溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料

1、 引言隨著“信息時(shí)代”的到來，作為獲取信息的手段傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對(duì)其要求越來越高，需求越來越迫切。傳感器技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量、信息處理和自動(dòng)控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示

2、和控制的要求，而且只有通過對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開發(fā)和應(yīng)用。另一方面，傳感器的被測信號(hào)來自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。其發(fā)展速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。為了提高對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)溫度傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一溫度監(jiān)控系統(tǒng)。文中傳感器理論單片

3、機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了利用熱敏電阻作為熱敏傳感器探測環(huán)境溫度的過程，以及實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過程。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。課題主要任務(wù)是完成環(huán)境溫度檢測，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)并通過計(jì)算機(jī)實(shí)施溫度監(jiān)控。設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括溫度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換模塊，輸出控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊，溫度顯示模塊和溫度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路六個(gè)部分。文中對(duì)每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。整個(gè)系統(tǒng)的核心是進(jìn)行溫度監(jiān)控，完成了課題所有要求。1 設(shè)計(jì)要求1.1 控制要求（1）生物繁殖培養(yǎng)液

4、的溫度要保證在適于細(xì)胞繁殖的溫度內(nèi)，這主要在控制程序設(shè)計(jì)中考慮。溫度控制范圍為15 25，升溫、降溫階段的溫度控制精度要求為0.5度，保溫階段溫度控制精度為 0.5度 。 圖1.1.1溫度控制曲線（2）微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié) 正常情況下，系統(tǒng)投入自動(dòng)。（3）模擬手動(dòng)操作 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常，投入手動(dòng)操作。（4）微機(jī)監(jiān)控功能 顯示當(dāng)前被控量的設(shè)定值、實(shí)際值，控制量的輸出。1.2 受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型生物繁殖的培養(yǎng)液主要用于生物的繁殖研究，而溫度是影響生物繁殖的重要因素。本系統(tǒng)要求長時(shí)間監(jiān)視培養(yǎng)液的溫度，并對(duì)當(dāng)前的溫度進(jìn)行控制。本控制對(duì)象為生物繁殖用培養(yǎng)液，采用繼電器進(jìn)行控制。2 系統(tǒng)的硬件配置2.1 單片機(jī)和系

5、統(tǒng)總線單片機(jī)：PIC16F877A（PIC16F877A為美國MICORCHIP公司生產(chǎn)的帶A/D轉(zhuǎn)換的8位單片機(jī)）。顯示系統(tǒng)：商用計(jì)算機(jī)。用戶內(nèi)存：256M RAM。系統(tǒng)總線：RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）RS232 C有25條線，分為5個(gè)功能組，包括4條數(shù)據(jù)線，11條控制線，3條定時(shí)線，7條備用線和未定義線。操作系統(tǒng)：Windows 2000。2.2 硬件介紹 計(jì)算機(jī)工作的外圍電路設(shè)備（1）溫度傳感器溫度傳感器采用補(bǔ)償型NTC熱敏電阻其主要性能如下：補(bǔ)償型NTC熱敏電阻 B值誤差范圍小，對(duì)于阻值誤差范圍在5的產(chǎn)品，其一致性、互換性良好。適合于一般

6、精度的溫度測量和計(jì)量設(shè)備。外型結(jié)構(gòu)和尺寸：圖2.2.1 溫度傳感器結(jié)構(gòu)尺寸圖主要技術(shù)參數(shù)：時(shí)間常數(shù)30S測量功率0.1mW使用溫度范圍-55+125耗散系數(shù)6mW/額定功率0.5W降功耗曲線：圖2.2.2溫度傳感器功耗曲線圖（2）核心處理單元MicroChip PIC16F877A單片機(jī)MicroChip PCI16F877A單片機(jī)主要性能：具有高性能RISC CPU僅有35條單字指令。除程序指令為兩個(gè)周期外，其余的均為單周期指令。運(yùn)行速度：DC-20M時(shí)鐘輸入。DC-200ns指令周期。8K*14個(gè)FLASH程序存儲(chǔ)器。368*8個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）字節(jié)。引腳輸出和PIC16C73B/74

7、B/76/77兼容。中斷能力（達(dá)到14個(gè)中斷源）。8級(jí)深度的硬件堆棧。直接，間接和相對(duì)尋址方式。上電復(fù)位（POR）。上電定時(shí)器(PWRT)和震動(dòng)啟動(dòng)定時(shí)器。監(jiān)視定時(shí)器（WDT），它帶有片內(nèi)可靠運(yùn)行的RC振蕩器?？删幊痰拇a保護(hù)。低功耗睡眠方式?？蛇x擇的振蕩器。低功耗，高速CMOS FLASH/EEPROM工藝。全靜態(tài)設(shè)計(jì)。在線串行編程(ICSP)。單獨(dú)5v的內(nèi)部電路串行編程(ICSP)能力。處理機(jī)讀/寫訪問程序存儲(chǔ)器。運(yùn)行電壓范圍2.0v到5v。高輸入/輸出電流25mA。商用，工業(yè)用溫度范圍。低功耗： 在5v,4MHz時(shí)典型值小于2mA。 在3v,32KHz時(shí)典型值小于20uA。 典型的靜態(tài)電

