基于51單片機的數字電壓表設計

　　1、系統構成
　　
　　本系統主要由硬件和軟件兩部分構成，硬件主要包括數據采集電路，單片機zui小數據采集系統，單片機與PC機的接口電路等。軟件主要有單片機數據采集程序，單片機與上位機通信程序，以及上位機數據處理程序。
　　
　　2、數據采集電路原理
　　
　　該新型數字電壓表測量的電壓類型為直流，測量范圍為0～5V，下位機采用的單片機為STC89C51，AD轉化采用的是zui常見的ADC0809，可通過RS232串行口與PC機進行通信，以傳送所測量的直流電壓數據。圖1所示是該數字電壓表的數據采集電路。電路的設計已做到了zui小化，即沒有用任何附加邏輯器件做接口電路，便可實現單片機對ADC0809轉換芯片的操作。圖1中的ADC0809是8位的模數轉化芯片，片內有8路模擬選通開關以及相應的通道鎖存譯碼電路，轉化時間大約為100μs左右。在電路應用中，首先要ADC0809的數據通道，當外部電壓進入芯片后，STATR信號由高到低，在脈沖的下降沿ADC0809開始轉換，同時管腳EOC電平變低，表示轉化正在進行，轉化完成之后，管腳EOC的電平變高，表示一次轉化結束。
　　
　　3、軟件編程
　　
　　本系統的軟件程序主要包括下位機數據采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC機的串口通信等。單片機可采用C51編程，上位機操作可采用VC++6．0進行可視化編程，這樣，在串口調試的時候，就可以借助“串口調試助手”工具，并有效利用這個工具提高，整個系統效率。
　　
　　3．1單片機編程
　　
　　單片機在這個系統中所起的作用是控制ADC0809進行數據轉化，并將轉化的數據通過串口發送到上位機上。因為單片機做數據處理的能力不是很強，所以，將所采集的數據轉化量送到PC機上，再利用PC機強大的數據處理能力來進行處理，zui后得出想要的結果。因為ADC0809的CLOCK需要外接時鐘信號（一般接500kHz），這個時鐘信號頻率可以用標準的振蕩電路產生，也可以用單片機自帶的TO或T1口產生。為了設計的zui小化，本設計采用的是自帶的TO口來提供時鐘信號。其程序如下：
　　
　　3．2上位機編程
　　
　　上位機采用VC++6．0實現可視化界面及與下位機的通信功能。VC++是基于Windows操作系統的編程語言工具，可采用API函數來直接實現與下位機的通信，但是這種方法要涉及到很多低層設置，所以，本文采用的是Microsoft推出的ActiveX技術來實現串口通信，即應用程序直接使用ActiveX控件提供的接口來訪問ActiveX控件。MicrosoftCommunicationsControl（以下簡稱MSComm）是Microsoft公司提供的可在簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法。具體來說，它提供了兩種處理通信問題的方法：一是事件驅動（Event2driven）方法，二是查詢方法。本設計采用的是查詢方法，這種方法適合于較小的應用程序。在這種情況下，每當應用程序執行完某一串行口操作后，將不斷檢查MSComm控件的CommEvent屬性，以便檢查執行結果或者檢查某一事件是否發生。如果應用程序較小而且是自成一體，這種方法可能更可取。故對本設計更為可取。MSComm控件有許多重要的屬性，其中首要的幾個如表1所列。
　　
　　在對上位機編程時，應首先創建一個基于對話框的應用程序，然后插入MSComm控件，可在對話框資源上放一個編輯框（IDC_EDIT_RECEIVE）顯示電壓值，再放兩個按鈕控件[開始測量IDC_TEST）和停止測量（ID_STOP）。然后再做對話框模板，鼠標點擊右鍵，選擇Classwizard，增加成員變量，將IDC_MSCOMMl關聯成員變量m_mscomm設定為CMSComm控件類型，但IDC_EDIT_RECEIVE關聯成員變量m_receive不是控件類型，是數值類型（float）。之后分別對兩個按鈕和MSComm控件添加消息響應函數，這可在Classwizard下自動添加。
　　
　　添加代碼時，要首先設置MSComm控件的屬性，這可以在OnInitDialog函數中添加。本文采用的是COMl口，波特率為9600，無奇偶校驗位，8位數據位，l位停止位，用二進制方式收發數據。在開始測量按鈕的OnTest（）函數下添加SetTimer（1，500，NULL）；開啟定時器每500ms觸發一次定時器事件，并在停止測量按鈕OnStop（）函數下添加KillTimer（1）；按鈕的作用是停止定時器事件。接著是添加WM_TIMER消息?？稍贠nTimer（UINTnIDEvent）上添加CByteArraybytoutArr；bytoutArr．Add（0xfd）；m_mscomm．SetOutput（COleVariant（bytoutArr））；（采用二進制方式發送數據0xfd，500ms發送一次，下位機只有在接收到0xfd后才會將轉化的數據傳回來，這也相當于一個簡單的通信協議。
　　
　　數據的接收處理（也是本文的重點）可通過在MSComm控件的消息響應函數中采用查詢方式檢查接收事件是否發生來完成。具體代碼如下：
　　
　　voidCCTestVotDlg::OnOnCommMscomml（）
　　
　　{VARIANTvariant_inp；
　　
　　COleSafeArraysafearray_inp；
　　
　　LONGlen，k；
　　
　　BYTErxdata[1024]；//設置字節數組
　　
　　CStringstrtemp；
　　
　　if（m_mscomm．GetCommEvent0==2）//事件值為2表示接收到數據
　　
　　{variant_inp=m_mscomm．GetInput0；//讀緩沖區
　　
　　safearray_inp=variant_inp；
　　
　　len=safearray_inp．GetOneDimSize（）；//得到有效的數據長度
　　
　　for（k=0；k<len；k++）
　　
　　safearray_inp．Geement（&k，rxdata+k）；//轉化成BYTE型數組
　　
　　m_receive=rxdata[0]；//將接收到的值賦予
　　
　　float變量m_receive=m_receive/255；//接收到的數據為（0，255）之間的整數值
　　
　　m_receive=m_receive*5；//這三步就得到0到5V的電壓值
　　
　　m_receive=setprecision（m_receive，3）//這個函數的作用是保留小數點后三位
　　
　　}
　　
　　UpdateData（FALSE）；//更新編輯框，將數值顯示在編輯框中
　　
　　}
　　
　　4、結束語
　　
　　上述實施方案可在實踐中很好地實現整個樣機的功能，實際使用證明，該儀器的各項指標都能達到預期效果。本文對使用MSComm串行通信的方法做了著重的分析，同時分析了ActiveX技術的強大功能、充分的靈活性和易用性，具有一定的實踐意義。