串口通信的监控系统设计实现(附件)【字数：16268】
摘 要摘 要单片机采用超大规模集成电路技术，在一片集成电路芯片上将微处理器、存储器、I/O接口电路集成，构成的一个小而完善的单芯片微型计算机系统。传统控制系统的设计思想和设计方法由于单片机的应用得到彻底的改变，其微控制技术不断发展完善，广泛地应用在工业自动化实现中。串口通信是单片机微控制体系中重要的延伸部分，这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，实现数据发送端、数据接收端的实时交互。本次课题将在C51系统单片机上整合CPU、存储器、键盘模块、显示模块、A/D 转换模块，电机模块，实现对步进电机工作状态的测控，并以RS232串口通信为基础，将数据由单片机传至PC，在PC上实现对步进电机工作状态的同步实时监测和存档，达成一个低成本、高稳定性的实时监控系统。关键词单片机；步进电机；串口通信
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题综述 1
1.2.1 课题目标 1
1.2.2 课题创新点 2
1.3 本文主要内容 2
第二章 开发工具 3
2.1 硬件开发工具 3
2.1.1 单片机及其集成部件 3
2.1.2 PC设备 4
2.2 软件开发工具 4
2.2.1 Proteus 4
2.2.2 keil uvision4 4
2.2.3 STC_ISP_V480 5
2.2.4 Microsoft Visual C++ 6.0 5
第三章 系统总体设计 6
3.1 系统硬件设计 6
3.2 系统软件设计 7
3.2.1 软件设计原理 7
3.2.2 程序框架设计 8
3.2.3 系统主流程 9
第四章 系统详细设计 10
4.1 采集测控模块 10
4.1.1 键盘模块 11
4.1.2 A/D转换模块 15
4.1.3 电机模块 18
4.1.4 显示模块 23
4.1.5 串口模块 26
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2 PC端监测模块 29
4.2.1 模式阈值获取模块 30
4.2.2 实时转速监测模块 33
4.2.3 数据存档模块 35
结 语 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
附 录 40
绪论
1.1 课题研究背景
集成电路技术和工艺正在蓬勃发展，单片机的发展便是其表象之一。现在的单片机技术发展趋势之一是系统的单片化，即集成更多的外围电路，并同时向高性能，高速率，多功能，低能耗的方向发展，其外围电路的内装化程度不断提高，程序存储器和数据存储器的容量不断扩大[1]。伴随着单片机集成技术的发展，人们对于微控制技术的认知也不断刷新，并越来越多的将单片机应用在各种规模的监控系统当中。大到一些大型的工业监控系统，比如矿井、燃气厂，小到路边的LED灯，或是电动车上的小控制台，基于单片机的监控系统在我们的生活中几乎无处不在，并给我们带来了极大的便利。
随着嵌入式系统（例如打印机、磁盘驱动器、震动寻呼机）日益流行，步进电机的使用频率正在直线上升。这种20世纪90年代就开始广泛应用的电机正在日益流行，并在工业、军事、医疗、汽车等行业中发挥着作用[2]。似乎只要涉及到物件的转动或移位，步进电机就能派上用场。步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，通过控制脉冲个数来控制角位移量，便达到准确定位的目的。
单片机和步进电机都在当下的嵌入式微控制系统中扮演着举重若轻的角色，但微控制系统虽然可以集成控制与监测功能，但监控的可视化程度有限，在数据综合分析、数据保存方面存在缺失，而串口通信的存在完美地解决了这些问题。在单片机上通过串口将数据上传至上位机，进行数据的实时分析、保存、整理，这种方法正在被越来越多的监控系统广泛应用。
1.2 课题综述
本课题将单片机与步进电机相结合，以串口通信为基础，实现对步进电机的工作状态进行检测与控制，可打造一个低成本，高稳定性的监控系统。
1.2.1 课题目标
（1）利用Easy Board 电子开发平台51系统开发板，整合CPU，存储器，键盘与显示，数据采集模块、A/D 转换模块，步进电机模块。
（2）显示采集到的数据，利用键盘设置阈值，设置时对阈值进行显示，根据阈值控制电机模块启动与制动。
（3）显示电机转速，加上数据与阈值，共三组显示，并对数字消隐。将电机转动模式、阈值、和转速通过串口通信上传至上位机。
（4）用Microsoft Visual C++ 6.0编写基于串口通信的MFC（英语：Microsoft Foundation Classes，简称MFC）程序，在PC上实现一个简单监控界面，显示阈值、转动模式，并监控实时转速。
1.2.2 课题创新点
（1）将A/D转换后的数据对应到合理的转速，从而控制步进电机的旋转，不仅可以让电机保持稳定的工作状态，也可以随时改变其转速，系统机动性较高。
（2）系统可扩展性较强，即使更换另外一种规格的步进电机，也可以根据其工作模式进行快速的需求变更，高效地完成系统功能变更。
1.3 本文主要内容
在第一章绪论中，对于本次课题的设计背景进行了简单的介绍，并将设计任务和设计出发点、创新点逐点说明。
