箱式變電站溫度監(jiān)測器上位機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙慶文（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安　710032）

箱式變電站溫度監(jiān)測器上位機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙慶文
（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安710032）

基于構(gòu)建一個(gè)溫度數(shù)據(jù)采集和管理界面的目的，采用編寫VB程序的方法，并結(jié)合調(diào)試實(shí)驗(yàn)，將室內(nèi)溫度監(jiān)測器經(jīng)過串口通信傳送給PC機(jī)，通過管理界面顯示出來并且加以保存，經(jīng)過測試基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

箱式變電站；溫度數(shù)據(jù)；上位機(jī)；串口通信；管理界面

本項(xiàng)目主要是為變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一款無線溫度監(jiān)測器，要求將站內(nèi)溫度采集發(fā)射控制器和室內(nèi)溫度接收上傳控制器放置于變電站站內(nèi)和監(jiān)測室室內(nèi)，可以在不停機(jī)狀態(tài)，對變電站站內(nèi)的溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。

室內(nèi)溫度接收上傳控制器放置于監(jiān)測室內(nèi)，主要由微功率無線模塊電路和串口通信電路組成。將微功率無線模塊接受到的溫度數(shù)據(jù)傳送給微處理器，微處理器經(jīng)過處理將溫度值通過溫度顯示電路顯示出來，與此同時(shí)將溫度數(shù)據(jù)通過串口通信電路上傳至上位機(jī)。

1　設(shè)　計(jì)

本文將詳細(xì)闡述位于室內(nèi)上位機(jī)溫度采集界面設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，主要包括：串口通信程序編寫和室內(nèi)上位機(jī)溫度采集界面的設(shè)計(jì)調(diào)試工作。

1.1VB語言簡介

Visual Basic：是新一代的可視化程序設(shè)計(jì)語言，其應(yīng)用程序設(shè)計(jì)是在一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（IDE）中進(jìn)行的。有很多與傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言不同的特點(diǎn)，其中最主要的特點(diǎn)有兩個(gè)，即可視化界面設(shè)計(jì)和事件驅(qū)動的編程機(jī)制。

Visual Basic雖然是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，是應(yīng)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，把程序和數(shù)據(jù)封裝起來作為一個(gè)對象，并為每個(gè)對象賦予應(yīng)有的屬性，使對象成為實(shí)在的東西。通過事件驅(qū)動的方式來實(shí)現(xiàn)對象的操作，其程序不是按照預(yù)定的“路徑”執(zhí)行，而是在響應(yīng)不同的事件時(shí)，驅(qū)動不同的事件代碼，以此來控制對象的行為。

1.2串口通信程序編寫

1.2.1USART的初始化

AVR單片機(jī)的串口和計(jì)算機(jī)串口之間的通信方式屬于異步通信，其主要特點(diǎn)是：異步通信的發(fā)送端和接收端通常是由雙方各自的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送及數(shù)據(jù)的檢測和接受，發(fā)送、接受雙方的時(shí)鐘彼此獨(dú)立，互不同步；發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須嚴(yán)格按照所規(guī)定的異步傳輸幀的格式，一幀一幀地發(fā)送，通過傳輸通道由接受設(shè)備逐幀地接受。

發(fā)送和接受的雙方都必須采用相同的、一個(gè)約定好的串行通信波特率。一旦確定了波特率，那么通信的雙方就必須在相同的波特率下工作。項(xiàng)目中，波特率取9 600 b/s，當(dāng)異步通信的波特率和數(shù)據(jù)幀的格式確定后，發(fā)送方就按照規(guī)定的數(shù)據(jù)幀格式、規(guī)定的位寬度發(fā)送數(shù)據(jù)幀。接收方則以傳輸線的空閑狀態(tài)（邏輯“1”）作為起點(diǎn)，不停地檢測和掃描傳輸線，當(dāng)檢測到第一個(gè)邏輯“0”出現(xiàn)時(shí)（起始位到達(dá)），知道一個(gè)數(shù)據(jù)幀開始了（實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步）。接下來以規(guī)定的位寬度，對已知格式的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行測試，獲得數(shù)據(jù)幀中各個(gè)位的邏輯值。測試到最后的停止位時(shí)，如果為規(guī)定的邏輯“1”，則說明該數(shù)據(jù)幀已經(jīng)結(jié)束。

