基于VC++的串口数据采集系统设计精品Word文件下载.docx

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串口通信；

MSCOMM；

PID算法

TheserialdataacquisitionsystembasedontheVC++

Abstract

Withthedevelopmentofmoderninformationtechnology,aswellastheextensiveuseofcomputernetworks,thecomputercommunicationtechnologyhavebecomemoremature,butserialcommunicationasaconvenientandreliablemeansofcommunication,isstillaneffectivemeansofcommunication,andiswidelyusedinindustrialcontrol.

Thisarticlewiththevibrationsignalsofmoldcollectedasthebackground,intheWindowsplatform,usingtheserialcommunicationcontrolofMSCOMMprovidedbytheVC++6.0,withbaudrate,databits,stopbits,paritybit,suchasserialportparameterstosettocompletetheserialporttoreceiveandsenddata.ThroughtheRS-232Cserialinterfacetoexternalequipmenttoreceivereal-timetransmissionofmoldvibrationsignaldata,thevibrationsignalscollectedforanalysisandresearch,andreal-timerenderingmoldvibrationcurve,tuningtheuseofPIDalgorithmparameter,usingMODBUSserialcommunicationprotocoltocontrolthemoldvibration,tocompletethemoldofthereal-timemonitoringofvibration.

Keywords:

VC++；

SerialCommunication；

PIDAlgorithm

第一章绪论

一.1研究背景

随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要。

计算机与外界的信息交换称为通信。

因此，通信既包括计算机与计算机之间，也包括计算机和外部设备之间、计算机与单片机之间的信息交换。

基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。

人们为了更好地认识世界，尽可能多地获取自然界的各种信息，单纯依靠人类的感官已远远不能满足人们的愿望。

由微处理器和各种性能优良的器件构成的数据采集系统的应用日益广泛为人类获取各种信息提供了必要的手段，数据采集系统是模拟系统和数字系统之间的接口。

为了能够采集快速变化的信号，例如，发动机的点火过程、机械的冲击振动等等，总是希望数据采集速率越快越好，所以，一个数据采集系统的优良与否直接关系到一个控制系统性能的好坏。

应用上位机实现现场的采集与控制越来越被大家所重视，上位机提供良好的人机界面，使现场监控更直接、简洁可靠和稳定。

在现代钢铁企业中，结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，也是连铸机心脏设备和关键技术。

最初的连铸机结晶器是静止的，在拉坯过程中极易与结晶器壁发生粘结，从而导致拉不动和拉漏事故。

因此静止不振动的结晶器限制了连铸生产的工业化。

结晶器振动是使结晶器按给定的振动幅度、振动频率和波形偏斜特性沿连铸机外弧线运动。

其目的是便于“脱模”，能有效地防止连铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘挂拉裂和拉漏事故，提高连铸坯的表面质量。

考虑到结晶器振动状况选择的不同对连铸坯表面质量好坏产生的重要影响，我们希望选择最佳的振动状况，保证炼出钢的质量最好，从而决定结晶器振动状况的参数包括结晶器的振动幅度和振动频率等，因此，对结晶器振动状况的控制其实就是来调整这些振动参数。

一.2研究现状

在现存的工业通信中，串行通信技术依然有很大的生存空间。

目前以太网基本上实现的是计算机设备与设备之间的互联，而在接入终端，很多设备与计算机的连接是通过串行通信接口来实现的。

在计算机刚刚出现的时候，设备连接问题就出现了。

比如说银行最早的IBM大型机需要和终端连接，这个连接就是用串行通信技术来实现的。

直到现在，串行通信技术被广泛地应用到IT和工业通信领域。

随着互联网络技术的兴起，串行通信技术也得到新的发展空间。

计算机常常通过串口连接Modem或其他可在PSTN公用电话网上使用的通信设备（网络控制器等），采用拨号或租用专线的方式入网，与远程的终端服务器、POS机、ATM取款机等在广域网或城域网范围内通信。

局域网LAN中也可采用串行通信技术，计算机将串口直接连接到终端服务器上。

在网络中的以太网交换机、路由器设备等主要的数据传输设备中，人们除了可以见到以太网接口、光纤接口以外，还可以见到一个控制口，即Console口，这个接口使用的也是串行通信技术。

在连铸炼钢过程中，提高连铸机的生产率是国内外冶金界共同努力的方向。

而加快浇铸速度是增加连铸机生产率的最有效途径。

但浇铸速度的提高又会带来连铸机工作稳定性和铸坯表面质量下降的问题。

最令人担心的是铸速提高会使结晶器内凝固壳厚度减薄，坯壳与结晶器之间摩擦力增大而引起的漏钢事故增加，严重影响连铸坯的表面质量。

一.3研究意义

由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输。

对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，上位机与下位机之间的通信，采用串行方式交换数据也很普遍。

