基于VB的溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

喻皓軒 成都市鐵路中學(xué)校 2019屆2班

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在現(xiàn)代化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，我們經(jīng)常需要實(shí)時(shí)獲取各種數(shù)據(jù)，目前在很多生成場(chǎng)景下，檢測(cè)的數(shù)據(jù)靠人工記錄，分析評(píng)價(jià)。有些企業(yè)雖然采用了自動(dòng)化的監(jiān)控設(shè)備，但是這些設(shè)備是獨(dú)立的，無(wú)法與計(jì)算機(jī)做到很好的數(shù)據(jù)共享。本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用溫度采集系統(tǒng)方案，它的主要功能是將外界環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)通過傳感器進(jìn)行采集，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成為溫度數(shù)值，這些數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)過后，再通過下位單片機(jī)的接口傳輸給上位計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，上位計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)獲取下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，再通過軟件系統(tǒng)顯示出溫度的變化。這樣做能夠做到下位機(jī)系統(tǒng)很好的與上位機(jī)同步共享數(shù)據(jù)。這些溫度數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中。由于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)保存下來的，這些數(shù)據(jù)可以提供給其他軟件或者應(yīng)用行業(yè)進(jìn)行分析。

1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求分析與設(shè)計(jì)

1.1 溫度系統(tǒng)的需求

對(duì)于本系統(tǒng)來說，系統(tǒng)首先需要準(zhǔn)確的獲得環(huán)境溫度，我們采用溫度傳感器來完成對(duì)溫度的采集，并且溫度信息需要通過傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，這些數(shù)據(jù)要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換傳遞給下位單片機(jī)。溫度數(shù)據(jù)需要傳遞給上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)的獲取溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。這個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)由兩個(gè)部分來組成，一個(gè)是下位機(jī)，一個(gè)是上位機(jī)。上位機(jī)軟件要能夠接收、存儲(chǔ)、顯示溫度信息。

1.2 溫度采集系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

本文中，下位機(jī)負(fù)責(zé)硬件數(shù)據(jù)采集并通過RS232接口發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)接收數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析、顯示、存儲(chǔ)等處理。我們希望能夠獲取實(shí)時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，能對(duì)數(shù)據(jù)加以保存，以便后面做數(shù)據(jù)分析?？紤]到溫度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量不是很大，所以我們采用桌面數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)下位機(jī)采用 AT89C52單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器、RS232通訊模塊、上位機(jī)軟件系統(tǒng)等模塊構(gòu)成，組織結(jié)構(gòu)入下圖所示:

圖1.1 溫度采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文中采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。DS18B20數(shù)字溫度傳感器使用方便廣泛的應(yīng)用于高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。

DS18B20的主要特性有:適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍:3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫；DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一起；溫范圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0.5℃；可編程的分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。本系統(tǒng)為了提高硬件的集成度，采用了DS18B20傳感器作為溫度采集設(shè)備。

下位單片機(jī)采用AT89C52，它是一種低功耗、高性能CMOS，8位微控制器。該控制器內(nèi)部集成了8K可Flash存儲(chǔ)器提供給編程使用，并且與普通80C51系列產(chǎn)品的指令和引腳兼容。片上的Flash存儲(chǔ)器既允許程序系統(tǒng)編程，也適用于常規(guī)編程。目前很多控制系統(tǒng)都采用該型號(hào)的單片機(jī)作為控制芯片。本文中我們采用AT89C52單片作為下位機(jī)主控芯片來實(shí)現(xiàn)一種靈活性高且廉價(jià)的溫度采集檢測(cè)方案。

AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)響亮2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89C52可降至0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價(jià)的方案。故此本文選用AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片。

單片機(jī)和上位通訊的方案我們采用RS-232B標(biāo)準(zhǔn)。RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。

上位機(jī)軟件我們采用微軟WINODWS7 作為操作系統(tǒng)，利用VB6.0作為開發(fā)工具為溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)專門的基于WINDOWS窗體的上位機(jī)軟件系統(tǒng)。

2 溫度檢測(cè)系統(tǒng)中用到的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 串口通訊技術(shù)

本文采用通過RS232串口將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的信息傳遞方案。RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，它具有傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，造價(jià)低等特點(diǎn)，本系考慮到溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，所以采用RS232串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)采用9600的波特率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.1.1 Timer定時(shí)器控件

為了實(shí)現(xiàn)固定間隔時(shí)間監(jiān)測(cè)溫度，本文通過使用Timer定時(shí)控件實(shí)現(xiàn)定時(shí)，可以通過輸入設(shè)定需要的時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，之后系統(tǒng)會(huì)在每個(gè)時(shí)間間隔記錄下該時(shí)刻溫度，周期性的自動(dòng)完成操作。

2.1.2 串口通訊控件

我們高中生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)函數(shù)時(shí)要注意知識(shí)主要分四個(gè)階段.首先，第一個(gè)階段是在課堂，我們?cè)诮處煹囊龑?dǎo)和指導(dǎo)下已經(jīng)接受了初步的函數(shù)知識(shí)，從課本中獲得并掌握了一些簡(jiǎn)單函數(shù)的表示法、性質(zhì)、圖象，這是基本的學(xué)習(xí)內(nèi)容；其次，是函數(shù)學(xué)習(xí)的第二個(gè)階段，要涉及函數(shù)知識(shí)的再認(rèn)識(shí)，就是在課下對(duì)函數(shù)知識(shí)進(jìn)行理解和深化，嚴(yán)格按照教師的教學(xué)對(duì)函數(shù)的課后習(xí)題分析和探究，從解答過程中完成對(duì)函數(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解.第三個(gè)階段就是對(duì)函數(shù)及其應(yīng)用研究的深化和提高，不斷地總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和做題筆記，從數(shù)學(xué)規(guī)律中發(fā)現(xiàn)函數(shù)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心和提高對(duì)數(shù)學(xué)函數(shù)知識(shí)的運(yùn)用能力.

