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发表评论(0)作者:不详, 平台:VB6.0+Win98, 阅读:16397, 日期:2000-10-14
用VB开发多通道仪表数据采集程序
(作者:李湘江 2000年10月10日 11:39)

  1.前言

  实时数据采集系统过去在DOS操作系统下一般是采用汇编语言开发制作。随着Windows操作系统的普及应用,数据采集及工业控制等软件的开发也上升到 Windows环境下。可视化软件开发平台的出现,为软件开发提供了强大的图形界面功能,使得开发出来的各种应用软件具有良好的人机交互功能。汇编语言的特点是功能强、运行速度快,但编程复杂、调试难,而高级语言具有良好的可读性及方便的调试手段。

  Visual Basic 是Windows环境下简单、易学、高效的可视化编程语言开发系统,以其所见即所得的可视化界面设计风格和32位面向对象的程序设计等特点,已广泛地应用于各个领域,是很多计算机软件开发人员采用的开发工具。VB不但提供了良好的界面设计能力,而且在微机串口通信方面也有很强的功能。采用 VB开发Winodws下的数据采集和工业控制应用软件十分方便,尤其软件界面设计非常便捷,编程工作量较小,开发周期短,特别适合非计算机专业的工程技术人员掌握和使用。

  

  2.MSComm控件特点

  MSComm控件是Microsoft提供的扩展控件,用于支持 VB程序对串口的访问,该控制“隐藏”了大部分串口通讯的底层运行过程和许多烦琐的处理过程,同时支持查询方法和事件驱动通讯的机制,事件驱动通讯是交互方式处理串口事务的一种非常有效的方法,特别适合 Windows程序的编写。在串口通讯过程中,当发送数据、收到数据或产生传输错误时,触发MSComm控件的OnComm事件,然后可以通过判断 CommEvent属性值获得事件类型,再根据事件类型进行相应数据处理。因此用其实现微机串口的数据通讯相当简单,以很少的程序代码就可以轻松实现串口的访问和数据通讯。

  

  3.实时数据采集示例程序

  下面给出的应用实例,通过对一台工业八通道实时检测仪表数据通讯协议进行分析,利用VB6.0开发微机通过串口对多通道工业仪表进行实时数据采集的编程技术。给出的程序代码具有通用性,并有详示,可以直接或稍加改动后用于其它数据采集或实时控制程序中。

  3.1 仪表及其数据通讯协议

  这台工业用八通道实时检测仪表,最多可同时接八路高精度位移传感器,用于测量多点微小形变或微量位移,仪表测量精度为0.01毫米,测量范围最大值为50毫米。该仪表带有一个9针的RS-232C串口,能与微机进行串口数据通讯,实时传送检测数据,通过微机软件处理可实现工业实时监控。

  该仪表的串口数据通讯协议是:数据传输速率为9600bps,1位开始位,8位数据位,1位停止位,无奇偶校验位。仪表每秒通过串口发送200个字节数据,由于接入的位移传感器数量在 1-8路可调,所以发送的每帧数据长度不定长,随传感器数量多少而变化。仪表数据传输首先发送每帧数据的开始标志字节,该字节定义为二进制常数0FAH;然后发送1个字节的通道状态字节,该字节按位顺序每位代表相应的一路通道状态,某位是1则代表该通道接有位移传感器,某位是0则代表该通道未接位移传感器;从第三个字节开始按位移传感器接通的通道顺序发送采集数据字节,每道数据有三个字节,前2个数据字节采用压缩的BCD码编码方式,第1个数据字节是高位,第2个数据字节是低位,即一个字节表示两位十进制数,则两个字节表示四位十进制数,小数点采用固定形式,定义在两字节中间;第3个数据字节为符号字节,该字节第八位为1,即1xxxxxxx则为负数,第八位为0,即0xxxxxxx则为正数。

  例如发送的字节数据为:0FAH 0B1H 26H 87H 8H 34H 62H 00H 37H 76H 0H 42H 53H 80H

  0FAH为帧开始标志字节,第一道,第五道,第六道,第八道接有位移传感器,表示 -26.87 34.62 37.76 -42.53。

  3.2 部分参数的技术分析

  3.2.1 仪表通讯传输速率为9600bps,则最快速度为1.0417ms发送一个字节;仪表每秒发送200个字节,平均5.0ms发送一个字节,在查询方式或连续读取串口数据时要在程序中添加循环等待程序,等待接收缓冲区收到足够的字节才能进行数据处理。