在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU之间的通信一般都是串行方式。

所以串行接口是微机应用系统常用的接口。

串行通信广泛应用于Internet、电信、金融、工业控制、服务业、终端连线及其他应用领域，在不同的应用领域，串行通信可以与其他通信方式相结合、与Access或Mssql数据库相结合、与WinSock通信相结合，方便的与SMS模块、Modem、Rabbit2000潜入式系统、PLC通信程序、MATLAB环境等进行通信，所以研究串口通信软件设计具有很强应用价值。

第二章数据采集系统总体方案设计

2.1系统的设计要求

在工业生产中，为了减少摩擦力，结晶器会按一定的振动模式相对铸坯做振动。

而不同的振动对连铸坯表面质量好坏产生的重要影响。

因此为了冶炼出钢的质量最好，就要对结晶器的振动情况进行监测和控制。

对此提出以下设计要求：

利用VC++编写的串口通信程序能够接收到单片机数据采集系统传递的结晶器振动数据并发送数据，通过PID控制算法和Modbus通信协议来控制结晶器的振动，使结晶器的振动达到工艺要求。

2.2系统的功能实现

设计的主要思想是利用串行通信技术完成对结晶器振动的实时数据采集。

则系统软件各部分的功能如下：

1、为了对控制系统进行一定的安全防范，创建一个登陆界面来进行用户权限控制。

2、使用MSComm控件来进行串口通信设置，与下位机进行串口数据采集。

3、使用软件定时器的方法来实现动态曲线的显示。

4、采用PID控制算法来完成对结晶器振动参数控制。

第三章系统软件设计

3.1开发软件选择

VC++是微软公司开发的一个IDE（集成开发环境），就是使用C++的一个开发平台。

VC主要由是MFC组成，是与系统联系非常紧密的编程工具，它兼有高级，和低级语言的双重性，功能强大，灵活，执行效率高，几乎可说VC在Windows平台无所不能。

MFC实际上是微软提供的，用于在C++环境下编写应用程序的一个框架和引擎。

VC++应用程序的开发主要有两种模式，一种是WINAPI方式，另一种则是MFC方式，传统的WINAPI开发方式比较繁琐，而MFC则是对WINAPI再次封装，所以MFC相对于WINAPI开发更具备效率优势。

VisualBasic是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。

VB作为开发工具而言它使用Basic这种面向过程的语言来进行工作，把一个项目或者说一套解决方案分成若干个模块每个过程完成相应的工作。

而C++是一种面向对象的编程语言，它的思想更接近于人的思维，它认为万物皆对象，而每个对象既是独立存在具有主动思维的个体，又可以是互相作用相互制约的联系！

VC编程的更注重效率，编译后得到的程序可直接运行，VC是面向对象的，而VB则是基于对象的。

因为VB只有封装的特性，却不支持继承和多态。

开发一个使用在Windows下的软件，C++可以说是一个规范，现在的C++编译器或多或少都对它进行了扩充，集成了更多东西。

其主要应用方面如下：

◆VC主要是针对Windows系统，适合一些系统级的开发，可以方便实现一些底层的调用。

在VC里边嵌入汇编语言很简单。

◆VC主要用在驱动程序开发。

◆VC执行效率高，当对系统性能要求很高的时候，可用VC开发。

◆VC主要适用于游戏开发。

◆VC多用于单片机，工业控制等软件开发。

◆VC可以开发优秀的基于通信的程序。

◆VC可以开发高效灵活的文件操作程序。

◆VC可以开发灵活高效的数据库操作程序。

◆VC是编CAD软件的唯一选择！

包括AUTOCAD的二次开发。

◆VC在多线程、网络通信、分布应用方面，VC++有不可比拟的优势。

3.2串行通信系统

3.2.1串行通信概念

CPU与外设之间信息交换的过程称为通信。

根据CPU与外设之间连线结构和数据发送方式的不同，可将通信分为并行通信和串行通信两种基本方式[3]。

在并行通信方式中，数据各位同时传送，如图3.1所示，并行通信的优点是速度快，多用与同一设备内不同器件或模块之间的数据传输；

缺点是需要传输线多，干扰大、可靠性差，线路架设困难，且成本高不适合进行长距离数据传输。

图3.1并行通信图3.2串行通信

在串行通信方式中，数据位逐一传送，如图3.2所示。

串行通信的优点是所需传输线少，适合远距离传输。

假设并行传送8位二进制所需时间为T，在发送速率相同的情况下，串行传送至少需要8T。

而在实用的串行通信系统中，还需要在数据位前、后分别插入起始位和