該系統(tǒng)用串口通訊控件MSComm來進(jìn)行接收數(shù)據(jù)處理的功能?？丶ㄟ^串行端口來接收、傳輸數(shù)據(jù)，為整個(gè)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供串行口通信功能。

MSComm控件在串口編程時(shí)非常方便，程序員不必去花時(shí)間去了解較為復(fù)雜的API函數(shù)，而且在VC、VB、Delphi等語(yǔ)言中均可使用。Microsoft Communications Control（以下簡(jiǎn)稱MSComm）是Microsoft公司提供的簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，它為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便方法。具體的來說，它提供了兩種處理通信問題的方法:一是事件驅(qū)動(dòng)(Event－driven)方法，一是查詢法。

事件驅(qū)動(dòng)通訊是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時(shí)需要得到通知，例如，在串口接收緩沖區(qū)中有字符，或者 Carrier Detect (CD) 或 Request To Send (RTS) 線上一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)。在這些情況下，可以利用 MSComm 控件的 OnComm 事件捕獲并處理這些通訊事件。OnComm 事件還可以檢查和處理通訊錯(cuò)誤。所有通訊事件和通訊錯(cuò)誤的列表，參閱 CommEvent 屬性。在編程過程中，就可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己的處理代碼。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。每個(gè)MSComm 控件對(duì)應(yīng)著一個(gè)串行端口。如果應(yīng)用程序需要訪問多個(gè)串行端口，必須使用多個(gè) MSComm 控件。

輪詢方式，在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，可以通過檢查CommEvent屬性的值來查詢 事件和錯(cuò)誤。如果應(yīng)用程序較小，并且是自保持的，這種方法可能是更可取的。

本系統(tǒng)使用了事件驅(qū)動(dòng)模式，使得程序更加簡(jiǎn)潔有效。

2.2 ADO數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

ADO 是微軟數(shù)據(jù)庫(kù)程序開發(fā)的一種編程接口,使用它使得編程更加簡(jiǎn)單,具有高程度的靈活性 , 存取速度快。ADO建立在COM組建模型基礎(chǔ)上 ，提供了編程語(yǔ)言可利用的對(duì)象。

主要的對(duì)象有:

(1)Connection :該對(duì)象用于連接數(shù)據(jù)庫(kù),它可以方便的處理一些命令和事務(wù) 。

(3)Recordset :該對(duì)象用于處理數(shù)據(jù)的記錄集合。 包括獲取和修改數(shù)據(jù)。

(4)Field :本對(duì)象用于表示記錄集中的字段信息 ,包括 列值和其他信息 。

在ADO 技術(shù)方案下，連接數(shù)據(jù)庫(kù)既可以用控件方式, 也可以用代碼編寫實(shí)現(xiàn)連接。本文采用了比較靈活的 ADO 代碼 編程方法實(shí)現(xiàn)。

打開數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)開啟代碼舉例 :

// 打開數(shù)據(jù)庫(kù)

Set myDB =DBEngine.OpenDatabase(App . Path +″wendu.mdb″)

/ /打開一個(gè)表的 RecordSet

Set myRS = myDB.OpenRecordset (″ DataRecord″,dbOpenDynaset , dbOptimistic) g_blnIsOpenRS = True

3 溫度檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 溫度測(cè)試系統(tǒng)原理

本文通過VB 中的MScomm控件來完成上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊,并采集數(shù)據(jù),通過ADOData控件和datagrid控件來完成采集出的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)并用電子表格的形式顯示,通過日期和時(shí)間的相結(jié)合 ,使查詢歷史數(shù)據(jù)更加便利 ,利用數(shù)據(jù)報(bào)表設(shè)計(jì)器打印出表格 ,從而實(shí)現(xiàn)基于 VB 的溫度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

程序邏輯功能設(shè)計(jì):

圖3.1 上位機(jī)程序邏輯

本文利用MScom 控件來接收數(shù)據(jù)代碼如下:

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,我們開發(fā)的基于 VB 的溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的各項(xiàng)功能,達(dá)到了各項(xiàng)指標(biāo)要求。界面友好,功能豐富,運(yùn)行可靠,有較高的應(yīng)用價(jià)值,并對(duì)該行業(yè)的其他采集控制系統(tǒng)有參考價(jià)值。

[1]黃建國(guó).單片機(jī)多機(jī)實(shí)時(shí)通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師，2005，27（7）.

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[3] Jeffrey P .McManus .Visual Basic 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)[ M] .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社