8、流值小于1uA。外圍特征：Timer 0 ：帶有預(yù)分頻的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。Timer 1 ：帶有預(yù)分頻的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，在使用外部晶體時(shí)鐘時(shí)在SLEEP期間仍能工作。Timer 2 ：帶有8位周期寄存器，預(yù)分頻和后分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2個(gè)捕捉器，比較器和PWM模塊。其中 ：捕捉器是16位的，最大分辨率為12.5nS。比較器是16位的，最大分辨率為200nS。PWM最大分辨率為是10位。10位多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。帶有SPI（主模式）和I2C（主/從）模式的SSP。帶有9位地址探測的通用同步異步接收/發(fā)送（USART/RCI）。帶有RD,WR和CS控制（只40/44引腳）8位字寬的并

9、行從端口。帶有降壓的復(fù)位檢測電路。（3）RS-232-C接口電路計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同 的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)

10、 準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信 號(hào)的電平加以規(guī)定。接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號(hào)。接口的電氣特性 在RS-232-C中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯?！?”，-5-15V；邏輯“0” +5 +15V 。噪聲容限為

11、2V。即 要求接收器能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào) 作為邏輯“1” 。  接口的物理結(jié)構(gòu) RS-232-C接口連接器一般使用型號(hào)為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端. 一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232-C接口,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào),只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。傳輸電纜長度 由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為50英尺，其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中

12、，約有99%的用戶是按碼元畸變1020%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過50英尺。圖2.3.1 Max232結(jié)構(gòu)圖（4）繼電器繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)，廣泛用于遙控，遙測，通信，自動(dòng)控制，機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器是在自動(dòng)控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實(shí)際上是一種可以用低電壓、小電流來控制大電流、高電壓的自動(dòng)開關(guān)。在本系統(tǒng)中，繼電器控制的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)電路和PCI16F877A單片機(jī)中程序構(gòu)成溫度自動(dòng)監(jiān)測電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物培養(yǎng)液溫度的監(jiān)測和自動(dòng)控制（5）半導(dǎo)體降溫片及電阻加熱絲半導(dǎo)體制冷器是根據(jù)熱電效應(yīng)技術(shù)的特點(diǎn)，采用特殊半導(dǎo)體材料熱電堆

13、來制冷，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能，效率較高。其工作原理如圖2.5.1：圖2.5.1半導(dǎo)體降溫片工作原理圖半導(dǎo)體制冷片由許多N型和P型半導(dǎo)體之顆粒互相排列而成，而N P之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好，通上電源之後，冷端的熱量被移到熱端，導(dǎo)致冷端溫度降低，熱端溫度升高。它的外觀如圖2.5.2所示。正視圖側(cè)視圖2）本控制系統(tǒng)是對(duì)生物培養(yǎng)液進(jìn)行溫度監(jiān)控，故太快的溫度變化對(duì)生物繁殖顯圖2.5.2半導(dǎo)體降溫片外觀圖本控制系統(tǒng)是對(duì)生物培養(yǎng)液進(jìn)行溫度監(jiān)控，過快的溫度變化對(duì)生物繁殖顯然是不利的，因此在本系統(tǒng)中采用的

14、是高阻抗小功率加熱電阻絲進(jìn)行溫度的小范圍調(diào)節(jié)。3 溫度控制系統(tǒng)的組成框圖采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見圖3.1。其中數(shù)字控制器的功能由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。圖3.1溫度控制系統(tǒng)的組成框圖 培養(yǎng)皿的傳遞函數(shù)為，其中1為電阻加熱的時(shí)間常數(shù)，為電阻加熱的純滯后時(shí)間，為采樣周期。A/D轉(zhuǎn)換器可劃歸為零階保持器內(nèi)，所以廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)為 （3-1-1） 廣義對(duì)象的Z傳遞函數(shù)為 （3-1-2） 所以系統(tǒng)的閉環(huán)Z傳遞函數(shù)為 (3-1-3) 系統(tǒng)的數(shù)字控制器為= （3-1-4） 寫成差分方程即為 （3-1-5） 令 ,得 （3-1-6）式中 第次采樣時(shí)的偏差；第次采樣時(shí)的偏差；第次采樣時(shí)的偏差；4 溫度控制

15、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述PIC16f877A單片機(jī)加熱控制電路高阻抗加熱絲降溫控制電路半導(dǎo)體降溫片溫度傳感器培養(yǎng)皿TTL電平到EIA電平轉(zhuǎn)換電路商用計(jì)算機(jī)顯示終端 圖4.1溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4.1中溫度傳感器和Micro Chip PIC16F877A單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集培養(yǎng)皿內(nèi)的溫度信號(hào)。溫度傳感器輸出電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與培養(yǎng)皿內(nèi)的溫度給定值數(shù)字化后進(jìn)行比較，即可得到實(shí)際溫度和給定溫度的偏差。培養(yǎng)皿內(nèi)的溫度設(shè)定值由Micro Chip PIC16F877A單片機(jī)中程序設(shè)定。由Micro Chip PIC16F877A單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器進(jìn)行比較運(yùn)算，經(jīng)過比較后輸

16、出控制量控制由加熱和降溫電路構(gòu)成的溫度調(diào)節(jié)電路對(duì)培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)通過電平轉(zhuǎn)換電路把當(dāng)前溫度傳輸?shù)缴逃糜?jì)算機(jī)的串口中，由計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)的顯示培養(yǎng)皿中的溫度，正常情況下溫度控制由Micro Chip PIC16F877A單片機(jī)自動(dòng)控制。必要時(shí)，計(jì)算機(jī)也可以通過軟件來強(qiáng)制改變培養(yǎng)皿中溫度。5 溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 Microchip PIC16F877A單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖5.1.1所示。檢測與變送A/D轉(zhuǎn)換工程量變換溫度非線性轉(zhuǎn)換發(fā)送數(shù)據(jù)到串口比較判斷算法溫度預(yù)設(shè)值溫度調(diào)節(jié) 電路執(zhí)行器從串口接受數(shù)據(jù)命令識(shí)別控制程序 圖5.1.1單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖5.2 單