在第二章开发工具中，介绍本次课题所使用到的软、硬件开发工具的发展概况、使用方法和在本次课题中承担的开发角色。
在第三章系统设计中，将阐述系统设计的原理，包括软件原理和PCB原理图等。还将介绍系统的模块化设计思路，并给出系统的模块树状图以及主流程图。
在第四章模块设计中，将按照顺序，将各模块的功能，方法，代码原理，效果图逐一展示。
最后将对课题进行总结，致谢。附上参考文献。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题综述 1
1.2.1 课题目标 1
1.2.2 课题创新点 2
1.3 本文主要内容 2
第二章 开发工具 3
2.1 硬件开发工具 3
2.1.1 单片机及其集成部件 3
2.1.2 PC设备 4
2.2 软件开发工具 4
2.2.1 Proteus 4
2.2.2 keil uvision4 4
2.2.3 STC_ISP_V480 5
2.2.4 Microsoft Visual C++ 6.0 5
第三章 系统总体设计 6
3.1 系统硬件设计 6
3.2 系统软件设计 7
3.2.1 软件设计原理 7
3.2.2 程序框架设计 8
3.2.3 系统主流程 9
第四章 系统详细设计 10
4.1 采集测控模块 10
4.1.1 键盘模块 11
4.1.2 A/D转换模块 15
4.1.3 电机模块 18
4.1.4 显示模块 23
4.1.5 串口模块 26
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2 PC端监测模块 29
4.2.1 模式阈值获取模块 30
4.2.2 实时转速监测模块 33
4.2.3 数据存档模块 35
结 语 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
附 录 40
绪论
1.1 课题研究背景
集成电路技术和工艺正在蓬勃发展，单片机的发展便是其表象之一。现在的单片机技术发展趋势之一是系统的单片化，即集成更多的外围电路，并同时向高性能，高速率，多功能，低能耗的方向发展，其外围电路的内装化程度不断提高，程序存储器和数据存储器的容量不断扩大[1]。伴随着单片机集成技术的发展，人们对于微控制技术的认知也不断刷新，并越来越多的将单片机应用在各种规模的监控系统当中。大到一些大型的工业监控系统，比如矿井、燃气厂，小到路边的LED灯，或是电动车上的小控制台，基于单片机的监控系统在我们的生活中几乎无处不在，并给我们带来了极大的便利。
随着嵌入式系统（例如打印机、磁盘驱动器、震动寻呼机）日益流行，步进电机的使用频率正在直线上升。这种20世纪90年代就开始广泛应用的电机正在日益流行，并在工业、军事、医疗、汽车等行业中发挥着作用[2]。似乎只要涉及到物件的转动或移位，步进电机就能派上用场。步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，通过控制脉冲个数来控制角位移量，便达到准确定位的目的。
单片机和步进电机都在当下的嵌入式微控制系统中扮演着举重若轻的角色，但微控制系统虽然可以集成控制与监测功能，但监控的可视化程度有限，在数据综合分析、数据保存方面存在缺失，而串口通信的存在完美地解决了这些问题。在单片机上通过串口将数据上传至上位机，进行数据的实时分析、保存、整理，这种方法正在被越来越多的监控系统广泛应用。
1.2 课题综述
本课题将单片机与步进电机相结合，以串口通信为基础，实现对步进电机的工作状态进行检测与控制，可打造一个低成本，高稳定性的监控系统。
1.2.1 课题目标
（1）利用Easy Board 电子开发平台51系统开发板，整合CPU，存储器，键盘与显示，数据采集模块、A/D 转换模块，步进电机模块。
（2）显示采集到的数据，利用键盘设置阈值，设置时对阈值进行显示，根据阈值控制电机模块启动与制动。
（3）显示电机转速，加上数据与阈值，共三组显示，并对数字消隐。将电机转动模式、阈值、和转速通过串口通信上传至上位机。
（4）用Microsoft Visual C++ 6.0编写基于串口通信的MFC（英语：Microsoft Foundation Classes，简称MFC）程序，在PC上实现一个简单监控界面，显示阈值、转动模式，并监控实时转速。
1.2.2 课题创新点
（1）将A/D转换后的数据对应到合理的转速，从而控制步进电机的旋转，不仅可以让电机保持稳定的工作状态，也可以随时改变其转速，系统机动性较高。
（2）系统可扩展性较强，即使更换另外一种规格的步进电机，也可以根据其工作模式进行快速的需求变更，高效地完成系统功能变更。
1.3 本文主要内容
在第一章绪论中，对于本次课题的设计背景进行了简单的介绍，并将设计任务和设计出发点、创新点逐点说明。
在第二章开发工具中，介绍本次课题所使用到的软、硬件开发工具的发展概况、使用方法和在本次课题中承担的开发角色。
在第三章系统设计中，将阐述系统设计的原理，包括软件原理和PCB原理图等。还将介绍系统的模块化设计思路，并给出系统的模块树状图以及主流程图。
在第四章模块设计中，将按照顺序，将各模块的功能，方法，代码原理，效果图逐一展示。
最后将对课题进行总结，致谢。附上参考文献。
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