基于VB的調壓PID溫度控制系統(tǒng)主界面設計

沈陽理工大學課程設計在現(xiàn)代工業(yè)生產過程自動化中，過程控制技術正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)技術經濟指標、提高經濟效益和社會效益、提高勞動生產率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護環(huán)境衛(wèi)生、提高市場競爭力等方面起著越來越大的作用。本實驗中，硬件部分的溫度采集通過Pt100和電熱爐來完成，Pt100通過感應到電熱爐中的溫度變化來把溫度信號轉換為電信號，從而通過PC機中的VB程序達到控制溫度和對溫度的采集。溫度自動控制實驗箱系統(tǒng)如圖2-2所示。圖2-2實驗箱連線2.1.2串行通信基礎

隨著計算機的廣泛應用，市場上許多電氣產品應用串口通信技術作為對外數據交換的橋梁，串口通信受到如此重視，主要原因就是這個技術簡單而且容易實現(xiàn)。串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數據信息的傳輸是在單根數據線上，以每次一個二進制的0、1為最小單位一位一位的傳輸。

串行數據傳送的特點是：

（1）串行傳送在一根傳輸線上既傳送數據信息又傳送聯(lián)絡控制信號；（2）有固定的數據格式，分異步與同步數據格式；

（3）串行通信中對信號的邏輯定義與TTL不兼容，故需要進行邏輯關系與邏輯電平轉換；

（4）串行傳送信息的速率需要控制，要求雙方設定通信傳輸的波特率。

總而言之，串行通信是指在單根數據線上將數據一位一位地按照順序進行傳送。在傳送數據的過程中，每發(fā)送完一個數據，緊接著發(fā)送第二個，直到發(fā)送完最后一位為止。在接收數據的過程中，每一次從單根數據線上一位一位地依次接收，直到最后收到一個完整的數據為止。因此，串行口通信方式一般用在遠距離數據通信中，正好符合具有占用通信線少、成本低等優(yōu)點。

網絡通信過程中，通信雙方要交換數據，需要高度的協(xié)同工作。為了正確的解釋信號，接收方必須確切地知道信號應當何時接收和處理，因此定時是至關重要的。在計算機網絡中，定時的因素稱為位同步。同步是要接收方按照發(fā)送方發(fā)送的每個位的起止時刻和速率來接收數據，否則會產生誤差。通?？梢圆捎猛交虍惒降膫鬏敺绞綄ξ贿M行同步處理。

在異步傳輸中，信息以字符為單位進行傳輸。異步傳輸的優(yōu)點就是收、發(fā)雙方不需要嚴格的位同步，所謂“異步”是指字符與字符之間的異步，字符內部仍為同步。在同步傳輸中，不僅字符內部為同步，字符與字符之間也要保持同步。同步傳輸的特點是可獲得較高的傳輸速度，但實現(xiàn)起來較復雜。

為了解決以上問題，串行傳輸可以采用以下兩種方法：異步傳輸和同步傳輸。

（1）異步傳輸

異步傳輸將比特分成小組進行傳送，小組可以是8位的1個字符或更長。發(fā)送方可以在任何時刻發(fā)送這些比特組，而接收方從不知道它們會在什么時候到達。一個常見的例子是計算機鍵盤與主機的通信。按下一個字母鍵、數字鍵或特殊字符鍵，就發(fā)送一個8比特位的ASCII代碼。鍵盤可以在任何時刻發(fā)送代碼，這取決于用戶的輸入速度，內部的硬件必須能夠在任何時刻接收一個鍵入的字符。異步傳輸存在一個潛在的問題，即接收方并不知道數據會在什么時候到達。在它檢測到數據并做出響應之前，第一個比特已經過去了。這就像有人出乎意料地從后面走上來跟你說話，而你沒來得及反應過來，漏掉了最前面的幾個詞。因此，每次異步傳輸的信息都以一個起始位開頭，它通知接收方數據已經到達了，這就給了接收方響應、接收和緩存數據比特的時間；在傳輸結束時，一個停止位表示該次傳輸信息的終止。按照慣例，空閑(沒有傳送數據)的線路實際攜帶著一個代表二進制1的信號，異步傳輸的開始位使信號變成0，其他的比特位使信號隨傳輸的數據信息而變化。最后，停止位使信號重新變回1，該信號一直保持到下一個開始位到達。例如在鍵盤上數字“1”，按照8比特位的擴展ASCII編碼，將發(fā)送“00110001”，同時需要在8比特位的前面加一個起始位，后面一個停止位。