  3.2.2 仪表发送每帧数据长度不定长,为了实现实时监测功能,接收数据的读取要尽可能的快速,则在程序开始运行时设置MSComm1的属性

  RThreshold = 26 接收缓冲区收到26个字节产生OnComm事件

  InputLen = 1 Input每次读取一个字节

  等到程序接收到一帧完整数据后,计算出当前帧数据长度,再将Rthreshold属性修改为帧长度,则接收缓冲区在收到一帧数据后,MSComm控件才会触发一个OnComm事件,这样就会有更多的时间进行数据的计算和处理。

  3.2.3 仪表每秒发送200个字节数据,微机收到一完整帧数据至少需要t(ms)时间(只接一道传感器t=25ms;接八道传感器t=130ms),然后再进行数据处理。如果微机在下一帧数据接收前即t ms内能将数据计算处理完毕,则接收缓冲区内只会保存有一帧数据,不会存有两帧以上数据,接收缓冲区的大小不会影响实时监测效果(接收缓冲区>=一完整帧长度),这时完全可以实现实时监测或实时控制;如果微机在t ms内不能将数据计算处理完毕,接收缓冲区设置的又很大,在数据计算处理完毕前,接收缓冲区内就会保存有两帧以上数据,而且一次工作时间越长,缓冲区内滞留数据帧就越多,数据采集和数据处理之间产生逐渐增大的额外时间差,当接收缓冲区充满后,时间差不再增大,固定在某一值,部分数据因不能及时采集到接收缓冲区中,数据产生丢失现象,真实工作情况就会和微机处理结果产生较大的时间差,对实时监测和实时控制很不利,这种情况下接收缓冲区的大小就会影响实时监测效果,所以接收缓冲区设置不能过大,让部分数据丢失,以保证数据处理的实时性。

  3.2.4 设置MSComm控件的接收数据模式采用二进制方式,即 InputMode=comInputModeBinary,但用Input属性读取数据时,不能直接赋值给 Byte 类型变量,只能通过先赋值给一个 Variant 类型变量,返回一个二进制数据的数组,再转换保存到Byte类型数变量中。

  3.2.5 VB中有 Byte类型变量,但没有字节的位处理语句。通道状态字节的位处理要通过对该字节的值运算进行判断,符号字节的位处理则要判断符号字节的值是否大于127,大于127则为负数;压缩的BCD码存入Byte类型变量,VB系统只按十进制数处理,这要通过一个简单算法换算,解压BCD码才能还原成十进制表示数值。假如a是Byte类型变量,W是Single类型变量,将一个压缩的BCD码存入 a中,则算法是:

  W=(a\16)*10 + a-(a\16)*16

  则W=a-(a\16)*6

  3.3 程序代码

  在(通用)(声明)中定义程序所用变量:

  Dim ab(4) As Byte 注释:字节数据类型数组,用来存贮接收到的一组字节数据

  Dim av As Variant 注释:用来从接收缓冲区读取数据

  Dim i As Integer

  Dim j As Integer

  Dim w As Integer 注释:接收数据个数计数器

  Dim b1 As Single

  Dim b2 As Single

  Dim WW As Single 注释:十进制检测值

  Dim TD(8) as Boolean 注释:通道状态数组

  Dim Wmax(8) As Single 注释:最大值数组

  Dim Wmin(8) As Single 注释:最小值数组

  在窗体中添加名为Command1的[开始]按钮和名为MSComm1的MSComm控件。

  [开始]按钮的Click事件处理程序主要是对MSComm1控制的参数初始化设置,程序中大部分参数在设计时可在MSComm1控制的属性窗口中设置:

Private Sub Command1_Click() 注释:开始按钮

With MSComm1

   .CommPort=2 注释:使用COM2

   .Setting="9600,N,8,1" 注释:设置通信口参数

   .InBufferSize=40 注释:设置MSComm1接收缓冲区为40字节

   .OutBufferSize=2 注释:设置MSComm1发送缓冲区为2字节

   .InputMode = comInputModeBinary  注释:设置接收数据模式为二进制形式

   .InputLen = 1           注释:设置Input 一次从接收缓冲读取字节数为1

   .SThreshold = 1 注释:设置Output 一次从发送缓冲读取字节数为1

   .InBufferCount = 0 注释:清除接收缓冲区

   .OutBufferCount = 0 注释:清除发送缓冲区

   For i=1 to 8

   Wmax(i) = -99 注释:最大值赋初值

   Wmin(i) = 99 注释:最小值赋初值

   Next i

   w = 0 注释:数据个数计数器清零

   .RThreshold = 1 注释:设置接收一个字节产生OnComm事件

   On Error Resume Next       注释:改变错误处理的方式。

   Err.Clear

   If .PortOpen = False Then 注释:判断通信口是否打开

    .PortOpen = True 注释:打开通信口

    If Err Then 注释:错误处理

     MsgBox "串口通信无效"