17、片機(jī)控制流程圖開始初始化PIC16F877A單片機(jī)端口地址讀入預(yù)設(shè)溫度值啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入NX單元NX-FF>0F0-NX>0降溫加熱工程量變換溫度非線性溫度轉(zhuǎn)換發(fā)送數(shù)據(jù)到串口命令識(shí)別程序從串口接受數(shù)據(jù)YYYNNN 圖5.2.1單片機(jī)控制流程圖5.3 溫度變換程序模塊溫度傳感器在12到60輸出2.52V1.02V，溫度起點(diǎn)為12，滿量程為48。Micro Chip PIC16F877A單片機(jī)內(nèi)嵌的10位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)輸出的數(shù)字量為0000000000B1111111111B（05V），應(yīng)用以下變換公式進(jìn)行變換：AX=A0+(AM-A0)(NX-N0)/(NM-N0)

18、式中，A0為一次測量儀表的下限。AM為一次測量儀表的上限。AX實(shí)際測量值。N0儀表下限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。NM儀表上限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。NX測量值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。5.4 溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊采用折線擬合法進(jìn)行線性化處理如圖5.4.1所示，分為以下幾段：當(dāng)1.73VAx<2.52V時(shí)，T=0.06*WN+12當(dāng)1.40VWN<1.73V時(shí)，T=0.03*WN+25當(dāng)1.24VWN<1.40V時(shí)，T=0.016*WN+40當(dāng)1.06VWN<1.24V時(shí)，T=0.018WN+50表5.4.1 溫度曲線實(shí)際測量數(shù)據(jù)溫度()12131415161718電壓（V）2.522.482.472.

19、442.402.392.37溫度()19202122232425電壓（V）2.322.282.222.152.091.831.73溫度()26272829303132電壓（V）1.701.661.641.611.581.561.54溫度()33343536373839電壓（V）1.531.501.481.461.451.431.41溫度()40414243444546電壓（V）1.401.381.371.351.321.301.29溫度()47484950515253電壓（V）1.271.261.251.241.221.201.19溫度()54555657585960電壓（V）1.171.16

20、1.121.111.091.071.06 圖5-1圖5.4.1 溫度分段線限等效圖6 通信協(xié)議的設(shè)計(jì)由于溫度采集和實(shí)施控制是通過單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而微機(jī)完成溫度監(jiān)控，所以需要采用單片機(jī)和微機(jī)之間的通信協(xié)議。本設(shè)計(jì)應(yīng)用條件為傳輸距離不超過15米的短距離數(shù)據(jù)傳輸，且傳輸數(shù)據(jù)量較小，所以采用在控制領(lǐng)域里應(yīng)用較廣泛RS232C串行通信方式。 針對(duì)近程小批量的數(shù)據(jù)通信，設(shè)計(jì)時(shí)采用3 線制（RXD ，TXD ，GND）軟握手的零MODEM方式。即：將PC機(jī)和單片機(jī)的“發(fā)送數(shù)據(jù)線（TXD）”與“接收數(shù)據(jù)（RXD）”交叉連接，二者的地線（GND）直接相連而其它信號(hào)線如握手信號(hào)線均不用，而采用軟件握手。這樣即

21、可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)，又可以簡化電路設(shè)計(jì)節(jié)約了成本。由于RS232C是早期為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平與TTL， MOS 邏輯電平不同。邏輯0 電平規(guī)定為+5+15V之間，邏輯1是電平為-5 -15V 之間。因此在將PC機(jī)和單片機(jī)的RXD和TXD交叉連接時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。下圖即為通信時(shí)的硬件連接圖，其中器件MAX232完成邏輯電平轉(zhuǎn)換的任務(wù)。圖6.1 電平轉(zhuǎn)換電路圖注：在PC機(jī)中9針RS232接口中：2線：RXD， 3線：TXD， 5線：GND而在25針的RS232接口中：3線：RXD， 2線：TXD， 7線：GND6.1 軟件設(shè)計(jì)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，必須解

22、決好兩個(gè)方面的問題：一是可靠性，二是速度。而這兩方面的問題，可靠性是第一位的,速度只能是在可靠的基礎(chǔ)上的速度。可靠快速轉(zhuǎn)輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，需要PC-單片機(jī)軟件以及通信協(xié)議等各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠和其間的相互配合。6.1.1 通信協(xié)議概述在設(shè)計(jì)PC-單片機(jī)通信協(xié)議時(shí)，需說明一點(diǎn)：在本系統(tǒng)的實(shí)際通信中，PC機(jī)是主控者單片機(jī)只是被動(dòng)接收者。采用這種通信協(xié)議較雙方互為主控者時(shí)簡單。本通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思想是基于幀傳輸方式。即在向RS232串口發(fā)送命令信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，是一幀一幀地發(fā)送的。為了使數(shù)據(jù)快速可靠地傳輸，將每一幀數(shù)據(jù)唯一對(duì)應(yīng)一命令幀。此時(shí)傳輸數(shù)據(jù)即執(zhí)行命令具體如下：(1) 在PC讀數(shù)據(jù)時(shí)，遵循“讀命令-