（2）同步傳輸

同步傳輸的比特分組要大得多。它不是獨立地發(fā)送每個字符，每個字符都有自己的開始位和停止位，而是把它們組合起來一起發(fā)送。我們將這些組合稱為數據幀，或簡稱為幀。數據幀的第一部分包含一組同步字符，它是一個獨特的比特組合，類似于前面提到的起始位，用于通知接收方一個幀已經到達，但它同時還能確保接收方的采樣速度和比特的到達速度保持一致，使收發(fā)雙方進入同步。幀的最后一部分是一個幀結束標記。與同步字符一樣，它也是一個獨特的比特串，類似于前面提到的停止位，用于表示在下一幀開始之前沒有別的即將到達的數據了。

綜上所述，我們可以歸結一下同步傳輸和異步傳輸的區(qū)別，具體如下：

1)異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。

2)異步傳輸的單位是字符而同步傳輸的單位是幀。

2.2主界面設計為了方便地管理系統(tǒng)程序，且占有教少的系統(tǒng)資源，我們采用多文檔界面MDI進行主界面的設計。通過選擇主界面上的菜單，我們就可以實現(xiàn)對溫度信息的各種操作。2.3數據采集設計

數據采集模塊主要由名稱為Timer_Sample的一個Timer控件實現(xiàn)數據采集，由于是多路溫度采集，首先設置一個變量，從1一直到總溫度點數逐一遞增，該變量影響地址和通道數，當該變量為1時，進行第1通道的溫度采集，采集之后并把該變量加1，地址和通道做出響應的變化，進行下次采集操作。整個過程放在一個For循環(huán)里面實現(xiàn)。

下位機的設置是當上位機發(fā)送地址和通道給下位機時，下位機把就把對應該地址和通道的溫度值讀取出來保存，當上位機需要讀取時，上位機發(fā)送MSCommObj.Input命令，下位機就把儲存的溫度值發(fā)送給上位機。上位機進行判斷是否超時，整個過程中應該在50ms以內完成，50ms之后上位機進行采集數據操作，并且對采集出來的數據進行判斷，下位機正常的反饋值應該是一個大于5個字符位的溫度值，如果溫度值有錯誤，或者超時沒有采集出來溫度值，則手動設置采集出來的數據為0，并以紅色標記，表示數據有錯誤，需要檢查硬件設備，如果溫度值沒有錯誤，符合要求，則把采集上來的溫度值復制到m_s_SaveTemp中進行存儲。延時50ms的實現(xiàn)：在VB當中，并沒有延時程序，所以必須通過程序來實現(xiàn)，實現(xiàn)的方法是通過GetTickCount函數來實現(xiàn)。GetTickCount函數包含在kernl32.dll庫里面，在程序加載的時候需要在模塊中聲明。GetTickCount的函數功能：GetTickCount返回從操作系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在所經過的毫秒數。通過這個函數，先建立一個變量，儲存程序開始的時間，然后用當前時間減去程序開始時間，如果結果少于超時時間，則繼續(xù)循環(huán)，直到差值大于超時時間，這樣就完成了延時的功能，延時的時間就是設定超時的時間。期間還需要使用一個函數：DoEvents。DoEvents函數功能是轉讓控制權，以便讓操作系統(tǒng)處理其它的事件。為了防止在延時的時候有其他事件發(fā)生，例如存儲模塊進行存儲，則必須轉讓控制權給系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)才能響應其他事件，否則延時過程會導致CPU占用率100%等其他不可預料的問題發(fā)生。數據采集為了方便調試，設置了一個Debug模式，通過Debug模式總開關可以設置虛擬采數過程，不需要實際硬件連接從而達到調試程序的目的。數據采集流程如圖2-3所示：圖2-3數據采集流程圖在Debug模式下與在正常模式下的區(qū)別在于Debug模式并沒有真正發(fā)送地址和通道的實際操作，屏蔽掉了一條語句：MSCommObj.Output=vSend，該語句在正常模式下實現(xiàn)把vSend里面的數值也就是地址和通道通過串口發(fā)送給下位機，在這里并沒有真正發(fā)送，所以當沒有下位機的情況下，也可以進行調試，語句不出錯。在接收電壓數據的操作過程中也同時屏蔽掉了一條語句：vReceiveBuffer=MSCommObj.Input，并沒有真正把數據采集上來，而是選擇一個固定的數當作采集上來的電壓值，從而才能繼續(xù)接下來的操作。通過Debug模式的創(chuàng)建，可以在沒有硬件的情況下進行軟件編輯，加快了工程進度，并且還能容易的找出問題的所在之處。為了達到實時數據采集目的，實時數據采集處理程序采用MSComm事件驅動方式。OnComm事件程序的流程圖如圖2-4所示：圖2-4OnComm事件程序的流程圖2.4控制算法設計系統(tǒng)控制的總體思路以及細節(jié)流程圖如下圖2-5和2-6所示：圖2-5系統(tǒng)控制的框圖 圖2-6控制窗口流程圖三主界面設計3.1VisualBasic的編程方法VB的窗口化設計遵循了以下四個主要的步驟：