     Exit Sub

    End If

   End If

End With

End Sub

  为了达到实时数据采集目的,实时数据采集处理程序采用MSComm事件驱动方式。MSComm1_OnComm 的事件处理程序只处理comEvReceive事件,首先判断帧数据的开始字节,关闭OnComm接收事件,然后接收数据字节,将压缩BCD进行还原转换,再接收符号字节,判断数据符号,判断数据最大最小值,最后打开OnComm接收事件,等待下一次OnComm事件产生:

Private Sub MSComm1_OnComm()

With MSComm1

Select Case .CommEvent 注释:判断MSComm1通讯事件

  Case comEvReceive 注释:收到Rthreshold个字节产生的接收事件

   av = .Input 注释:读取一个接收字节

   ab(1) = av(0) 注释:转换保存到字节数据类型数组

   If ab(1) = 170 Then 注释:判断是否为数据开始标志,0FAH=170

     .RThreshold = 0 注释:关闭OnComm事件接收

     W=W+1     注释:计数器加1

     av = .Input 注释:读取通道状态字节

     ab(0) = av(0) 注释:转换保存到字节数据类型数

     For i = 1 To 8 注释:通道状态数组复位

     TD(i) = False

     Next i

     cn = 2           注释:帧长度赋初值,一个开始字,一个状态字

     If ab(0) >= 128 Then    注释:判断第八通状态

     TD(8) = True       注释:第八道是真

     ab(0) = ab(0) - 128   注释:第7位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 64 Then     注释:判断第七通状态

     TD(7) = True       注释:第七道是真

     ab(0) = ab(0) - 64    注释:第6位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 32 Then     注释:判断第六通状态

     TD(6) = True       注释:第六道是真

     ab(0) = ab(0) - 32    注释:第5位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 16 Then     注释:判断第五通状态

     TD(5) = True       注释:第五道是真

     ab(0) = ab(0) - 16    注释:第4位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 8 Then     注释:判断第四通状态

     TD(4) = True       注释:第四道是真

     ab(0) = ab(0) - 8     注释:第3位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 4 Then     注释:判断第三通状态

     TD(3) = True       注释:第三道是真

     ab(0) = ab(0) - 4     注释:第2位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 2 Then     注释:判断第二通状态

     TD(2) = True       注释:第二道是真

     ab(0) = ab(0) - 2     注释:第0位置零

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     If ab(0) >= 1 Then     注释:判断第一通状态

     TD(1) = True       注释:第一道是真

     cn = cn + 3       注释:帧长度加3个字节

     End If

     For i = 1 To 8 注释:

     If TD(i) = True Then

      av = .Input    注释:读取第一个数据字节(BCD码高位字节)

      ab(2) = av(0)    注释:转换保存到字节数据类型数组

      av = .Input    注释:读取第二个数据字节(BCD码低位字节)

      ab(3) = av(0)    注释:转换保存到字节数据类型数组

      av = .Input    注释:读取第三个接收字节(符号位字节)

      ab(4) = av(0)    注释:转换保存到字节数据类型数组

      b1 = ab(2) - 6 * (ab(2) \ 16)   注释:高位字节压缩BCD码转换为实数

      b2 = ab(3) - 6 * (ab(3) \ 16)   注释:低位字节压缩BCD码转换为实数

      WW = b2 + b1 / 100 注释:数值组合,标定小数点

      If ab(4) > 127 Then WW = -WW 注释:判断数据符号位

      Label1(i-1) = Format(WW,"0.00")   注释:显示毫米单位数值,2位小数

      If WW>Wmax(i) And WW<51 Then     注释:判断最大值,仪表在刚开始工作时有干扰,会传导一些乱码,位移传感器有参数偏差,最大值一般都略大于50毫米,所以取51为极限最大值,取-51为极限最小值。



       Wmax(i) = WW

       Label2(i-1)=Format(Wmax(i),"0.00") 注释:显示最大值

      End If

      If WW < Wmin(i) And WW > -51 Then 注释:判断最小值

       Wmin(i) = WW

       Label3(i-1)=Format(Wmin(i),"0.00") 注释:显示最小值

      End If

     End If

     Next i

    .RThreshold = cn 注释:打开MSComm1事件接收

   Else

    .RThreshold = 1

   End If

  Case Else

End Select

End With

End Sub