前言：在集散控制系統中，實現被測控對象到計算機之間的通信是很關鍵的部分。計算機與外部設備進行通信可以用不同接口來實現，常用的是串行接口，網絡適配器和并行接口。其中串行接口通信技術已經很成熟，該溫度測控系統的設計在考慮實用，便利和成本的基礎上也選擇了串口來實現現場溫度數據到上位計算機的傳送，并通過串行接口實現對智能儀表的參數設置。在系統設計中我們還用到了7520智能通信模塊，并對其進行了簡要技術說明。本文將從總體上介紹溫度測控系統的設計，重點研究討論了串口通信的原理，使用過程中如何用C++ builder編程語言實現對LU-902M位式調節儀表數據的讀寫。 一、系統需求分析、概述、構架及模塊要求 1．系統需求分析 　　溫度測控系統的設計是在以前一小型集散控制系統的基礎上新增的一個獨立的溫度測控系統，整個系統應用于微生物反應的智能控制中，系統上層由通用計算機作集中管理，下層為現場測控系統，由各專用計算機（指pH儀、DO儀、變頻器、溫控儀等）及相應傳感器和執行部件等組成，下層對單個微生物反應器進行全功能控制，上層計算機對多個微生物反應器進行監控。當下層正常運行時，對其控量進行相關修正。當下層某專用計算機或傳感器出故障時，上層根據室溫及其他正常參數，直接控制相應執行部件工作并做出語音提示及燈光報警。上層計算機系統要對溶氧、pH值、溫度進行監控并分析做出相應的輸出反應，各種儀器可能存在長期使用而損壞原因，所以采用冗余技術來提高系統運行的可靠性，從而安全可靠的提供微生物良好的生長環境。上層軟件系統還應對各種采樣的參數進行實顯示、儲存并打印種各數據、圖形和曲線以便管理者進行參考改善生產水平。 　　由于實際生產需要，在原集散控制系統上新增四個水箱和四個罐（水箱通過水流量控制進行溫度調節、4M^3罐是也是實際生產需要），溫度測控系統要能對連接于這四個水箱和四個罐的八個溫度儀表進行數據采樣，以及對儀表參數進行設置，它是小型集散系統的一部分。分別進行溫度的測控。具體來講，溫度測控系統應完成以下功能： （1）智能儀表的各種參數。 （2）置智能儀表的各種參數。 （3）智能儀表的測量數據進行采集，并能實時、直觀的顯示。 （4）據用戶報警參數的設置，能分析數據并提供相應的越上下限報警和進行相應的輸出控制。 （5）置數據的采樣周期和報警周期。 2、系統結構分析 　　在實際使用中，我們采用pt100溫度傳感器，安東LU-902M智能儀表，和7520專用通信模塊共同構建硬件系統。安東儀表是一種智能儀表，能夠通過對表參數設置連接pt100，儀表自帶RS-485接口上接計算機，由于計算機沒有RS-485通信口，所以中間通過7520，7520是一種RS-232與RS-485的智能轉換模塊，這樣即可以滿足儀表數據到計算機的通信，又可以進行遠距離的傳輸。在了解了系統功能規范和確定了系統與外界的“接口”關系及形式后和系統硬件的功能，我們可以得到以下系統結構圖-（1）： 3、模塊要求及性能分析 3.1安東LU-902M智能儀表簡介： 　　LU-902M位式調節儀通過采用模塊化結構、EMI抑制等多種技術進一步提高儀表的抗干擾能力及整體性能。 　　LU-902M位式調節儀同時適配各種熱電偶、熱電阻、標準電流及標準電壓輸入信號。儀表具有光電隔離的主繼電器輸出及報警繼電器輸出，具有二位式、三位式控制方式。報警可任意設定為上限報警、下限報警、正偏差報警或無報警，在溫度控制場合，報警輸出常用來作為輔助致冷輸出。 　　LU-902M位式調節儀采用WATCHDOG電路，軟件采用了冗余、陷阱、數字濾波等技術。整機具有很高的可靠性，可工作于惡劣的環境。 3.2 模塊7520功能簡介： 7520模塊主要是完成RS-232信號轉485信號，技術參數表-1： 4、開發工具選擇及目標： 　　本系統軟件基于Mricrosoft windows 2000中文操作平臺，采用集成開發工具C++builder 6.0開發。系統軟件開發致達到以下目標： （1）運行高效，能很好的滿足用戶所需要的服務。 （2）界面友好，便于用戶操作。 （3）軟件容易維護，修改。 二、基本通信原理及功能的實現 　　計算機和外部設備進行通信常通過串口和并口兩種方式，串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現成的電話網進行信息傳送，因此，特別適合于遠距離傳輸。對于那些與計算機相距不遠的人－機交換設備和串行存儲的外部設備如終端、打印機、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數據也很普遍。在實時控制和管理方面，采用多臺微機處理機組成分級分布控制系統中，各CPU之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機應用系統常用的接口。