一、用PC机实现单片机优化控制的必要性

目前，单片机的控制很广泛。但是对于复杂的现场控制，大多数单片机的控制程序都是采用单一的汇编语言编写。

其缺点有：

1．由于汇编语言功能的限制，不能形成友好的控制界面。不能很好的反映出控制现场的实时变化情况。

2．对于不同的单片机CPU芯片，还要有不同的汇编语言，可移植性差，增加了编程的难度。

3．当被控对象的工艺条件变化时，单片机很难跟着变化。除非重新编制程序，再一次的固化，这样操作起来就比较困难。

笔者采用了PC机高级语言编程和单片机汇编语言编程相结合解决上述的缺点。

二、实现过程

PC机将各种予置信号通过串行口送给单片机控制系统，再由单片机系统通过D/A变换产生实际的模拟信号送到现场；予置数值可以显示在PC机的软件窗口上。同时，现场由传感器实测的信号通过A/D转换送到单片机分析处理，通过和予置的数值比较得到误差数据，误差数据被送到控制现场进行精度调整，这样就形成了一个闭环控制系统。同时，单片机将实测的准确数据通过串行口送到PC机，显示在软件窗口上，供操作人员查看、记录和调整控制。关键是如果控制对象的工艺条件改变时，只需在PC上把予置数据改变为要求的数据即可。 在后面地系统示例中笔者采用的是自己开发的温度控制系统。

（一）单片机汇编语言部分

在设计好了控制电路之后，用传统的汇编语言完成了单片机控制的初始化部分。初始化包括串行口接收和发送数据、A/D、D/A等功能。其余的由PC机来完成。这个部分，大多数读者都比较清楚，在此不在赘述，具体的可以见后面的实例论证部分。要注意的是在初始化程序里要留有串行通信的程序接口和实现过程。

（二）PC机高级语言部分

在PC机高级语言编程中，笔者采用了VISUAL BASIC 高级语言。VISUAL BASIC（VB）是MICROSOFT 公司推出的面向对象编程的高级语言，它以编程简单、ActiveX控件丰富、可移植性好、功能强大而受到广大编程人员的欢迎。因此本系统高级语言编程采用了VB。

1．控制界面的完成

本系统以温度控制系统为例进行阐述说明的。

使用高级语言编程可以在PC机上编制非常友好、直观的人机控制界面。把原来的人体直接控制变成了鼠标、键盘的间接控制；并且通过直观的控制界面可以很容易的实现控制，对现场的控制情况一目了然，增加了操作人员的视觉感、安全感，简化了操作。

控制界面包括：现场数据显示、予置数据输入、现场数据上下限数值、报警提示、数据记录、时间和日期、数据打印、本程序使用密码等。

2．PC机对外通信

这个部分是本系统的重要部分， PC机的数据都可以设置，但要把PC机的数据送到串行端口上以及怎样才能把串行端口上数据接收进来，是PC机编程中的关键部分。

在VB的大量控件中，有一个MSCOmm控件，是专门用来实现串行端口数据的传输和接收的，为应用程序提供了串行通信功能，是一个标准的十位串口通信。本次设计就使用了该控件。下面就介绍一下该控件的使用方法。

控件属性：

commport

设置并返回通信端口号。语法为：

object.comport[=value]

value是一个整型值，表明使用的端口号

说明：在设计时，value可以设成从1—16的任何数，在打开端口之前必须设置端号。

settings

设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位等参数

语法为： object.settings[=value]

value是一字符串表达式，说明端口的设置值，由四个设置值组成，格式如下：

“BBBB，P，D，S”

其中，BBBB为波特率；P为奇偶校验；D为数据位；S为停止为数。要值得注意的是此处的设置值一定要和单片机系统的串行口波特率设置值一致。

portooen

设置并返回通讯端口的状态；

语法为：object.portopen[=value]

value为一布尔表达式，说明通讯端口的状态；

value=true：端口开；value=false：端口关

要注意的地方是如果在端口打开之前，DTREnable或RtsENable属性设为true;当端口关闭时一定要将这两个属性设置为false.

