專利名稱：遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制，單片機(jī)與PC機(jī)通訊控制技術(shù)，特別涉及一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)需要實(shí)時(shí)采集被控對(duì)象參數(shù)信息，以便于對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)相應(yīng)控制算法計(jì)算控制量，完成相應(yīng)控制任務(wù)。現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)控制準(zhǔn)確性、快速性、穩(wěn)定性提出了更高的要求，所以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)迫切需要一種能完成多通道、大容量、 高精度、穩(wěn)定性高的數(shù)據(jù)采集控制裝置。目前市場(chǎng)已存在數(shù)據(jù)采集控制裝置，但是一般存在功能單一、采集通道少、采集速率低、操作復(fù)雜，并且對(duì)工作環(huán)境要求較高等問題。有的采集裝置只有幾個(gè)通道，而且量化精度只有8位，使得系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)量小，精度不高；同時(shí)AD轉(zhuǎn)換芯片與嵌入式系統(tǒng)通訊還采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，占用較多的I/O 口且控制較為復(fù)雜。大多數(shù)采集裝置選擇將采集到的數(shù)據(jù)和內(nèi)置控制算法直接保存到嵌入式系統(tǒng)中去，由于嵌入式系統(tǒng)本身資源的有限性， 使得其無(wú)法勝任大容量、高精度數(shù)據(jù)采集任務(wù)和精確、復(fù)雜的控制任務(wù)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)高速發(fā)展，使得遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制變得更加經(jīng)濟(jì)高效，也便于將嵌入式系統(tǒng)靈活、方便和計(jì)算機(jī)大容量、高速度全部發(fā)揮出來(lái)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于單片機(jī)與 PC機(jī)通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，本裝置可以實(shí)時(shí)采集被控對(duì)象多種參數(shù)信息并送PC 機(jī)處理，可以選擇由PC機(jī)遠(yuǎn)程或單片機(jī)本地控制被控對(duì)象。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，其包括被控對(duì)象，單片機(jī)，PC機(jī)，所述被控對(duì)象與所述單片機(jī)相連，所述單片機(jī)與所述PC機(jī)相連。優(yōu)選的，所述被控對(duì)象經(jīng)傳感器、電壓變換電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片與所述單片機(jī)相連。優(yōu)選的，所述單片機(jī)又經(jīng)繼電器與所述被控對(duì)象相連；優(yōu)選的，所述單片機(jī)與所述PC機(jī)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片相連。優(yōu)選的，所述單片機(jī)還與顯示裝置、控制方式選擇電路相連。優(yōu)選的，所述PC機(jī)還與文件存儲(chǔ)設(shè)備和控制算法存儲(chǔ)設(shè)備相連。上述技術(shù)方案有如下有益效果該方案可以實(shí)時(shí)采集被控對(duì)象多種參數(shù)信息并送 PC機(jī)處理，可以選擇由PC機(jī)遠(yuǎn)程或單片機(jī)本地控制被控對(duì)象。高性能多通道AD轉(zhuǎn)換芯片可以實(shí)現(xiàn)大容量、高精度模擬數(shù)據(jù)采集。單片機(jī)與PC機(jī)通訊可以將龐大的數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜的控制任務(wù)交給計(jì)算機(jī)來(lái)完成。遠(yuǎn)程控制和本地控制模式選擇切換，使系統(tǒng)靈活性得到加強(qiáng)?？傊到y(tǒng)具有采集數(shù)據(jù)量大、精度高、控制方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可以依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例單片機(jī)數(shù)據(jù)采集電路圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例單片機(jī)與PC機(jī)通訊電路圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例單片機(jī)串口中斷流程圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例PC機(jī)串口接收事件流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖1所示，本實(shí)用新型一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置包括1被控對(duì)象，2傳感器， 3電壓變換電路，4A/D轉(zhuǎn)換芯片，5繼電器，6顯示裝置，7單片機(jī)，8控制方式選擇，9電平轉(zhuǎn)換芯片，10文件存儲(chǔ)，IlPC機(jī)，12控制算法。