23、等數(shù)據(jù)-報(bào)告”，即PC下達(dá)一命令，等待接收數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收數(shù)據(jù)的正誤向應(yīng)用程序報(bào)告此命令的執(zhí)行情況。(2) 在PC寫數(shù)據(jù)時(shí)，遵循“寫命令-等回應(yīng)-報(bào)告”，即PC下達(dá)一寫命令（此時(shí)所要寫的數(shù)據(jù)含于此命令中），等待單片機(jī)發(fā)來的“已正確接收”的回應(yīng)信號(hào)，并向應(yīng)用程序報(bào)告此命令執(zhí)行完畢。(3) 如果在轉(zhuǎn)輸過程中，其間PC或MCU所接收任何一幀信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，均會(huì)向?qū)Ψ桨l(fā)送重發(fā)此幀信號(hào)的請(qǐng)求。如果連續(xù)三次轉(zhuǎn)輸失敗，則退出通信并向應(yīng)用程序報(bào)告。6.2 通信協(xié)議說明6.2.1信號(hào)幀分類(1) 讀命令幀：當(dāng)PC讀數(shù)據(jù)時(shí)，PC向PIC16F877A發(fā)送的命令信號(hào)。(2) 寫命令幀：當(dāng)PC寫數(shù)據(jù)時(shí)，PC向PIC1

24、6F877A發(fā)送的命令信號(hào)(內(nèi)含所要寫的數(shù)據(jù))。(3) 數(shù)據(jù)幀：當(dāng)PC讀數(shù)據(jù)時(shí)，PIC16F877A向PC發(fā)送的內(nèi)含數(shù)據(jù)信息的信號(hào)。(4) 正回應(yīng)幀：當(dāng)PC寫數(shù)據(jù)時(shí)，PIC16F877A向PC報(bào)告數(shù)據(jù)已正確接收的信號(hào)。(5) 重發(fā)命令幀：當(dāng)PC讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)，PIC16F877A所接收的信號(hào)幀(讀/寫命令幀)有誤時(shí)向PC發(fā)出的請(qǐng)求重發(fā)信號(hào)。(6) 放棄命令幀：當(dāng)PC讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)了使程序無法正常執(zhí)行時(shí)PC或PIC16F877A向?qū)Ψ桨l(fā)出的退出通信的通知信號(hào)。6.2.2信號(hào)幀格式(1) 讀命令幀格式幀頭標(biāo)志幀類型器件地址起始地址長度校驗(yàn)和幀尾標(biāo)志幀頭標(biāo)志(1 Bit): 表示此數(shù)據(jù)包屬于本串口通

25、信協(xié)議,并為是否接收此包數(shù)據(jù)的標(biāo)志。幀類型(1 Bit): 所用信號(hào)幀的識(shí)別標(biāo)志,即1.2.1 信號(hào)幀分類中的各類型信號(hào)的標(biāo)志字節(jié)。器件地址(1Byte): PC所要訪問的外部器件的地址即是哪一個(gè)外部器件。起始地址(2Byte): PC所要訪問的器件的存貯器起始地址。長度(1Byte): 一次命令所轉(zhuǎn)輸?shù)臄?shù)據(jù)長度。校驗(yàn)和(1Byte): 此幀信號(hào)的校驗(yàn)字節(jié),為異或校驗(yàn)。幀尾標(biāo)志(1Byte): 此幀信號(hào)的結(jié)束標(biāo)志。(2) 寫命令幀幀頭標(biāo)志幀類型器件地址起始地址長度數(shù)據(jù)區(qū)校驗(yàn)和幀尾標(biāo)志數(shù)據(jù)區(qū):所要寫的數(shù)據(jù)信息。其它分析同上。(3) 數(shù)據(jù)幀幀頭標(biāo)志幀類型長度數(shù)據(jù)區(qū)校驗(yàn)字幀尾標(biāo)志長度:所轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的長

26、度。數(shù)據(jù)區(qū):所轉(zhuǎn)輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。其它分析同上。(4) 正響應(yīng)幀幀頭標(biāo)志幀類型空校驗(yàn)字幀尾標(biāo)志空無意義:為了PIC16F877A編程的方便而加入。其它分析同上。(5) 重發(fā)幀幀頭標(biāo)志幀類型空校驗(yàn)字幀尾標(biāo)志其它分析同上。(6) 放棄幀幀頭標(biāo)志幀類型錯(cuò)誤碼校驗(yàn)字幀尾標(biāo)志錯(cuò)誤碼:00H 執(zhí)行PC命令發(fā)放棄幀回應(yīng)被動(dòng)退出通訊。01H PIC16F877A 單片機(jī)方寫入芯片發(fā)生錯(cuò)誤主動(dòng)通知PC退出通訊。6.2.3 通信協(xié)議處理流程(1) 數(shù)據(jù)分幀與數(shù)據(jù)重組圖6.2.1串口數(shù)據(jù)發(fā)送過程 圖6.2.2串口數(shù)據(jù)接受過程將應(yīng)用程序發(fā)送過來的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)流放在發(fā)送緩沖區(qū)中，通過通信協(xié)議進(jìn)行分幀切割發(fā)送。在接收端，

