1． 引言：

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各種控制設(shè)備之間的通信功能越來(lái)越顯得重要。在設(shè)計(jì)的減振控制系統(tǒng)中，控制器（下位機(jī)）采用兩片AT89C52單片機(jī)，分別用于對(duì)左右減振器實(shí)施控制，同時(shí)將測(cè)量的溫度、電流、速度等信號(hào)按一定采樣時(shí)間保存在E2PROM ATC256中。為了能測(cè)試控制器的工作情況，包括初始安裝時(shí)的狀況測(cè)試和讀取歷史記錄并做測(cè)試診斷以及能根據(jù)參數(shù)變化情況進(jìn)行故障診斷，為此，同時(shí)開(kāi)發(fā)了通信系統(tǒng)，上位機(jī)采用便攜式PC機(jī)，上、下位機(jī)之間通過(guò)MAX485芯片實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。

2． 通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)是，控制器的外圍一改傳統(tǒng)的并行擴(kuò)展，而采用新型串行芯片進(jìn)行串行總線擴(kuò)展。與傳統(tǒng)的并行擴(kuò)展相比，具有體積小、性能價(jià)格比高、工作可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)器ATC256、通信芯片MAX485均是I2C總線器件。單片機(jī)AT89C52的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD和串行數(shù)據(jù)接受端 RXD分別與MAX485驅(qū)動(dòng)器輸入端DI和驅(qū)動(dòng)器輸出端D0，接受器輸出使能端RE接地，驅(qū)動(dòng)器輸出使能端DE接單片機(jī)的T1端（P3.5腳）。存儲(chǔ)器 ATC256的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時(shí)鐘線SCL分別AT89C52的P3.7和P3.6相連，具體硬件電路框圖如圖1所示：

3.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)—ATC256①

測(cè)得的溫度、電流和速度等信號(hào)需實(shí)時(shí)保存，以便根據(jù)參數(shù)變化情況進(jìn)行故障診斷和對(duì)加速度變化情況進(jìn)行分析等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器采用美國(guó)ATMEL公司推出的串行E2PROM——24C256。24C256遵從I2C總線協(xié)議，通過(guò)數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SLA兩根線直接與單片機(jī)相連，不需要其它器件和外圍電路。它具有256Kbit的位存儲(chǔ)容量，按8位一個(gè)字節(jié)的方式可提供32K字節(jié)的存儲(chǔ)空間。對(duì)ATC256的讀寫操作完全符合I2C總線的數(shù)據(jù)傳送，傳送的每一幀數(shù)據(jù)為一個(gè)字節(jié)，要求每傳送一個(gè)字節(jié)后，對(duì)方回應(yīng)一個(gè)應(yīng)答位。發(fā)送時(shí)先放送數(shù)據(jù)最高位，每次傳送開(kāi)始有起始信號(hào)，結(jié)束時(shí)有停止信號(hào)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)ATC256的寫操作采用字節(jié)寫，讀操作采用順序讀的方式。根據(jù)系統(tǒng)要求，每到一分鐘就向ATC256中寫入1條記錄（包括三個(gè)溫度、電流、速度等 5個(gè)數(shù)據(jù)），上位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)上位機(jī)的讀取指令讀取任意條記錄。

對(duì)ATC256的讀/寫程序流程如圖2所示：

圖2 字節(jié)寫（左），連續(xù)讀（右）程序流程             

4．串行數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)

4．1通信協(xié)議

本系統(tǒng)串行通信采用異步通信方式。協(xié)議如下：

1． 一幀數(shù)據(jù)由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位、1位停止位共10位組成。

2． 波特率設(shè)為2400bps。單片機(jī)串行口按方式1工作，波特率由定時(shí)器T1控制，

PC機(jī)串口波特率通過(guò)VB通訊控件的Settings屬性設(shè)置，為保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性，兩者的波特率必須一致。

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4．2下位機(jī)（單片機(jī)）串行通信及程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)可以采用中斷方式或查詢RI（接受中斷標(biāo)志位）或TI（發(fā)送中斷標(biāo)志位）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信②。設(shè)計(jì)采用查詢方式，在定時(shí)器T2中斷子程序中查詢 RI，一旦檢測(cè)到RI=1則轉(zhuǎn)入接受數(shù)據(jù)子程序，在子程序中單片機(jī)讀取從上位機(jī)發(fā)送的通信指令、讀取記錄個(gè)數(shù)等數(shù)據(jù)，經(jīng)校驗(yàn)正確后，即從ATC256存儲(chǔ)器中將歷史記錄數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖如圖3：

圖3單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖

4．3上位機(jī)（PC機(jī)）串行通信及程序設(shè)計(jì)

1．編程方法

上位機(jī)利用Visual Basic 6.0編程。用VB6.0開(kāi)發(fā)串行通信程序有兩種法，一種是利用Windows的API函數(shù)；另一種是采用VB6.0的通信控件MSComm。利用API 函數(shù)編寫串行通信程序較為復(fù)雜，需要掌握大量的通信知識(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面更廣泛，適合于編寫較為復(fù)雜的低層次通信程序。而VB6.0 的MSComm通信控件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)、事件、方法，并通過(guò)控件屬性對(duì)串口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，比較容易地解決了串口通信問(wèn)題。