被控對(duì)象經(jīng)傳感器、電壓變換電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片與所述單片機(jī)相連；所述單片機(jī)又經(jīng)繼電器與所述被控對(duì)象相連；所述單片機(jī)與所述PC 機(jī)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片相連。單片機(jī)還與顯示裝置、控制方式選擇電路相連，PC機(jī)還需要進(jìn)行文件存儲(chǔ)和讀取控制算法操作。如圖2所示，被控對(duì)象現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)信息，可能是溫度、濕度、壓力、流量等非電量信號(hào)需要經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換電量的信號(hào)，如果本身就是電量信號(hào)則可省略這一步。轉(zhuǎn)換完成的電量信號(hào)可能過大或是過小，需要經(jīng)電壓變換電路轉(zhuǎn)換到A/D轉(zhuǎn)換芯片所能處理的范圍， 再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換由11通道12位高速A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543來(lái)完成，其與單片機(jī)之間數(shù)據(jù)通信采用的是串行通信的方式，只要進(jìn)行四條信號(hào)線的連接即可，分別為片選信號(hào)CS，時(shí)鐘信號(hào)CLK，數(shù)據(jù)移出Dout，數(shù)據(jù)移入Din。如圖3所示，單片機(jī)與PC機(jī)之間采用串行方式通訊，可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程的PC機(jī)。單片機(jī)串口的輸入輸出電平為TTL電平，它與PC機(jī)串口的電氣規(guī)范不同，必須進(jìn)行RS-232電平和TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，才可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的通訊，本實(shí)施例采用MAX232作為轉(zhuǎn)換芯片。圖中C4、C5、C6、C7是MAX232芯片電源變換電路的外接電容，C8為電源去耦合電容，用來(lái)消除電源澡聲影響。PC機(jī)的TXD信號(hào)經(jīng)MAX232 將RS232信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為TTL電平送單片機(jī)RXD引腳；單片機(jī)的TXD信號(hào)經(jīng)MAX232將TTL 電平轉(zhuǎn)換為RS232電平送PC機(jī)的RXD引腳。Cl、C2、Yl構(gòu)成單片機(jī)的外接晶振電路，電解電容C3和電阻Rl構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路。單片機(jī)與PC機(jī)建立通訊連接，將采集到的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給PC機(jī)，PC機(jī)接收到采集數(shù)據(jù)顯示在相應(yīng)窗體上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，并可以將數(shù)據(jù)保存到文本文件或是數(shù)據(jù)庫(kù)文件當(dāng)中去。顯示裝置由四位共陽(yáng)數(shù)碼管組成，其中段選數(shù)據(jù)線直接和單片機(jī)一組I/O端口相連，位選數(shù)據(jù)線經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A和單片一組I/O端口相連。顯示控制采用循環(huán)掃描的方式進(jìn)行，即逐一點(diǎn)亮一位數(shù)碼管，并高速切換，由于人眼的視覺停留特性，使其看上去好像四個(gè)數(shù)碼管同時(shí)穩(wěn)定顯示。控制方式選擇電路為一選擇開關(guān)，開關(guān)打到不同位置，對(duì)應(yīng)不同引腳電壓，進(jìn)而選擇系統(tǒng)是處于PC機(jī)遠(yuǎn)程控制模式還是單片機(jī)本地控制模式。若是選擇單片機(jī)本地控制模式則由單片機(jī)根據(jù)內(nèi)置算法進(jìn)行控制，若是PC機(jī)遠(yuǎn)程控制模式則根據(jù)計(jì)算機(jī)算法庫(kù)中的算法計(jì)算控制數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，由單片機(jī)負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行。選擇后一種方法可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法控制，精度較高，但控制過程也較為復(fù)雜。運(yùn)行時(shí)用戶可以根據(jù)需要選擇控制方式，提高了系統(tǒng)的靈活性。如圖4所示，單片機(jī)端串行接收數(shù)據(jù)采用中斷控制方式。單片機(jī)端軟件主要包括系統(tǒng)初始化，A/D轉(zhuǎn)換，采集數(shù)據(jù)顯示，PC機(jī)通訊程序，系統(tǒng)控制等內(nèi)容。其中PC機(jī)通訊程序又包括發(fā)送程序和接收程序兩部分。