劉 健，龐興龍

LIU Jian1, PANG Xing-long2

（1.北華航天工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，廊坊 065000 2.廊坊市環(huán)境保護(hù)局，廊坊 065000）

0 引言

糧食儲(chǔ)備直接影響著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)。檢測(cè)糧倉(cāng)溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度變化進(jìn)行調(diào)整，以減少糧食損失是糧倉(cāng)管理的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的通過(guò)人工使用溫度計(jì)測(cè)量后再用設(shè)備加熱、降溫等來(lái)控制溫度的方法，速度慢、準(zhǔn)確度低，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度變化而會(huì)導(dǎo)致糧食大面積的變質(zhì)，損失很大。隨著計(jì)算機(jī)的普及和單片機(jī)功能的不斷強(qiáng)大，由于操作簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，被帶入到控制檢測(cè)行業(yè)中，推動(dòng)了這一行業(yè)的改造、更新替換。本文就是利用單片機(jī)和PC機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制糧倉(cāng)溫度，大大提高了溫度技術(shù)指標(biāo)，具有廣闊的發(fā)展前景。

1 系統(tǒng)方案

本設(shè)計(jì)的下位機(jī)采用單片機(jī)AT89S51八位機(jī)作為微處理單元控制，采集糧倉(cāng)溫度。溫度通過(guò)轉(zhuǎn)換保存到P1口。上位機(jī)選擇PC機(jī)最合適，上下位機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，下位機(jī)傳送采集數(shù)據(jù)給上位機(jī)，上位機(jī)接收后，分析、處理并發(fā)送命令給下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。其中上位機(jī)選用VB6.0為開(kāi)發(fā)軟件，利用MSComm控件實(shí)現(xiàn)和下位機(jī)的通信，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)。又因?yàn)閱纹瑱C(jī)和PC的串口電平不同，需要通過(guò)MAX232芯片轉(zhuǎn)換單片機(jī)電平，整個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 下位機(jī)

2.1 單片機(jī)

單片機(jī)是溫度檢測(cè)系統(tǒng)的核心部分，因此選擇單片機(jī)至關(guān)重要。目前國(guó)內(nèi)MCS-51系列單片機(jī)是主流，它性價(jià)比高、技術(shù)成熟，迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)。

單片機(jī)是把主要零件都集成到一塊芯片，縮短了數(shù)據(jù)的傳送距離，加快速度，可靠性更高，抗干擾能力強(qiáng)。在測(cè)控系統(tǒng)中，AT89S51低價(jià)，I/O口又多，程序空間大，是最理想的選擇。AT89S51是高性能、低功耗，CMOS8位的單片機(jī)，含有4Kbytes可編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，它兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它既可以在線編程也通用8位微處理器在芯片中，被靈活地用在各種控制領(lǐng)域里。圖2為AT89S51引腳圖。

各引腳功能說(shuō)明：

VCC：電源+5V輸入。

VSS：電源地端。

XTAL1：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。

XTAL2：時(shí)鐘的反相放大器輸出端。

RESET：復(fù)位。重置引腳，對(duì)引腳電平提升到高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上。

圖2 AT89S51引腳圖

EA/Vpp：外部訪問(wèn)。引腳接低電平后，系統(tǒng)用外部程序代碼執(zhí)行。

ALE/PROG：地址鎖存器啟用信號(hào)。觸發(fā)外部8位鎖存器，將地址總線（A0～A7）鎖入。輸出時(shí)鐘或定時(shí)。：?jiǎn)⒂贸绦騼?chǔ)存，利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM。

PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一個(gè)8位雙向I/O口， P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類(lèi)推。其他三個(gè)I/O口（P1、P2、P3）內(nèi)部有一提升電路，P0在做I/O時(shí)推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。編程時(shí)，p0口接收指令，校驗(yàn)時(shí)輸出指令字節(jié)，外接上拉電阻。

PORT1（P1.0～P1.7）：和端口0一樣，輸出緩沖器推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。

PORT2（P2.0～P2.7）：P2除了當(dāng)一般I/O口外，如果AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這時(shí)P2不能當(dāng)I/O口用。

PORT3（P3.0～P3.7）：P3除了具有一般雙向I/O端口外，還多工具有特殊功能，如串行口通信、外部中斷控制、外部數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭肟刂频取?/p>

