石蜡成型机的实时监控

论文导读：串行通信使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，处理的数据电压只有一个准位,因此不容易漏失数据。VisualBasic（VB）是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位具有精简指令集的、超低功耗的混合信号处理器(MixedSignalProcessor)。同时,该监控软件能对多台石蜡成型机同时监控,将这些控制信号发送到单片机。
关键词：石蜡成型机，串行通信，单片机，VisualBasic
 

本系统的目标是:通过相关软件、硬件的设计,实现由主机(上位机)通过单片机(下位机)通讯实现对石蜡车间现场石蜡成型机工作状态的监控。即利用主机的监控软件与单片机进行通信,以实现对石蜡成型机的监控功能。本系统应具备如下功能:

(1) 界面设计清晰,功能齐全，实时准确的显示石蜡成型机所有参数及状态

(2) 上位机与下位机能进行可靠、实时的通信。

(3) 查询历史记录功能

1软硬件的选取及上下位机间通信协议的定义

基于上述目标与功能,要实现本系统,首先要解决以下几个问题:

1.1 上位机与单片机之间通信方式的选取

串行通信使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，处理的数据电压只有一个准位,因此不容易漏失数据。串行通信端口(RS-232)是每部计算机上的必要配备,它不仅实用简单,而且价格便宜。发表论文。因此本系统采用RS-232串行通信方式用于上、下位机间的通信。

1.2 监控软件开发平台的选取

VisualBasic（VB）是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。它简单易学、效率高，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。所以，本系统采用VB作为监控软件平台。

1.3 单片机型号以及芯片的选取

MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位具有精简指令集的、超低功耗的混合信号处理器(Mixed SignalProcessor)。由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。本系统采用MSP430单片机。

1.4 上位机与单片机之间的通信协议

Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。本系统采用Modbus通讯协议进行通讯，采用16位CRC校验以保证数据传输的准确性。

通信参数设置

数据读写

功能码

错误处理

单片机回应数据格式

2系统总体设计模块

根据本系统要实现的功能,可以将系统划分为如图1所示的5个模块。

图1

2.1 实时显示部分

实时显示分为实时数据显示和实时曲线显示。上位机通过读取单片机的数据并运算得出需要的结果显示在界面上，并将这些数据绘制成实时曲线。发表论文。

2.2 仪器地址设置部分

该部分用于设定要访问的仪器地址，以便软件可以对不同仪器进行监控。

2.3 历史记录查询部分

该模块的主要功能是记录成型机连续运行时各个时间段的状态,并提供查询功能,使下一班接班人员知道该成型机在上一班或者更早时间的运行情况。

2.4报警记录查询部分

该模块的主要功能是记录成型机的每个报警值，并提供查询功能。

3主界面设计

用户界面应具备如下的特性:

(1)使用简单:界面简洁明了、操作方便。

(2)具有容错能力:具有错误诊断、修正错误以及出错保护的功能;

(3)系统能够按照用户的希望和需要,提供不同详细程度的系统响应信息,包括反馈信息、提示信息、帮助信息、出错信息等;

(4)在完成特定功能的前提下,使用户界面越简单越好。用户界面应能保证用户正确、可靠地使用系统,保证有关程序和数据的安全性。

本系统界面如图2

图2

4 通信设置

4.1 通信控件MSComm的设置

本系统对控件的具体设置如下:

MSComm1.CommPort=1　　　　　　‘使用COM1作为通信端口

MSComm1.PortOpen=True　　　　　‘打开通信端口

MSComm1.InputMode=comInputModeBinary‘以二进制方式读取数据

MSComm1.Settings=″57600,n,8,1″　‘通信参数设置,波特率57600,不作奇偶校验,8位数据位,1位停止位

对于微机与单片机组成的数据采集处理系统,由于数据的传输多采用十六进制方式,所以将MSComm设置为以二进制方式读取数据。发表论文。

4.2 单片机端口初始化设置

本系统使用com1口进行通讯，由于com1口的管脚为P3.6和P3.7，因此对P3口进行初始化，代码如下：

VoidInit_port(void)

{

//将所有的管脚在初始化的时候设置为输入方式

P3DIR=0；

//将所有的管脚设置为一般I/O口

P3SEL=0;

Return;

}

4.3 com1口初始化设置

VoidInit_UART1(void)

{

//将寄存器的内存清零

U1CTL=0X00;

//数据位为8bit

U1CTL+=CHAR;

//将寄存器的内存清零

U1TCTL=0X00;

//波特率发生器选择SMCLK

U1TCTL+=SSEL1;

//波特率为57600波特/秒

UBR0_1=0X8B;

UBR1_1=0X00;

//调整寄存器

UMCTL_1=0X00;

//设置P3.6为UART1的TXD

P3SEL|=BIT6;

//设置P3.7为UART1的RXD

P3SEL|=BIT7;

//P3.6为输出管脚

P3SEL|=BIT6;

return;

}

5 系统的安全性、可靠性和实时性

5.1 系统的安全性

本系统对所有历史记录文件加密，使得不知道密码的人无权访问和修改，以避免数据被篡改引起历史数据的丢失。

本系统对仪器地址的修改加密，没有权限不能随便修改仪器地址，否则会因监测数据的丢失造成不可避免的经济损失。

5.2 系统的可靠性

5.2.1 通信可靠性

对通信的可靠性检查就需要‘校验’，校验是从数据本身进行检查，它依靠某种数学上约定的形式进行检查，校验的结果是可靠或不可靠，如果可靠就对数据进行处理，如果不可靠，就丢弃重发或者进行修复。本系统上位机和下位机均采用CRC16位冗余校验，使得传递的数据更加准确。

5.2.2 系统可靠性

本系统提供了较完善的出错处理机制及丰富的提示信息,从而提高了系统操作的可靠性。如:输入地址不存在,与仪器通讯失败，输入错误密码等等。

5.3 系统的实时性

在上位机与下位机通信时,系统根据要接收的数据长度定义了不同的超时时限,以保证系统的实时性。

6 总 结

在本系统中,单片机负责采集石蜡成型车间现场的数据,主机通过该系统的监控软件,可以得到单片机采集到的监测信号,在界面上显示出来。同时,该监控软件能对多台石蜡成型机同时监控,将这些控制信号发送到单片机。当单片机接收到这些控制信号之后,能驱动相应的模拟器件,将这些信号在硬件上反映出来并反馈信号给主机,从而在软件界面上显示出模拟状态。本系统已在某石蜡成型车间试运行并得到了很好的评价。

【参考文献】
1王国荣.Visual Basic 6.0实战讲座.北京:人民邮电出版社,1999
2 李玉东,李雷编.Visual Basic 6.0中文版控件大全.北京:电子工业出版社,2000
3 范逸之.Visual Basic与分布式监控系统.北京:清华大学出版社,2002
4 MPS430单片机C语言应用程序设计 电子工业出版社.北京 秦龙 2006
5李朝青.PC机及单片机数据通信技术.北京:北京航空航天大学出版社,2000