换芯片的操作。图1中的ADC0809是8位的模数转化芯片,片内有8路模拟选通开关以及相应的通道锁存译码电路,转化时间大约为100μs左右。在电路应用中,首先要指定ADC0809的数据通道,当外部电压进入芯片后,STATR信号由高到低,在脉冲的下降沿ADC0809开始转换,同时管脚EOC电平变低,表示转化正在进行,转化完成之后,管脚EOC的电平变高,表示一次转化结束。

3 软件编程

本系统的软件程序主要包括下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC机的串口通信等。单片机可采用C51编程,上位机操作可采用VC++6.0进行可视化编程,这样,在串口调试的时候,就可以借助“串口调试助手”工具,并有效利用这个工具提高,整个系统效率。

3.1 单片机编程

单片机在这个系统中所起的作用是控制ADC0809进行数据转化,并将转化的数据通过串口发送到上位机上。因为单片机做数据处理的能力不是很强,所以,将所采集的数据转化量送到PC机上,再利用PC机强大的数据处理能力来进行处理,最后得出想要的结果。因为ADC0809的CLOCK需要外接时钟信号(一般接500 kHz),这个时钟信号频率可以用标准的振荡电路产生,也可以用单片机自带的TO或T1口产生。为了设计的最小化,本设计采用的是自带的TO口来提供时钟信号。其程序如下:

3.2 上位机编程

上位机采用VC++6.0实现可视化界面及与下位机的通信功能。VC++是基于Windows操作系统的编程语言工具,可采用API函数来直接实现与下位机的通信,但是这种方法要涉及到很多低层设置,所以,本文采用的是Microsoft推出的ActiveX技术来实现串口通信,即应用程序直接使用ActiveX控件提供的接口来访问ActiveX控件。Microsoft Communications Control(以下简称MSComm)是Microsoft公司提供的可在简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。具体来说,它提供了两种处理通信问题的方法:一是事件驱动(Event2driven)方法,二是查询方法。本设计采用的是查询方法,这种方法适合于较小的应用程序。在这种情况下,每当应用程序执行完某一串行口操作后,将不断检查MSComm控件的CommEvent属性,以便检查执行结果或者检查某一事件是否发生。如果应用程序较小而且是自成一体,这种方法可能更可取。故对本设计更为可取。MSComm控件有许多重要的属性,其中首要的几个如表1所列。

在对上位机编程时,应首先创建一个基于对话框的应用程序,然后插入MSComm控件,可在对话框资源上放一个编辑框(IDC_EDIT_RECEIVE)显示电压值,再放两个按钮控件[开始测量IDC_TEST)和停止测量(ID_STOP)。然后再做对话框模板,鼠标点击右键,选择Classwizard,增加成员变量,将IDC_MSCOMMl关联成员变量m_mscomm设定为CMSComm控件类型,但IDC_EDIT_RECEIVE关联成员变量m_receive不是控件类型,是数值类型(float)。之后分别对两个按钮和MSComm控件添加消息响应函数,这可在Classwizard下自动添加。

添加代码时,要首先设置MSComm控件的属性,这可以在OnInitDialog函数中添加。本文采用的是COMl口,波特率为9600,无奇偶校验位,8位数据位,l位停止位,用二进制方式收发数据。在开始测量按钮的OnTest()函数下添加SetTimer(1,500,NULL);开启定时器每500 ms触发一次定时器事件,并在停止测量按钮OnStop ()函数下添加KillTimer(1);按钮的作用是停止定时器事件。接着是添加WM_TIMER消息。可在OnTimer(UINT nIDEvent)上添加CByteArray bytoutArr;bytoutArr.Add(0xfd);m_mscomm.SetOutput(COleVariant(bytoutArr));(采用二进制方式发送数据0xfd,500ms发送一次,下位机只有在接收到0xfd后才会将转化的数据传回来,这也相当于一个简单的通信协议。

数据的接收处理(也是本文的重点)可通过在MSComm控件的消息响应函数中采用查询方式检查接收事件是否发生来完成。具体代码如下:

void CCTestVotDlg::OnOnCommMscomml ()
{VARIANT variant_inp;
COleSafeArray safearray_inp;
LONGlen,k;
BYTE rxdata[1024];//设置字节数组
CString strtemp;
if(m_mscomm.GetCommEvent 0==2)//事件值为2 表示接收到数据
{variant_inp=m_mscomm.GetInput 0;//读缓冲区
safearray_inp=variant_inp;
len=safearray_inp.GetOneDimSize ();//得到有效的数据长度
for(k=0;k safearray_inp.GetElement(&k,rxdata+k);//转化成BYTE型数组
m_receive=rxdata[0];//将接收到的值赋予
float变量m_receive=m_receive/255;//接收到的数据为(0,255)之间的整数值
m_receive=m_receive*5;//这三步就得到0到5V的电压值
m_receive=setprecision(m_receive,3)//这个函数的作用是保留小数点后三位
}
UpdateData(FALSE);//更新编辑框,将数值显示在编辑框中
}


4 结束语

上述实施方案可在实践中很好地实现整个样机的功能,实际使用证明,该仪器的各项指标都能达到预期效果。本文对使用MSComm串行通信的方法做了着重的分析,同时分析了ActiveX技术的强大功能、充分的灵活性和易用性,具有一定的实践意义。

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