（1）選擇對象(Object)：確實存在的東西，可以被使用，有一個特定的名字，就是一個對象。在VB應用程序的設計中，窗口、鼠標、圖片、按鈕等都是對象。一個對象就是既含數據又含操作該數據代碼的一個邏輯實體，數據是對象的特性，操作即函數或過程，是對象的行為。對象是程序的基本元素，在對象存在的程序中，所有的動作和信息必定和對象有關。所以VB程序設計首先要根據選擇所需的對象。VB中的對象與面向對象程序設計中的對象在概念上是一樣的，但在使用上有很大的區(qū)別，在面向對象程序設計中，對象由程序員自己設計，而在VB中，對象是由系統(tǒng)設計好的，可直接作用或對其進行操作。對象的選擇可以利用VB的工具箱進行。

（2）設置屬性(Property)：每一個存在的對象所具備的特性稱為屬性。例如，一個按鈕的標題(Caption)，名稱(Name)，顏色(Color)，字體大小(Fontsion)，是否可見(Visible)等都稱為其屬性。每個對象都可以根據需要設置其屬性。在VB中，所有對象的屬性都通過屬性窗口顯示出來，當單擊某一對象時，屬性窗口即顯示它的所有屬性。屬性即可以通過屬性窗口來設置，又可以依靠程序語句來設置。

（3）引發(fā)事件(Event)：所謂事件，是由VB事先設置好的、能夠被對象識別的動作。每一個對象總會與外界(其它對象)產生互動，此互動產生時，就是這個對象有一個事件被引發(fā)了。一個對象可以被引發(fā)的事件有很多，例如，一個鼠標可以有單擊、雙擊、拖移、移動等事件，其它對象也有一樣或類似的事件，不同類型的對象可能會有不同的事件可以被外界引發(fā)。響應某個事件所執(zhí)行的操作通過一段程序代碼來實現(xiàn)，這樣的程序代碼叫做事件過程。一個對象可以識別一個或多個事件，因此可以使用一個成多個事件過程對用戶或系統(tǒng)的事件作出響應。事件過程的一般格式如下：Private

Sub對象名稱一事件名稱()

事件響應程序代碼

End

Sub對象名稱指的是對象的Name屬性，事件名稱是由VB予該對象事件的，而這個事件必須是對象所能識別的預先定義好賦予該對象事件的，而這個事件必須是對象所能識別的。

（4）確定方法(Method)：當對象被引發(fā)了某個事件之后，系統(tǒng)(或程序)應該采用的相應步驟就稱之為方法。VB提供了大量的方法，有些方法可以適用于多種甚至所有類型的對象，而有些方法只適用于少數幾種對象。例如，Myform.Print"Good"，表示VB提供的Print方法可以在名為"Myform"的窗體對象上顯示字符串"Good"；Printer.

