基于VB和RS－232温度数据采集和控制系统的建立

王玉杰，林其斌，汪先兵，丁 健

近年来，随着现代信息技术的高速发展，直接或间接地引发数据采集与处理技术和方法的革新及变化。实时监控（远程监控）与仿真技术（包括传感器、数据采集、可编程控制器、现场总线处理、曲线与动画显示、自动故障诊断和报表输出等）把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。尤其是嵌入式技术的不断发展，使得各种数据采集系统应用的领域越来越广泛。

在各种数据采集中，温度是最为重要的测控参数之一，对温度的测控在现代工业、农业、家居、环境监测等领域有着重要的意义［1］。因此，如何方便而快捷地对温度数据进行自动采集与控制已成为当下研究的重要课题之一。本文采用具有强大的数据处理能力和良好的用户交互界面PC机作为上位机实现用户控制，结合在图形用户界面开发方面具有突出优势的应用程序可视化开发工具 VB 6.0软件［2，3］，采用较强的现场抗干扰能力及良好的性价比的单片机作为下位机进行实时温度数据采集［4，5］，上位机通过串口与下位机之间进行联络。该系统具有结构简单、成本低和易于维护等优点，对于提高温度测控的效率和测控结果的可靠性方面具有较大的优势。

1 数据采集系统的硬件总体设计

系统总体结构如图1所示。数据采集单元主要通过单片机实现，通过A／D转换模块实现温度测量信号的实时采集；采集的数据通过串口通信发送至上位机PC机；上位机采用VB 6.0进行人机交互界面设计，利用其MSComm控件向下位机发送控制命令和接收下位机上传的数据并实现进行人机交互，实现对数据进行分析和处理、实时显示、曲线绘制、文件存储和参数设置等操作。由于上位机和下位机串口的工作电平不相同，它们之间通过MAX232芯片实现电平转换功能。

图1 系统总体设计框图

2 温度测控VB 6.0程序界面设计

图形化用户界面开发软件VB 6.0具有简单、易学、高效的特点，该软件自身含有大量的可视化控件，开发人员只需编写少量的程序代码即可实现测控功能，已被广泛应用到各种数据采集和控制领域［6－8］。上位机软件设计的最大重难点就在于上位机如何从下位机正确接收到采集数据并把接受到的数据实时显示出来。上位机程序总体设计流程图如图2所示，上位机程序主要分为四个部分：界面设计、程序初始化、数据读取和数据显示，其中数据读取有两种模式即瞬时温度读取和连续温度读取，对于瞬时温度读取模式，信号灯显示为绿色，同时读取的温度数据显示在文本框中；而在连续温度读取模式下，信号灯为绿色蓝色闪烁显示，同时读取的温度数据实时显示在坐标系中，以直观显示温度的变化。

图2 VB 6.0程序流程图

3 温度测试结果

图3为本温度采集系统的实际运行的效果图。进入主界面后，用户首先进行程序初始化和选择上位机PC机的串行端口实现与单片机通信，对于串行端口的参数设置可以通过编写程序或设置MSComm控件属性实现，本程序是通过修改MSComm控件属性实现对串行端口的参数设定；单击“瞬时温度读取”命令，上位机向下位机发送控制命令和接收下位机上传的数据并显示在文本框中，单击“连续温度读取”命令，上位机每隔2s向下位机发送控制命令和接收下位机上传的数据并在当前界面中按先后顺序依次显示接收到的温度并利用PictureBox控件绘制温度实时变化曲线。该程序界面简单、直观、友好，实现对温度数据的采集和显示，主要有如下几方面的软件设计优点：

图3 温度测控软件主界面

3.1 在不同温度数值读取模式下信号灯的变换显示

由于连续读取时可能温度变化不明显，为了突出连续读取的过程，设计中引入一个信号显示灯，在载入待机状态时显示为黄色，单步读取温度数值时信号灯显示绿色，连续读取温度数值时信号灯显示为绿色蓝色闪烁，停止时显示红色。

3.2 温度变化曲线实时显示

温度读取频率为2s，基本满足大多数场合的要求；为了方便使用者快捷看出温度的实时变化，采用PictureBox控件实现实时温度变化曲线的绘制，同时设置“温度读取次数统计”显示框记录读取温度数值的次数；为了优化图像坐标显示和数据读取，在纵坐标下方通过对“温度起始值”设定实现用户需要的图像坐标显示范围；另外，通过点击“初始化按钮”命令，可以初始化图像上坐标与读取次数归零，方便用户再次检测温度和计数。

3.3 温度上下限设定与报警功能

用户可根据自身需要，进行对温度上下界限的设定，当读取的温度数值大于设定的最高温度值时，会在图像坐标中该数据旁边显示“↑”，而当读取的温度数值低于设定最低温度值时则在数据旁边显示“↓”，并都实时弹出提醒对话框和发出蜂鸣声提醒用户温度超出设定的上下限。

4 结论

本温度数据采集与控制系统通过下位机单片机将采集到采集到的温度数据，并通过RS－232将温度数据传送到上位机PC机；上位机利用VB 6.0软件实现温度数据的读取与温度曲线实时显示在界面上，同时具有温度上下限设定与报警功能。通过实际温度测试结果表明，该测控软件界面友好，操作简单方便，易维护，同时，数据传输速度较快且较稳定，能够实时地对模拟信号进行采集和监控，具有较高的可靠性。这个系统设计方案可以扩展到用于对其他非电学信号如压力、湿度、位移等的采集与控制，具有较好的应用前景。

［1］ 沈 斌，杨秀清，占文杰.基于VB和Access的温度采集系统的设计与实现［J］.电子设计工程，2011，19（4）：17－23.

［2］ 龚沛曾.Visual Basic程序设计教程（第3版）［M］.北京：高等教育出版社，2007：1－50.

［3］ 乔宇锋.Visual Basic控件设计示例导学［M］.北京：北京科海电子出版社，2003：1－30.

［4］ 季 华.基于VB与单片机串行通讯的数据采集系统设计［J］.煤炭工程，2007（12）：134－136.

［5］ 刘艳美.VB实现PC机与单片机（8051）的串行通讯［J］.自动化技术与应用，2007，26（2）：94－96.

［6］ 李长林.Visual Basic串口通信技术与典型事例［M］.北京：清华大学出版社，2006.

［7］ 陈欣琳，王海峰，金 亮.PC机和 MCS－51单片机之间的串行通信［J］.中国科技信息，2009（13）：86－87.

［8］ 吴爱萍.基于VB与单片机的温度测控系统设计［J］.控制与测试，2010（319）：208－210.