27、分幀的數(shù)據(jù)去掉幀頭重新組合到接收緩沖區(qū)中，交給應(yīng)用程序處理，發(fā)送過程的示意如圖6.2.1，接收過程的示意圖如圖6.2.2。單片機(jī)串口通信軟件設(shè)計(jì)流程圖串口接受到一幀數(shù)據(jù)此幀是否正確連續(xù)3次不正確退出通信并報(bào)告讀命令信號(hào)退出等待下一幀重發(fā)命令幀寫命令信號(hào)分析此命令開始執(zhí)行分析此命令取出數(shù)據(jù)信息發(fā)數(shù)據(jù)幀發(fā)正回應(yīng)數(shù)據(jù)幀退出通信并報(bào)告退出等待下幀命令NYYNYYNN 圖6.2.3單片機(jī)串口通信軟件流程圖應(yīng)用程序通知通信開始讀還是寫發(fā)送讀命令發(fā)送寫命令串口收到命令此幀是否正確？連續(xù)三次否退出通信是幀數(shù)據(jù)嗎？重發(fā)命令幀等待下幀信號(hào)處理數(shù)據(jù)是正回應(yīng)幀嗎命令執(zhí)行完畢是重發(fā)幀嗎退出通信并報(bào)告重發(fā)命令幀等待下幀信

28、號(hào)讀寫NPC接收數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)流程 N N Y Y Y Y Y Y N圖6.2.4 PC串口通信軟件設(shè)計(jì)流程圖 6.3 PC 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)6.3.1 PC軟件設(shè)計(jì)方法的選擇在開發(fā)PC上位機(jī)的通信程序中,人們常用的編程語言可分為3類:(1) 直接面向底層硬件的匯編語言。(2) DOS環(huán)境下的高級(jí)編程語言,如: C語言等。(3) Windows環(huán)境下的高級(jí)編程語言，如：VC+等。而在這3種方式中Windows環(huán)境下的串口編程以其設(shè)備無關(guān)性，可移植性以及界面友好等特征而得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)在Windows操作系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)統(tǒng)治地位的情況下，欲開發(fā)良好的通信程序，利用Windows環(huán)境下的高級(jí)語言已漸成

29、為必然的選擇。開發(fā)Windows環(huán)境下的串口通信程序主要有以下2種方法：(1) 利用Windows API（Application Program Interface）用戶程序接口函數(shù)；(2) 利用ActiveX控件；后者的主要特點(diǎn)是簡單易學(xué)，但前者的功能更為強(qiáng)大控制手段更為靈活。6.3.2 PC軟件通信方式的選擇在Win32環(huán)境下串行通信有兩種：主要方式即同步方式，異步方式兩種方式有各自的特點(diǎn)。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方式。（1）同步方式在同步方式中,讀串口的函數(shù)試圖在串口的接收緩沖區(qū)中讀取規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù),直到規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)全部被讀出或設(shè)定的超時(shí)時(shí)間已到時(shí)才返回。例如：（以C+

30、Builder編程語言為例下同）COMMTIMEOUTS cto;int timeConstant, timeMutiplier;cto.ReadTotalTimeoutConstant = timeConstant; /設(shè)置總超時(shí)常數(shù)cto.ReadTotalTimeoutMultiplier = timeMutiplier; /設(shè)置總超時(shí)系數(shù)SetCommTimeouts(m_hFile,&cto); /超時(shí)設(shè)置ReadFile (hComport,inBuffer,nWantRead,&nRealRead,NULL);/讀串口COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)用于設(shè)置超時(shí),指定

31、讀寫函數(shù)的等待時(shí)間在ReadFile 函數(shù)中hComport 為待讀串口句柄;inBuffer 為輸入緩沖區(qū)大小;nWantRead 為每次調(diào)用ReadFile 時(shí),函數(shù)試圖讀出的字節(jié)數(shù);nRealRead 為實(shí)際讀出的字節(jié)數(shù);最后一個(gè)參數(shù)值NULL 代表ReadFile將采用同步文件讀寫方式。（2）異步方式異步方式中,利用Win32 的多線程結(jié)構(gòu),可以讓串口的讀寫操作在后臺(tái)進(jìn)行,而應(yīng)用程序的其它部分在前臺(tái)執(zhí)行例如:CreateFile(lpszPort, /打開串口GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,0,OPEN_EXISTING,FILE_FLAG_OVERLAPPE

32、D, /允許異步操作0);OVERLAPPED lpOverlapped;COMMTIMEOUTS cto;int timeConstant, timeMutiplier;cto.ReadTotalTimeoutConstant = timeConstant; /設(shè)置總超時(shí)常數(shù)cto.ReadTotalTimeoutMultiplier = timeMutiplier; /設(shè)置總超時(shí)系數(shù)SetCommTimeouts(m_hFile,&cto); /超時(shí)設(shè)置lpOverlapped.hEvent=CreateEvent (NULL.TRUE,FALSE,NULL);ReadFile (

33、hComport,inBuffer,nWantRead,&nRealRead,&lp Overlapped); /讀串口lpOverlapped 是1個(gè)OVERLAPPED 結(jié)構(gòu)變量,OVERLAPPED 結(jié)構(gòu)用于指出讀寫操作與其它操作的重疊為了實(shí)現(xiàn)線程間同步與通信,上面的代碼中用CreateEvent 函數(shù)產(chǎn)生1 個(gè)人工復(fù)位事件,并將其句柄賦予lpOverlapped的hEvent成員這樣,在異步讀寫完成時(shí),Windows95發(fā)送該事件信號(hào)。（3）兩種方式的比較異步方式利用多線程結(jié)構(gòu)來監(jiān)視通信設(shè)備，其最大優(yōu)點(diǎn)是程序?qū)邮諗?shù)據(jù)具有自主覺察能力。一旦通信線程查詢到數(shù)據(jù)已發(fā)送到串口