P3.0：RXD，串行輸入。

P3.1：TXD，串行輸出。

P3.2：INT0，外部中斷0輸入。

P3.3：INT1，外部中斷1輸入。

P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。

P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。

P3.6：WR：寫(xiě)入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

P3.7：RD，讀取信號(hào)。

2.2 Max232芯片

Max232是一種把電腦的串行口rs232信號(hào)電平（-10，+10v）轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所用到的TTL信號(hào)點(diǎn)平（0，+5）的芯片。由于單片機(jī)和PC機(jī)串口的工作電平不一致，就需要MAX232芯片把下位機(jī)的電平轉(zhuǎn)換成PC機(jī)的RS 232電平。圖3為max232引腳圖。

Max232芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分三部分：

第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，供給串口RS-232電平。

第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。

其中第一數(shù)據(jù)通道是13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）。第二數(shù)據(jù)通道是8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）。

TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT口送到電腦； RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。

第三部分是供電。15腳DNG、16腳VCC（+5v）。

圖3 max232引腳圖

2.3 硬件連接線路

通過(guò)前兩部分介紹，可以得到如圖4的單片機(jī)和串口連通圖。圖中通過(guò)MAX232芯片轉(zhuǎn)換電平實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和AT89S51串行通信，采用PC機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)插座連通。MAX232電平轉(zhuǎn)換，將單片機(jī)TXD端輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換成PC機(jī)的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)電平，由MAX232的14引腳通過(guò)9針接口送到PC機(jī)； PC機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)電平，從 MAX232的13引腳輸入轉(zhuǎn)換成TTL電平，由單片機(jī)的RXD端負(fù)責(zé)接收。

圖4 單片機(jī)和串口連通

3 上位機(jī)

Visual Basic 是由微軟公司開(kāi)發(fā)的事件驅(qū)動(dòng)編程語(yǔ)言。VB源于BASIC編程語(yǔ)言。它擁有圖形界面和快速應(yīng)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，連接數(shù)據(jù)庫(kù)方便，它提供串口通信控件，開(kāi)發(fā)串行通信程序很方便。本文選擇VB為上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，選擇MSComm控件完成上下位機(jī)通信。上位機(jī)的圖形顯示、處理等優(yōu)點(diǎn)和下位機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集都能充分體現(xiàn)。MSComm控件只要用戶編寫(xiě)很少量的代碼就能實(shí)現(xiàn)通信軟件的開(kāi)發(fā)。

MSComm控件是串行ActiveX控件，通過(guò)串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，提供串行功能給應(yīng)用程序。MSComm控件的具備如下特性：

1）CommPort屬性設(shè)置通信端口。CommPort屬性值設(shè)成1～16任意數(shù)(默認(rèn)1)。

2）Settings屬性設(shè)置初始化參數(shù)。字符串形式返回4個(gè)參數(shù)。格式：“BBBB，P，D，S”。

3）Portopen屬性設(shè)置通信串口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，True時(shí)打開(kāi)串口； False時(shí)關(guān)閉串口，并清空接收和發(fā)送緩沖區(qū)。

4）Input屬性讀取數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)。

5）Output屬性寫(xiě)入數(shù)據(jù)向緩沖區(qū)。

6）InputMode屬性讀取或設(shè)置讀取數(shù)據(jù)格式， InputMode=O表示格式為文字；InputMode=1為二進(jìn)制。

上位機(jī)主要任務(wù)是數(shù)據(jù)的接收和處理、發(fā)送控制命令、計(jì)算和顯示等功能。其程序分為：設(shè)計(jì)界面、初始化、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理。

上位機(jī)通信程序分為數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，分別寫(xiě)在兩個(gè)Click事件下。上位機(jī)發(fā)送命令程序代碼：

Private Sub cmdstart_Click()

Dim outdata(1)As Byte

Outdata(1)=&AA

Buf = “ ”

Buf=MSComm1.input

MSComm1.output=outdata

End sub

上位機(jī)接收命令程序代碼：

Private sub cmdreceive_click()

Dim inbuf() as byte

Inbuf=MSComm1.input

Num=Ubound(inbuf)

Redim indata(0 To num) As Integer

For i=0 to num

Indata(i)=inbuf(i)

Next i

Fot j=0 To num

MSFlexGrid1.Col=0

MSFlexGrid1.row=j+1

M S F l e x G r i d 1 .Text=FormatMYM(indata(j).”0.0”)

Next j

End sub

4 結(jié)論

本文從硬件和軟件兩方面闡述了糧倉(cāng)溫度的測(cè)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S51芯片為核心部件，配合了Max232電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)PC機(jī)的連接和傳輸數(shù)據(jù)。選擇了Visual Basic的MSComm控件來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件方面上下位機(jī)的通信。該系統(tǒng)成本低、操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，非常適合需要隨時(shí)對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的糧倉(cāng)使用。

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