Print

"Good"表示Print方法可以在打印機對象中打印出字符串"Good"。

在軟件編譯方法上，現(xiàn)在主要采用的結構方式有兩種：BS結構和CS結構。B/S是Brower/Server的縮寫，客戶機上只要安裝一個瀏覽器（Browser），如Netscape

Navigator或Internet

Explorer，服務器安裝Oracle、Sybase、Informix或

SQL

Server等數據庫。瀏覽器通過Web

Server同數據庫進行數據交互。

B/S最大的優(yōu)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件。只要有一臺能上網的電腦就能使用，客戶端零維護。系統(tǒng)的擴展非常容易，只要能上網，再由系統(tǒng)管理員分配一個用戶名和密碼，就可以使用了。甚至可以在線申請，通過公司內部的安全認證（如CA證書）后，不需要人的參與，系統(tǒng)可以自動分配給用戶一個賬號進入系統(tǒng)。

C/S又稱Client/Server或客戶/服務器模式。服務器通常采用高性能的PC、工作站或小型機，并采用大型數據庫系統(tǒng)，如Oracle、Sybase、Informix或SQL

Server?？蛻舳诵枰惭b專用的客戶端軟件。

C/S的優(yōu)點是能充分發(fā)揮客戶端PC的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務器。對應的優(yōu)點就是客戶端響應速度快。缺點主要有以下幾個：

只適用于局域網。而隨著互聯(lián)網的飛速發(fā)展，移動辦公和分布式辦公越來越普及，這需要我們的系統(tǒng)具有擴展性。這種方式遠程訪問需要專門的技術，同時要對系統(tǒng)進行專門的設計來處理分布式的數據。

客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。首先涉及到安裝的工作量，其次任何一臺電腦出問題，如病毒、硬件損壞，都需要進行安裝或維護。特別是有很多分部或專賣店的情況，不是工作量的問題，而是路程的問題。還有，系統(tǒng)軟件升級時，每一臺客戶機需要重新安裝，其維護和升級成本非常高。