34、上，線程自動(dòng)向應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)接收到的消息，應(yīng)用程序可用該消息來讀取通信設(shè)備傳來的數(shù)據(jù)。并且使用通信線程還不占用CPU時(shí)間，這樣系統(tǒng)實(shí)際上具有了同時(shí)控制多個(gè)通信設(shè)備（如MODEM）的能力。因此在對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)壯性要求較高的場合下應(yīng)采用異步方式。異步方式的優(yōu)點(diǎn)也恰是同步方式的缺點(diǎn)。使用同步方式時(shí)容易發(fā)生線程阻塞，從而使系統(tǒng)性能下降。但在某些場合下，該缺點(diǎn)可以通過一些措施盡可能地減小，而其簡單易用的優(yōu)點(diǎn)卻是很好地體現(xiàn)出來。如果不考慮Win95的進(jìn)程和線程的問題，僅在串口有數(shù)據(jù)時(shí)，去讀串口緩沖區(qū)就可以了。此時(shí)確定串口讀取的時(shí)機(jī)，握手協(xié)議及軟件糾錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)是程序員應(yīng)考慮的主要問題，也是減小線程阻塞所帶來的

35、負(fù)面影響的主要措施?？梢圆捎猛睫D(zhuǎn)輸方式的場合有如下一些特點(diǎn)： 何時(shí)轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)由PC機(jī)來決定，下位機(jī)只是被動(dòng)接收并執(zhí)行命令。 有限時(shí)間內(nèi)，PC機(jī)命令可以執(zhí)行完畢并返回結(jié)果。而不會(huì)使PC機(jī)處于長時(shí)間等待。 每次所轉(zhuǎn)輸?shù)臄?shù)據(jù)的長度是已知的，所轉(zhuǎn)輸?shù)臄?shù)據(jù)量是有限且比較小。我們?cè)陂_發(fā)串行通信程序時(shí)，分別應(yīng)用這兩種方式開發(fā)都獲得了成功。鑒于應(yīng)用異步方式的安全性和普遍性6.3.3具體實(shí)現(xiàn)方法下面以C+ Builder為例，敘述PC機(jī)通信軟件的實(shí)現(xiàn)過程：(1)打開串口在Win32中，串口和其他通信設(shè)備是作為文件處理的。串口的打開并閉讀取以及寫入所用的函數(shù)與操作文件的函數(shù)相同。通信會(huì)話由調(diào)用CreateFile

36、 函數(shù)打開串口開始，CreateFile 以讀訪問權(quán)限，寫訪問權(quán)限或讀寫訪問權(quán)限“打開串口”并設(shè)定了對(duì)其是異步操作方式。還是同步操作方式調(diào)用該函數(shù)打開串口進(jìn)行讀寫操作的例子如下：mHandle = CreateFile(lpszPort, /串口名GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, /允許讀/寫0, /獨(dú)占方式串口不能共享NULL, /安全性屬性一般設(shè)為0OPEN_EXISTING, /串口是已存在的不能建新端口lpOverlapped, /異步方式0 /串口無模板文件應(yīng)設(shè)為0);如果調(diào)用成功函數(shù)返回串口的句柄賦給Handle，如果調(diào)用失敗則函數(shù)返回INVALID_HAND

37、LE_VALUE。(2)初始化串口對(duì)串口的初始化工作包括對(duì)波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗(yàn)位I/O 緩沖大小以及超時(shí)等參數(shù)的設(shè)置。在調(diào)用API 函數(shù)進(jìn)行串口初始化時(shí)，波特率，數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)停止位的信息包含于一個(gè)DCB結(jié)構(gòu)中，而超時(shí)方面的信息則包含于COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)中，一般在用CreateFile 打開串行口后，可以調(diào)用GetCommState 函數(shù)來獲取串行口的初始配置。要修改串行口的配置應(yīng)該先修改DCB結(jié)構(gòu)，然后再調(diào)用SetCommState函數(shù)用指定的DCB結(jié)構(gòu)來設(shè)置串行口。例如：DCB dcb;GetCommState(mHandle, &dcb) /讀取DCB結(jié)構(gòu)

38、dcb.BaudRate=9600 / 設(shè)置波特率為9600b/sdcb.ByteSize=8; / 每個(gè)字符有8位dcb.Parity=NOPARITY; / 無校驗(yàn)dcb.StopBits=ONESTOPBIT; / 一個(gè)停止位SetCommState(hCom, &dcb) / 保存至DCB結(jié)構(gòu)使設(shè)置值生效調(diào)用SetupComm 函數(shù)可以設(shè)置串行口的輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。如果通信的速率較高則應(yīng)該設(shè)置較大的緩沖區(qū)。例如：SetupComm( mHandle , 1024*2, 1024*2 ) /輸入輸出緩沖區(qū)的大小均為2K在用ReadFile 和WriteFile 讀寫串行口時(shí)