許多外設和計算機按串行方式進行通信，這里所說的串行方式，是指外設與接口電路之間的信息傳送方式，實際上，CPU與接口之間仍按并行方式工作。 　　由于計算機是通過串口（9針串口，RS-232協議）接7520模塊與安東LU-902M位式調節儀進行連接，而7520無需編程實現，是智能轉換模塊，可以實現雙向傳輸自動轉換。故此，我們只需要知道計算機串口工作原理和LU-902M的通信協議問題就解決了。在實現系統軟件時，只要遵守LU-902M調節儀的通訊協議，然后對串口（RS-232協議）進行相應的數據格式，握手信號等串口設置以滿足通信雙方要求來實現數據的通信功能，同時也可對LU-902M進行設置，原則就是雙方協議一致。 2.1、串行通信的概念 　　所謂“串行通信”是指外設和計算機間使用一根數據信號線(另外需要地線,可能還需要控制線),數據在一根數據信號線上一位一位地進行傳輸，每一位數據都占據一個固定的時間長度。如圖1-1所示。這種通信方式使用的數據線少，在遠距離通信中可以節約通信成本，當然，其傳輸速度比并行傳輸慢。 　　由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”（串→并）和“發送移位寄存器”（并→串）。典型的串行接口的結構如1-2所示。圖1-(3) 　　在數據輸入過程中，數據1位1位地從外設進入接口的“接收移位寄存器”，當“接收移位寄存器”中已接收完1個字符的各位后，數據就從“接收移位寄存器”進入“數據輸入寄存器”。CPU從“數據輸入寄存器”中讀取接收到的字符。（并行讀取，即D7~D0同時被讀至累加器中）。“接收移位寄存器”的移位速度由“接收時鐘”確定。 　　在數據輸出過程中，CPU把要輸出的字符（并行地）送入“數據輸出寄存器”，“數據輸出寄存器”的內容傳輸到“發送移位寄存器”，然后由“發送移位寄存器”移位，把數據1位1位地送到外設。“發送移位寄存器”的移位速度由“發送時鐘”確定。 　　接口中的“控制寄存器”用來容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。 　　“狀態寄存器”的各位稱為“狀態位”，每一個狀態位都可以用來指示數據傳輸過程中的狀態或某種錯誤。例如，用狀態寄存器的D5位為“1”表示“數據輸出寄存器”空，用D0位表示“數據輸入寄存器滿”，用D2位表示“奇偶檢驗錯”等。 　　串口可以設置為異步方式通信，也可設置為同步方式通信。異步通信時，發送者和接收者之間不需要合作。也就是說發送者可以在任何時候發送數據，只要被發送的數據已經是可以發送的狀態的話。接收者只要數據到達，就可以接受數據。通信雙方以起始位開始。 同步通信則要求通信雙方按照一定的速度進行，通信雙方按統一時間頻率進行工作，通信以同步字符開始。 　　異步通信比較適合不經常有大量數據據傳送的設備。RS-232口就是采用異步通信方式。對于一次串口通信，一般要設置波特率，數據位（5-8位），停止位（1、1.5、2位）。 2.2 LU-902M位式調節儀通訊協議： （1）通訊規程 　　LU-902M采用串行異步通訊，有RS-232C、422A或485通訊接口，本次采用的是RS-232C接口。波特率為1200、2400、4800和9600四檔任選。1個起始位（第0位），8個數據位（1-8位），1個尋址/數據判別位（第9位），1個停止位，共11位，數據采用16進制。 （2）數據形式 　　數據采用兩字節的補碼表示。參數中有的帶小數點一位，有點則不帶，在交與用戶使用時，數據需要通過編程方法實現轉換。 （3）命令格式 在每一次通訊指令中，儀表最后會返回信息 4FH 4BH(OK) 表示通訊成功 3FH 3FH(??) 表示通訊失敗 （4）通訊指令 　　當上位機要對LU-902M儀表進行通訊操作時，應先對儀表發尋址指令，尋址成功，再發讀或寫指令，尋址指令為單字節指令。第1-8位為地址，第9位為“1”（用檢驗位實現）。儀表對尋址指令與本機進行比較，若是本機尋址則開啟通訊功能，對于處于通訊中的儀表，若收到非本機地址的尋址地址，則關閉通訊功能。處在通訊功能中的儀表，若收到非尋址指令，則接受命令反回相應的數據，并在最后返回OK字符，若失敗則僅返回??字符。 三、軟件系統設計 3.1功能模塊的劃分 3.2實現關鍵部分： 　　用C++builder具體實現串口的通信，必須掌握C++builder中對串口操作的方法，每種語言都提供了對串口讀寫操作，方法一般各有不同，在C++builder中有以下幾種方法可選擇： 3.2.1 以文件方式打開串口: 　　這里使用的是Win32 API 函數,（在VC下也有這種實現方式）. 具體的函數的意義可以參考Win32 API 的幫助.這里有一個易于