發(fā)送程序采用查詢的方式進(jìn)行，即設(shè)置好串口工作方式、波特率等通訊參數(shù)之后啟動(dòng)串口，查詢數(shù)據(jù)是否發(fā)送完，發(fā)送完之后再發(fā)送下一字節(jié)，直到本次數(shù)據(jù)全部發(fā)送完成。單片機(jī)通訊接收程序采用串口中斷的方式進(jìn)行以提高CPU 工作效率，流程圖如圖4所示。單片機(jī)串口接收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)則產(chǎn)生一次串行中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)執(zhí)行。由于發(fā)送中斷和接收中斷均可以產(chǎn)生串行中斷，所以進(jìn)入中斷首先判斷是否是發(fā)送中斷，如果是則清中斷標(biāo)志位并結(jié)束；如果是接收中斷，則接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，并根據(jù)目前所處的控制模式進(jìn)行控制，控制完成之后返回。如圖5所示，PC機(jī)端通訊程序采用可視化開發(fā)工具VB 6. 0編寫。PC機(jī)軟件主要包括窗體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)初始化，接收事件程序、發(fā)送數(shù)據(jù)、文件存儲(chǔ)、控制算法計(jì)算等內(nèi)容。接收事件處理是系統(tǒng)重要任務(wù)，其流程圖如圖5所示。當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)通訊事件時(shí)進(jìn)入事件處理程序，首先判斷是否是一個(gè)接收事件，如果是則從串口接收一個(gè)字符。再判斷是否是一個(gè)通道數(shù)據(jù)的開始，一個(gè)通道數(shù)據(jù)為兩個(gè)字節(jié)，所以只是判斷是否是偶字節(jié)即可，如果是一個(gè)通道數(shù)據(jù)開始則存為低8位，如果不是則存為高8位。如果如采集數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保存，可以將數(shù)據(jù)保存到計(jì)算機(jī)文件當(dāng)中，文件類型可以是文本文件也可以是數(shù)據(jù)庫(kù)文件。當(dāng)需要對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)程控制則需要讀取控制算法文件，計(jì)算控制數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過通訊控件發(fā)送給單片機(jī)，由單片機(jī)再負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行。以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹， 對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)實(shí)用新型的限制，凡依本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想所做的任何改變都在本實(shí)有新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，其包括被控對(duì)象，單片機(jī)，PC機(jī)，所述被控對(duì)象與所述單片機(jī)相連，所述單片機(jī)與所述PC機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，所述被控對(duì)象經(jīng)傳感器、電壓變換電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片與所述單片機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，所述單片機(jī)又經(jīng)繼電器與所述被控對(duì)象相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，所述單片機(jī)與所述PC 機(jī)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，所述單片機(jī)還與顯示裝置、控制方式選擇電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于，所述PC機(jī)還與文件存儲(chǔ)設(shè)備和控制算法存儲(chǔ)設(shè)備相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制裝置，其包括被控對(duì)象，單片機(jī)，PC機(jī)，所述被控對(duì)象經(jīng)傳感器、電壓變換電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片與所述單片機(jī)相連；所述單片機(jī)又經(jīng)繼電器與所述被控對(duì)象相連；所述單片機(jī)與所述PC機(jī)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片相連。該裝置可以實(shí)時(shí)采集被控對(duì)象多種參數(shù)信息并送PC機(jī)處理，可以選擇由PC機(jī)遠(yuǎn)程或單片機(jī)本地控制被控對(duì)象。該裝置具有采集數(shù)據(jù)量大、精度高、控制方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK202126601SQ20112017883
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者黃克亞 申請(qǐng)人:黃克亞