39、，需要考慮超時(shí)問題。如果在指定的時(shí)間內(nèi)沒有讀出或?qū)懭胫付〝?shù)量的字符，那么ReadFile 或WriteFile 的操作就會(huì)結(jié)束。要查詢當(dāng)前的超時(shí)設(shè)置應(yīng)調(diào)用GetCommTimeouts 函數(shù)。該函數(shù)會(huì)填充一個(gè)COMMTIMEOUTS 結(jié)構(gòu)調(diào)用SetCommTimeouts 可以用某一個(gè)COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的內(nèi)容來設(shè)置超時(shí)。TimeOuts. ReadIntervalTimeout=0 /讀間隔超時(shí)TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=10 /讀時(shí)間系數(shù)TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=100 /讀時(shí)間常量TimeOut

40、s.WriteTotalTimeoutMultiplier=10 /寫時(shí)間系數(shù)TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=100 /寫時(shí)間常數(shù)SetCommTimeouts(hCom, &TimeOuts); / 保存設(shè)置值生效COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的成員都以毫秒為單位?？偝瑫r(shí)的計(jì)算公式是：總超時(shí)=時(shí)間系數(shù)×要求讀/寫的字符數(shù)+ 時(shí)間常數(shù)異步方式讀寫串行口時(shí)雖然ReadFile()和WriteFile() 在完成操作以前就可能返回但超時(shí)仍然是起作用的。這種情況下，超時(shí)規(guī)定的是操作的完成時(shí)間而不是ReadFile()和WriteFile()的返回

41、時(shí)間。(3)讀寫串口初始化工作完成以后便可以根據(jù)通信協(xié)議合理安排讀/寫函數(shù)ReadFile()和WriteFile()以讀寫各種握手信息和數(shù)據(jù)信息等。其中何時(shí)讀取單片機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信息及應(yīng)答信息是重要的。此時(shí)采取的是事件驅(qū)動(dòng)法，即：設(shè)置通信資源上的事件掩碼為EV_RXCHAR 。當(dāng)接收到一個(gè)字符并放入緩沖區(qū)后即通知應(yīng)用程序例。/PC發(fā)送一組命令至單片機(jī)WriteFile(mHandle, /串口句柄pDataBuff, /存放數(shù)據(jù)緩種區(qū)iLen, /所寫數(shù)據(jù)的長度pdwWritten, /已寫長度操作前應(yīng)置為0lpOverlapped) /異步方式/設(shè)置通信事件掩碼DWORD dwMask=

42、EV_RXCHAR;SetCommMask(m_hFile,dwMask) /設(shè)置通信事件掩碼/等待通信事件的發(fā)生OVERLAPPED os ;memset( &os, 0, sizeof( OVERLAPPED ) ) ;os.hEvent=CreateEvent(NULL TRUE FALSE NULL)if(!WaitCommEvent(m_hFile, &dwEvtMask, &os) / 重疊操作if(GetLastError()=ERROR_IO_PENDING)/ 無限等待重疊操作結(jié)果GetOverlappedResult(mHandle, &os

43、, &dwTrans, true);/事件已發(fā)生安排讀操作ReadFile(mHandle, /串口句柄pDataBuff, /存放數(shù)據(jù)緩種區(qū)iLen, /所讀數(shù)據(jù)的長度pdwRead, /實(shí)際所讀長度lpOverlapped) /異步方式在上例中，我們無限等待通信事件的發(fā)生。如果通信事件一直沒有發(fā)生則系統(tǒng)將不會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。在實(shí)際程序設(shè)計(jì)中我們可以設(shè)置一時(shí)限，超過此時(shí)限通信事件未到則執(zhí)行相應(yīng)錯(cuò)誤處理此時(shí)，只需將GetOverlappedResult函數(shù)替換為WaitForSingleObject函數(shù)此函數(shù)的聲明形式如下：WaitForSingleObject(HANDLE hEvent,

44、 /事件句柄unsigned long mTimeOuts /超時(shí)設(shè)置)(4) 關(guān)閉串口通信完畢調(diào)用CloseHandle() 函數(shù)關(guān)閉串口例如CloseHandle(mHandle); /關(guān)閉mHandle為打開串口時(shí)返回的句柄6.4 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)我們知道影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸產(chǎn)生錯(cuò)誤的因素有：轉(zhuǎn)輸線分布參數(shù)上下位機(jī)間的波特率誤差現(xiàn)場干擾等。而針對(duì)近程小批量數(shù)據(jù)的通信，下位機(jī)的波特率誤差性是影響可靠通信的最主要因素。所以在單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮并設(shè)置好波特率。6.4.1波特率（1）波特率誤差來源分析單片機(jī)的振蕩電路是由晶體及電容C1 和C2 構(gòu)成。晶振頻率主要由晶體的因有頻率決定，同時(shí)也與電容

45、C1、C2及外界溫度有一定的關(guān)系。另外，晶體頻率的標(biāo)稱值與實(shí)際值也不可能完全一致。波特率最大允許誤差分析在異步串行通信方式1中單片機(jī)以16倍波特率的采樣速率對(duì)接收數(shù)據(jù)（RXD）不斷采樣，一旦檢測到由1到0的負(fù)跳變，16分頻計(jì)數(shù)器立刻復(fù)位，使之滿度翻轉(zhuǎn)的時(shí)刻恰好與輸入位的邊沿對(duì)準(zhǔn)。16分頻計(jì)數(shù)器把每個(gè)接收位的時(shí)間分為16 份，在中間三位即7 ，8 ，9 ，狀態(tài)時(shí)位檢測器對(duì)RXD 端的值采樣，并以3取2的表決方式確定所接收的數(shù)據(jù)位。由此可見，當(dāng)波特率的誤差使得在接收某位數(shù)據(jù)位時(shí)，采樣點(diǎn)離該位的中點(diǎn)半位間隔時(shí)將會(huì)對(duì)該位采樣兩次。即：欲使接收的第N位為正確位時(shí)，須滿足下式成立：所允許的波特率誤差N &

