基于单片机与PC通信的数据采集控制系统设计研究

在单片机的显示装置部分，此次设计采用的是4 个共阳数码管，对于段选数据线以及单片机采用一组I /O 端口对其进行连接，而对于位选数据线，则经过ULN2003A 驱动芯片和单片一组I /O 端口进行连接。显示控制部分，选用循环扫描的方式逐一点亮数码管，然后进行高速的切换，利用人体的视觉暂留特性，使其看上去是4 根共阳数码管在同时稳定地显示。

　　2. 单片机与PC 机的通信连接与控制方式的选择

　　2. 1 单片机与PC 机的通信连接

　　此次系统构建的基于单片机与PC 通信的数据采集控制系统在单片机与PC 机的通信连接方面，主要是采用串行通信的方式实现的，这种方式能够将单片机在现场采集到的各种数据通过串行通信的方式传输给计算机，而同时，计算机也能够通过这种方式实现自身对被控对象的远程控制功能，文中设计的单片机与PC 机之间的通信电路如图2 所示：

　　图2:单片机与PC机之间的通信电路设计图

　　如图2 所示，在单片机端，其输入和输出电平均为TTL,与PC 机的串口之间存在不同的电气规范，因此，必须通过电平转换芯片使二者之间能够达到一致。在这里设计了MAX232 芯片作为RS - 232电平以及TTL 电平之间的转换芯片。图2 之中的C4,C5,C6 以及C7 都是MAX232 芯片的电源变换电路的外接电容，而C8 电容则是电源的去耦合电容，以消除对电源噪声的影响。在PC 机端其TXD信号是通过MAX232 芯片将RS - 232 电平转换为TTL 电平，然后将具体的信号向单片机进行传递，而在单片机端，则是通过MAX232 芯片将TTL 电平转换为RS - 232 电平，实现数据的传递。而C1,C2以及Y1 则构成了单片机的外接晶振电路，电解电容C3 和电阻R1 构成单片机复位电路。

　　2. 2 单片机与PC 机控制方式的选择

　　在对于单片机控制方法的选择上多是采用开关的方法，在开关打到不同位置并且能够对应引起不同引脚电压的过程中，要能够对PC 机的远程控制模式和单片机的本土控制模式进行不同位置的打开，这样才能够判断好单片机运行的模式，从而判断当前是处于PC 机的远程控制模式还是处于单片机的本土控制模式。如果选择的是前者，则PC 机根据自身内置的算法库中的算法程序对当前的数据进行分析，然后将得出的操作指令向单片机发送，再由单片机根据内置的指令，进行操作。选择后者则是单片机根据其采集到的实时数据，与预先内置的参数相对应，从而选择不同的预案，以便对被控对象进行操控。一般地，选择前者能够实现更为精确的算法控制，但是其复杂程度也就更高，而后者的操作简便，精度相对就比较有限。具体地，用户在不同的应用环境之下，可以根据自身的实际需要来选择不同的控制模式，从而提高系统的灵活性。

　　3. 系统软件的设计

　　此次的系统软件设计包括了单片机端以及PC机端，而且这两个程序还分别运行于不同的实体之上。在单片机端，采用的是C51 对程序进行编写，而对于PC 机端则采用的是VB 进行的程序编写。

　　3. 1 单片机端程序设计

　　单片机的初始化，模拟信号和数字信号的转换过程，都应该包含在单片机端口的程序设计中，对于信号和采集到的数据，以及和PC 机端口的通信程序等方面，都要进行合理的控制。系统的初始化主要是将系统的各个设备设定到初始状态，或者中断初始化。这样才能完成模拟信号和数字信号之间的转化，这些数据的采集都是利用软件的模拟来完成的，而且这样可以转化数字信号，将模拟的信号转化为单片机能够识别的数字信号。控制程序将单片机自身的内置控制算法和计算控制数据等运行的具体程序都进行了操控和指令的发送，而接收程序则是在接收到1 个字节的数据之后，就进行1 次中断服务，然后继续进行接受。

　　3. 2 PC 机端的程序设计

　　在PC 机端，一般开发的工具就是采用VB6. 0可视化开发工具，该部分的程序中主要是对于窗口的设计，系统初始化的设计，对于数据接受程序的设计，以及对于发送程序和文件存储的程序以及控制算法内容的设计。

　　文章主要介绍数据的采集和算法。数据在采集之后，一般要经过长期的保存，而且在PC 机的端口，都是在具体的文件之中保存着数据，根据文件的具体类型来进行打开的处理。这种文件既可以是文本文件，也有可能是数据文件，只有这样，才能够在对控制对象进行远程控制的时候完成相应数据的调取，然后利用控制算法进行计算，再将数据通过通信空间向单片机发送，单片机根据PC 机的指令具体执行。

　　4. 结语

　　文中主要是对于基于单片机和PC 机通信的数据采集和控制系统设计进行了研究，设计思路主要包括了选型、基本架构、软硬件的选用设计等。此次构建的系统能够实现采集被控制对象的多种参数信息，并且将其传递至PC 机端，对相应数据进行处理，同时也能够选择通过PC 机来远程控制被控制对象。该系统具有采集数据量大、精度高、控制方式灵活等优点。