基于PC机和单片机主从式测控系统的设计

论文摘要

本文着力介绍了一种基于PC机和多单片机组成的主从式测控系统的总体设计方案,论文从硬件和软件两个方面对系统的设计进行了详尽地阐述。硬件方面,详细分析了系统各电路的原理和实现方法;软件方面,详细介绍了上位机和下位机之间的串行通信,并且实现了上位机人机界面的设计。本设计实现了一种智能化的控制系统。系统的上位PC机主要实现对各个下位机进行实时控制,完成参数的设定和数据的显示、存储、打印等;下位单片机可以完成数据采集、传送等实时控制任务。此系统解决了一台PC机只控制一个下位机而造成PC机资源严重浪费的问题,实现了一台PC机同时监控多个下位机工作状态的目的,每个下位机可独立进行工作、互不干扰。论文还简要分析了RS-485总线网络的组网原理和PC机与多单片机之间的串行通信技术,在此基础上设计了基于RS-485总线的通信系统,并对上下位机间的通信协议进行了研究和制定。通信协议物理层应用RS-485总线接口标准:上位机标准串行接口经RS232/485转换电路将RS-232电平转换为RS-485标准电平与下位机通信;下位单片机的串行信号通过MAX485芯片将TTL电平转换为RS-485标准电平实现网络通信。系统采用市场上普遍使用的PC机、8051单片机和电平转换芯片为主要构件,上位PC机通信软件利用Windows平台,以Visual Basic 6.0为开发工具进行编写,下位机通信软件运用汇编语言进行编写,从而实现了上、下位机之间的串行数据通信。该系统具有良好的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的背景及意义
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文结构安排
• 2. 系统总体方案的设计
• 2.1 系统总体设计
• 2.2 系统主要构成部分
• 2.3 系统主从通信的基本条件
• 3. 串行通信技术概述
• 3.1 数据通信基础
• 3.1.1 数据通信的概念
• 3.1.2 串行通信的传送方式
• 3.1.3 异步通信和同步通信
• 3.1.3 串行通信波特率的设定和接收/发送时钟
• 3.1.4 设备同步
• 3.1.5 串行通信协议
• 3.2 51单片机串行接口
• 3.2.1 单片机的串口结构
• 3.2.2 串口的工作方式
• 3.3 异步串行通信接口标准
• 3.3.1 RS-232C串行接口标准
• 3.3.2 RS-422串行接口标准
• 3.3.3 RS-485串行接口标准
• 4. 系统硬件设计
• 4.1 系统硬件电路设计
• 4.1.1 RS232接口电路
• 4.1.2 RS232与RS485转换电路
• 4.1.3 RS-485总线型网络电路
• 4.1.4 下位单片机电路的设计
• 4.1.5 直流稳压电源的设计
• 4.1.6 键盘系统
• 4.1.7 日历时钟电路设计
• 4.1.8 整体电路图
• 4.2 印刷电路板设计
• 4.2.1 干扰的来源
• 4.2.2 系统抗干扰设计基本原则
• 4.2.3 印刷电路板设计
• 4.3 硬件电路的测试
• 5. 系统软件设计
• 5.1 Visual Basic软件及串行通信控件的介绍
• 5.1.1 Visual Basic软件介绍
• 5.1.2 串行通信控件介绍
• 5.2 主从多机通信
• 5.2.1 多机通信原理
• 5.2.2 通信协议
• 5.3 通信程序
• 5.3.1 上位PC机软件设计
• 5.3.2 单片机软件设计
• 5.4 数据库设计
• 6. 基于VB人机交互界面的设计
• 6.1 需求分析
• 6.2 界面构成及各部分分析
• 6.2.1 密码确认界面
• 6.2.2 主操作界面
• 6.2.3 参数设置模块
• 6.2.4 程序说明模块
• 6.2.5 CRC运算模块
• 6.2.6 查询模块
• 7 主从式系统实验测试
• 7.1 测试方法
• 7.2 测试工作过程
• 7.2.1 单元测试
• 7.2.2 集成测试
• 7.2.3 确认测试
• 7.3 测试结果
• 8. 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在校期间发表的论文