46、gt; 0.54故當(dāng)所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)為10 位時(shí)，所允許的最大的波特率允許誤差為5 %對(duì)于其它常用的8位，9位，11位，一幀的串行傳輸，其最大的波特率允許誤差分別為6.25%，5.56%， 和4.5%。減小波特率誤差的措施我們知道使用離散度小的晶振是減小波特率誤差的關(guān)鍵。如果，晶振的離散度已超過所允許的范圍，此時(shí)不宜用其標(biāo)稱值，可以采用測量其波特率的方法來得出實(shí)際的晶振波特率值。（2）單片機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)設(shè)置通信方式和波特率的值例MOV SCON,#50H 初始化串口設(shè)為方式1MOV TMOD,#20H 利用定時(shí)器1為波特率發(fā)生器并設(shè)為模式2MOV PCON,#XXH 設(shè)置SMOD值MOV TH1

47、,#XXH 設(shè)置定時(shí)器初始值SETB TR1 啟動(dòng)定時(shí)器1等待接收PC機(jī)發(fā)來的信號(hào)幀并按通信協(xié)議作出相應(yīng)響應(yīng)。6.5 通信協(xié)議設(shè)計(jì)結(jié)論6.5.1通信可靠性分析通信的可靠性主要體現(xiàn)在所使用通信協(xié)議的可靠性上，本通信協(xié)議的可靠性主要有兩點(diǎn)理論基礎(chǔ)：(1)通過判斷幀頭起始字符來決定一幀的開始，這樣就避免了部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)入到內(nèi)部數(shù)據(jù)處理之中。這個(gè)可能性在1/256， 通過停止位的判斷可將這個(gè)可能性再降低1/256。 另外通過幀類型字節(jié)的判斷可使之進(jìn)一步降低。(2)校驗(yàn)字將整幀信號(hào)進(jìn)行異或校驗(yàn)則使誤收的可能很小。如果將此異或校驗(yàn)改為CRC校驗(yàn)則出錯(cuò)的可能性更是微乎其微了。本通信所用協(xié)議具有糾錯(cuò)功能，這體現(xiàn)在

48、當(dāng)PC 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)所接收的應(yīng)答信號(hào)出現(xiàn)失誤時(shí)，將重新發(fā)送或接收此幀數(shù)據(jù)，直至接收到了正確的應(yīng)答，具體在程序中最多允許連續(xù)出錯(cuò)三次，超過后則放棄通信。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用本通信時(shí)傳輸距離只有幾米以內(nèi)而且環(huán)境干擾比較小，從而從外部因素上進(jìn)一步保證了通信的可靠性。6.5.2通信速度分析如果在不考慮錯(cuò)誤發(fā)生的情況下，PC 機(jī)每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時(shí)需要附加12 個(gè)字節(jié)，其中8 個(gè)字節(jié)用于發(fā)送4 個(gè)字節(jié)用于應(yīng)答PC 機(jī)。每接收一幀數(shù)據(jù)時(shí)，需要附加13 個(gè)字節(jié)其中5 個(gè)字節(jié)用于接收8 個(gè)字節(jié)用于應(yīng)答。如：按每幀傳送32個(gè)字節(jié)計(jì)算的話，其發(fā)送和接收的效率為為忽略PC和PIC16F877A單片機(jī)的處理時(shí)間計(jì)算

49、。發(fā)送數(shù)據(jù)速率、接收數(shù)據(jù)速率計(jì)算公式如下：發(fā)送數(shù)據(jù)速率：9600*32/44=6981bit/s接收數(shù)據(jù)速率：9600*32/45=6826bit/s這是理論上的速率，實(shí)際中還應(yīng)包含PC和PIC16F877A單片機(jī)的處理信號(hào)幀，等待信號(hào)幀的時(shí)間。在本通信協(xié)議中，不會(huì)出現(xiàn)某信號(hào)幀已到達(dá)但PC或PIC16F877A單片機(jī)還未開始準(zhǔn)備接收的現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，因具體應(yīng)用環(huán)境不同PC和PIC16F877A單片機(jī)處理信號(hào)幀的時(shí)間會(huì)有不同，所以具體速率值依具體應(yīng)用而變化。7 Protel99設(shè)計(jì)原理圖（1）使用Protel進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)的第一步便是設(shè)計(jì)原理圖，原理圖決定了整個(gè)電路的基本功能，也是接下來生成

50、網(wǎng)絡(luò)表和設(shè)計(jì)印刷電路板的基礎(chǔ)。 在Protel 99的初始界面下新建一個(gè)設(shè)計(jì)庫，該數(shù)據(jù)庫用來管理項(xiàng)目。 File-New-改文件名改保存路徑OK 進(jìn)入設(shè)計(jì)庫文件中的文件夾Document。 在Document 文件夾中新建原理圖文件和印制板文件。File-New-Schematic Document-Ok-改文件名File-New-PCB Document-Ok-改文件名 打開原理圖文件。 添加原理圖文件庫。Design-Add/Remove Library- 瀏覽所需零件庫Add-Ok 放置電路所需的各種元件，圖件，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等元器件。Design-Add/Remove Library- 瀏覽所需零件庫Add-O