2．VB6.0的通信控件及通信方式③

MSComm是VB6.0提供的ActiveX控件，使用前需將該控件添加到VB工具欄。MSComm控件具有功能完善的串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接受功能，有兩種處理通信的方式，即事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式，事件驅(qū)動(dòng)方式是利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯(cuò)誤事件，是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法；查詢方式是通過(guò)檢查CommEvent屬性的值來(lái)判斷事件和錯(cuò)誤。

本系統(tǒng)采用事件驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行串口通信設(shè)計(jì)，圖4為上位機(jī)通信界面，設(shè)計(jì)4個(gè)命令按紐，分別為發(fā)送命令、退出、保存、瀏覽數(shù)據(jù)；兩個(gè)文本框，Text2用于輸入需從下位機(jī)讀取的記錄個(gè)數(shù)，Text3用于顯示下位機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)；進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的單片機(jī)和串行通信口的選擇通過(guò)兩組單選按紐完成。在發(fā)送命令按紐的 Click事件中，將通信指令通過(guò)串行口發(fā)送給上位機(jī)，當(dāng)選擇左側(cè)單片機(jī)時(shí)（變量LR(1)=1）,通信指令為“ET”，選擇右側(cè)單片機(jī)時(shí)（變量LR(1)=2），通信指令為 “DT”，數(shù)據(jù)傳送以回車符（十進(jìn)制ASCII碼為13）作為結(jié)束標(biāo)記。

下面是MSComm控件的初始化程序、部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送和接受程序：
MSComm控件的初始化（屬性設(shè)置）程序：
MScomm1.ComPort=1   ；設(shè)置串行端口(com1)
MScomm1.Settings=2400,n,8,1 ；設(shè)置波特率及數(shù)據(jù)幀格式
MScomm1.InputMOde=1 ；數(shù)據(jù)接受按字節(jié)(binary)方式
MScomm1.InbufferSize=4000 ；數(shù)據(jù)接受緩沖區(qū)大小為4000字節(jié)
MScomm1.InputLen=0 ；INPUT讀取緩沖區(qū)的所有內(nèi)容

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數(shù)據(jù)發(fā)送程序：
Private Sub Command1_Click()
Dim outbuf(1 To 6) As Byte
Dim lstr1 As String
Dim hstr2 As String
Dim len1 As Integer
Command1.Enabled = False
len1 = Len(Hex(Val(Text2.Text)))
………
If LR(1) = 1 Then
outbuf(1) = 69       ；對(duì)應(yīng)字符“E”
Else
outbuf(1) = 68       ；對(duì)應(yīng)字符“D”
End If
outbuf(2) = 84           ；對(duì)應(yīng)字符“T”
outbuf(3) = LR(1)
outbuf(4) = stoby(hstr2) 
outbuf(5) = stoby(lstr1)
outbuf(6) = 13
MScomm1.RThreshold = 5 * Val(Text2.Text)
MScomm1.Output = outbuf
End Sub

數(shù)據(jù)接受程序：
Private Sub MScomm1_OnComm() 
Select Case MScomm1.CommEvent
Case comEvReceive
Dim inbuf() As Byte, i%, buf$
      buf = ""
      inbuf = MScomm1.Input
      Rev_num = UBound(inbuf)
      ReDim lnum(0 To Rev_num) As Integer
   For i = 0 To Rev_num
        lnum(i) = inbuf(i)
        buf = buf + Str(inbuf(i)) + "    "
  Next i
Case comEvSend
End Select
End Sub

由于MSComm控件數(shù)據(jù)接受設(shè)計(jì)為按字節(jié)方式，可接發(fā)的數(shù)值范圍為0～255。當(dāng)上位機(jī)讀取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)超過(guò)255（1字節(jié)）時(shí)，為了能讓下位機(jī)正確接受，解決方法是通過(guò)編制的函數(shù)stoby將文本框Text2輸入的記錄個(gè)數(shù)（字符型）轉(zhuǎn)化成字節(jié)型，并分成兩個(gè)字節(jié)送給下位機(jī)。另外，系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)圖表處理、打印等功能的實(shí)現(xiàn)在此不再贅述。

5.結(jié)論

2C總線器件的采用簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，提高了可靠性。本系統(tǒng)已投入使用，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用表明，通信系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。滿足系統(tǒng)要求，每到一分鐘就向 ATC256中寫入1條記錄（5個(gè)數(shù)據(jù)），ATC256可保存12小時(shí)的記錄，下位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)下位機(jī)的讀取指令讀取任意條記錄。

[參考文獻(xiàn)]
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[2]何立民，單片機(jī)高級(jí)教程[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999年.
[3]范逸之 陳立元，Visual Basic 與RS-232串行通信控制[M]，北京：中國(guó)青年出版社，2002年.