Input

返回并删除接收缓冲区中的数据流

语法为：object.input

说明：inputlen属性确定被input属性读取的字符数。设置inputlen为0,则input属性读取缓冲区中全部的内容。 Inputmode属性确定被input读取的数据类型。如果inputmode=cominputmodetext,则input属性通过一个 variant返回文本数据；如果设置inputmode=cominputmodebinary,则input属性通过一个variant返回一个二进制数据的数组。

output

往传输缓冲区写数据流

语法为：object.output[=value]

value是一准备写到传输缓冲区的一字符串。

说明：output属性可以传输文本数据或二进制数据

commevent

返回最近的通讯事件或错误。用此属性处理在数据传输过程中的异常事件。

handshaking

设置并返回硬件握手协议

语法为：object.handshaking[=value]

value为一整型值

value=0 没有握手

value=1 (xon/xoff)握手

value=2 (rts/cts)握手

value=3 (xon/xoff和rts/cts两种皆可)握手

说明:handshaking是指内部通讯协议,通过该协议,数据从硬件端口传输到接收缓冲区。握手协议保证在缓冲区过载时数据不丢失。

控件事件：

oncomm

无论何时当commevent属性的值变化时，就产生oncomm事件。它标志发生了一个通讯事件或一个错误。Commevent属性包括实际错误或产生oncomm事件的编码。但是，当rthreshold或sthreshold属性被设置为0时，则会分别使comevreceive和 comevsend事件无效。

3．单片机和PC机的连机串行通讯

经过此过程将单片机和PC机进行连机通信控制，真正实现PC机的高级编程控制单片机。在通讯中，我用的是串行通信。用串行通讯的好处是简单，抗干扰性强，传输距离远。接口是RS232C接口。但是由于RS232C或其他的串行通信接口都不能满足TTL电平的传输要求，所以要在这种接口中加个电平转换装置。这里采用的是Max公司的Max232电平转换芯片。

系统的上位机由一台（PC586）微机构成，高级语言采用VISUAL BASIC编程。通过VB的编程设计，很容易的作出了十分直观的界面。在界面上，有“温度计”显示当前控制现场的温度，同时还有“数码”配合显示温度；界面上的予置按钮可以设置现场的控制温度值；为了安全，在控制界面上做出了上下限温度控制装置，超过规定的范围将进行提示、报警，并且系统自动调节炉温，处于安全范围。如果1分钟内不能解决问题，系统将自动关闭。而且，如果要改变炉子的温度，通过计算机予置数据就可以实现，不用改变单片机的固化的程序。因此，当控制对象的工艺条件改变时，在PC机的作用下，很容易就能够满足控制条件，从而实现了控制的优化。

本系统CPU采用ATMel89C51芯片，89C51自带2K闪存，用起来很方便;89C51与所有的51系统都兼容，性能好，价格也比较低廉。 89C51利用自身的串行口接收来自PC机的予置串行数据，然后从并口输出到数据锁存器74LS373，最后把锁存的数据送到D/A转换接口芯片 DAC0832，变成模拟信号，送到温度控制系统。温度控制系统接收到来自D/A的模拟信号，并把它变成脉冲的形式去出发双向可控硅，通过改变双向可控硅的导通角的大小，从而改变了加热装置中电流的大小。根据Q=I2Rt可知，改变了热量，也就改变了温度。同时，通过温度传感器的作用，从现场采集回来现场的温度，经过采样保持、数据锁存、D/A变换之后，送到89C51中,和预置的数据比较分析，得出误差数据。通过误差数据去调整 89C51的输出，经过一系列的变换之后，从而改变现场的温度，提高控制的精度。另外，单片机系统通过串行口把现场的温度数据送到PC机上，在控制界面上显示出来。

3.1 PC机部分

VB通信控件设计软件如下：

Global comm._time as integer ；定义全局变量

Global data(1000) As Integer

Global Receive(1000) As Integer ；串行数据接收、发送

Private Sub Form_load( )

Comm1.Comport=1

Comm1.Settings=”9600,N,8,1”

Comm1.Inputlen=0

Comm1.Inbuffersize=256

Comm1.Outbuffersize=256

Comm1.Portopen=ture

Comm1.Sthreshold=1

Comm1.Rthreshold=1

End Sub

Public Sub send-data( ) ；（数据发送程序）

For i=0 to n

Comm1.output=Chr(data(i))

Next I

End Sub

Public Sub Comm1_oncomm( ) ；（接收程序）

Select Case Comm1.CommEvent

Case comEvreceive

Receive(comm._time)=Asc(Comm1.Input)

Comm_time=Comm_time+1

End Select

End Sub

(还有许多程序，由于篇幅限制，其他的程序清单略)

三、结束语

本系统成功开发之后，使用效果良好。如果控制对象有多个，可以构成集散系统。当然，由于水平有限肯定存在许多不足，还请各位读者给予指正。

参 考 文 献

[1] 吴成宾编著. VB⒌0实用编程指南.电子科技大学出版社.1998.3.