對客戶端的操作系統(tǒng)一般也會有限制?？赡苓m應于Win98，但不能用于win2000或WindowsXP?；蛘卟贿m用于微軟新的操作系統(tǒng)等等，更不用說Linux、Unix等。3.2用戶登陸模塊設計 下文將分別介紹在MicrosoftVisualBasic6.0集成環(huán)境下各個模塊的設計過程。首先運行MicrosoftVisualBasic6.0，出現(xiàn)“新建工程”對話框，如圖3-1所示。選擇新建“標準EXE”，執(zhí)行“打開”命令，進入VisualBasic工程集成開發(fā)環(huán)境，窗體設計器會自動出現(xiàn)一個Form1的空白窗體，如圖3-2所示。圖3-1“新建工程”對話框圖3-2空白窗體為防止不相關人員隨意打開本軟件修改，刪除檢測結果，所以軟件運行后，首先設計了登陸對話框，要求輸入用戶名和密碼，輸入正確后才能進入該軟件的主界面。如果失敗達三次，則自動退出系統(tǒng)。用戶登陸界面如圖3-3所示。圖3-3用戶登陸界面在空白窗體上，添加2個Label控件、2個TextBox控件、1個ADODC控件。界面上的2個Label控件用來標識窗體中的信息（用戶名，密碼），2個TextBox控件用來輸入用戶名和密碼，2個CommandButton控件用來確定或取消登陸，1個ADODC控件（運行時隱藏）用來完成和數據庫用戶信息表的連接。圖3-4控制窗口流程圖為了方便地管理系統(tǒng)程序，且占有教少的系統(tǒng)資源，我們采用多文檔界面MDI進行主界面的設計。通過選擇主界面上的菜單，我們就可以實現(xiàn)對溫度信息的各種操作。系統(tǒng)的主界面如圖3-5所示。圖3-5系統(tǒng)主界面四系統(tǒng)運行結果與分析4.1系統(tǒng)運行結果圖4-1運行結果圖4.2分析改進措施本文通過VB6.0可視化編程語言編寫了一個多點測溫系統(tǒng)管理軟件，軟件實現(xiàn)了對電熱爐溫度采集下位機的數據采集、即時溫度曲線顯示，基本實現(xiàn)了對電熱爐測溫系統(tǒng)的管理。本系統(tǒng)溫度采集精度可以達到±1℃，主要用于工業(yè)民用上溫度采集，例如糧庫溫度采集或室內溫度采集，采集反映時間0.1s，在0.1s內即可完成采集溫度，，歷史溫度曲線繪制時間間隔20s，每20s更新溫度曲線一次。達到了課程設計的基本要求。參考文獻[1]于洋，陳亮等.測控系統(tǒng)網絡化技術及應用.機械工業(yè)出版社.2009[2](美)?？怂箠W.VisualBasic2012入門經典.人民郵電出版社.2013[3]拉帕波特.無線通信原理與應用.電子工業(yè)出版社.2009附錄程序源代碼：OptionExplicitPubliccAsInteger,TAsIntegerPrivateSubCombo1_Click()'選擇端口IfCombo1.Text="COM1"ThenMSComm1.CommPort=1ElseIfCombo1.Text="COM2"ThenMSComm1.CommPort=2ElseIfCombo1.Text="COM3"ThenMSComm1.CommPort=3ElseIfCombo1.Text="COM4"ThenMSComm1.CommPort=4ElseMSComm1.CommPort=5EndIfEndSubPrivateSubMSComm1_OnComm()EndSubPrivateSubCommand1_Click()DimiAsInteger,jAsIntegerFori=1To19Forj=1To3MSFlexGrid1.TextMatrix(i,j)=""NextjNextiTimer3.Enabled=TrueT=0c=1Calldraw'CallCombo1_Click'MSComm1.PortOpen=True'comm1.Output=Textsend.TextEndSubPrivateSubCommand2_Click()'MSComm1.PortOpen=FalseTimer3.Enabled=FalseTimer1.Enabled=FalseEndSubPrivateSubCommand3_Click()'comm1.PortOpen=FalseEndEndSubPrivateSubCommand4_Click()UnloadForm2EndSubPrivateSubForm_Load()Form1.Caption="溫度監(jiān)測系統(tǒng)"Combo1.AddItem"COM1"Combo1.AddItem"COM2"Combo1.AddItem"COM3"Combo1.AddItem"COM4"Combo1.AddItem"COM5"Timer1.Interval=1000Timer3.Interval=1000Timer3.Enabled=FalseDimiAsIntegerFori=1To19MSFlexGrid1.Col=0MSFlexGrid1.Row=iMSFlexGrid1.Text=iNextiMSFlexGrid1.Row=0MSFlexGrid1.Col=0MSFlexGrid1.Text="序號"MSFlexGrid1.Col=1MSFlexGrid1.Text="溫度"MSFlexGrid1.Col=2MSFlexGrid1.Text="時間"MSFlexGrid1.Col=3MSFlexGrid1.Text="日期"EndSubPrivateSubList1_Click()EndSubPrivateSubMSFlexGrid1_Click()DimiAsInteger,jAsIntegerFori=1ToMSFlexGrid.RowsMSFlexGrid.Col=0MSFlexGrid.Row=iMSFlexGrid.Text="i"NextiForj=0To19MSFlexGrid.Col=3MSFlexGrid.Row=jMSFlexGrid.ColWidth(j)=MSFlexGrid.ColWidth()+200NextjEndSubPrivateSubdraw()Picture1.FontSize="15"'設置字體大小Picture1.DrawWidth=2Picture1.ForeColor=QBColor(12)Picture1.ClsPicture1.Scale(-30,100)-(230,-30)'橫坐標Picture1.Line(-30,0)-(220,0)Picture1.Line(221,0)-(218,1)'橫坐標箭頭及y值Picture1.Line(221,0)-(218,-1)Picture1.PSet(223,4)Picture1.Print"x"Picture1.Line(0,-30)-(0,100)'縱坐標Picture1.Line(-1,98)-(0,100)'縱坐標箭頭及x值Picture1.Line(1,98)-(0,100)Picture1.PSet(4,98)Picture1.Print"y"Picture1.FontSize="8"'設置字體大小Picture1.PSet(20,-10)Picture1.Print"20"Picture1.PSet(40,-10)Picture1.Print"40"Picture1.PSet(60,-10)Picture1.Print"60"Picture1.PSet(80,-10)Picture1.Print"80"Picture1.PSet(100,-10)Picture1.Print"100"Picture1.PSet(120,-10)Picture1.Print"120"Picture1.PSet(140,-10)Picture1.Print"140"Picture1.PSet(160,-10)Picture1.Print"160"Picture1.PSet(180,-10)Picture1.Print"180"Picture1.PSet(200,-10)Picture1.Print"200"Picture1.PSet(-14,5)Picture1.Print"5"Picture1.PSet(-14,15)Picture1.Print"10"Picture1.PSet(-14,25)Picture1.Print"15"Picture1.PSet(-14,35)Picture1.Print"20"Picture1.PSet(-14,45)Picture1.Print"25"Picture1.PSet(-14,55)Picture1.P