初始化過程包括波特率的設(shè)定、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和根據(jù)需要的接收器或發(fā)送器的使能。對于中斷驅(qū)動的USART操作，在初始時(shí)，全局中斷允許位應(yīng)該先清0（全局中斷屏蔽），然后再進(jìn)行USART的初始化 （如改變波特率或幀結(jié)構(gòu)）。重新改變USART的設(shè)置應(yīng)該在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下進(jìn)行。TXC標(biāo)志位可以用來檢驗(yàn)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是否已經(jīng)完成，RXC標(biāo)志位可以用來檢驗(yàn)是否在接收緩沖中還有數(shù)據(jù)未讀出。在每次發(fā)送前（在寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器UDR前），TXC標(biāo)志位必須清0。

下面是編寫的USART初始化程序：

1.2.2數(shù)據(jù)發(fā)送

USART的數(shù)據(jù)發(fā)送是由UCsRB寄存器中的發(fā)送允許位TXEN設(shè)置。當(dāng)被TxEN使能時(shí)，TXD引腳的通用數(shù)字I/O功能將被USART功能代替，作為發(fā)送器的串行輸出；傳送的波特率、工作模式和數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)必須先于發(fā)送設(shè)置完成。如果使用同步發(fā)送模式，則內(nèi)部產(chǎn)生的發(fā)送時(shí)鐘信號旋加在XCK引腳上，作為串行數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)鐘。由于接收機(jī)只向接收機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的接受由計(jì)算機(jī)來完成，所以不用編寫數(shù)據(jù)接收程序。

下面是編寫的數(shù)據(jù)發(fā)送程序：

1.3上位機(jī)VB程序設(shè)計(jì)編寫此程序?yàn)樯衔粰C(jī)界面的VB程序，波特率設(shè)置為：9.6kb/s，

其中溫度采集頻率可由定時(shí)器2來調(diào)整，比如：If（（Minute

這段程序溫度采集頻率為每5分鐘采集一次，也就是一個(gè)小時(shí)采集12次，而通過改變Minute（Time）個(gè)數(shù)來改變采集頻率。

2　實(shí)　現(xiàn)

2.1上位機(jī)調(diào)試

室內(nèi)溫度接收器將溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，上位機(jī)利用VB編制的用戶界面顯示保存溫度數(shù)據(jù)的工作。溫度的采集頻率可由VB程序調(diào)整，硬件調(diào)試情況如圖1所示，用戶界面調(diào)試情況如圖2所示。

圖1　上位機(jī)調(diào)試

圖2　用戶界面調(diào)試

上位機(jī)的調(diào)試工作當(dāng)時(shí)時(shí)間為14點(diǎn)50分00秒，結(jié)束時(shí)間為16點(diǎn)00分00秒，在70分鐘里，總共采集了15個(gè)時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值。

2.2數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過對自動保存在D盤根目錄下temperature文件夾下的temperature1.txt文件查閱，文件中記錄了15個(gè)時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值，實(shí)時(shí)溫度值如下：

表1　15個(gè)時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值

3　結(jié)　論

經(jīng)過3天的實(shí)地測試，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行站內(nèi)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)，每五分鐘采集一次站內(nèi)溫度，采集頻率可由VB程序具體調(diào)整。本次試驗(yàn)在變電站站內(nèi)放置溫度發(fā)射器，在監(jiān)測室室內(nèi)放置溫度接收器和上位機(jī)，對溫度發(fā)射器與溫度接收器和上位機(jī)的結(jié)合進(jìn)行有效的檢測，對無線溫度監(jiān)測器的開發(fā)和可靠性都提供了依據(jù)。

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Substations temperature monitor PC design and implementation

ZHAO Qing-wen
（Xi’an Vocational and Technical College，Xi’an 710032，China）

Based on the purpose of a temperature data acquisition and management interface，prepared using VB program，combined with experiment，the indoor temperature monitor through the serial communication to PC，through the management interface display and save them，after the test basically achieved design goals.

box-type substation；temperature data PC；serial communication；management interface

TN98

A

1674－6236（2016）11-0115-03

2015-06-24稿件編號：201506216

西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014年度基金項(xiàng)目（2014QN01）

趙慶文（1981—），男，河南商丘人，碩士，講師。研究方向：電氣自動化教學(xué)，電氣控制技術(shù)。