YG368长丝收缩率测试仪的上位机软件设计
YG368长丝收缩率测试仪的上位机软件设计[20191213122246]
摘 要
YG368是测量变形丝（涤纶、锦纶、丙纶）的卷曲收缩率和热收缩率性能的仪器，测量过程中会产生大量数据。但由于其控制板采用单片机控制，单片机处理数据的能力又极为有限，因此需要设计一个上位机软件来帮助处理大量的数据测试。
本文介绍的一种上位机软件系统，在分析串口通信的基础上，设计了YG368全自动长丝的测试系统。通过串口通信实现PC机与控制板之间的通信，实现数据的传送。将数据在PC机上显示和存储，完成数据的采集、传输、接收、统计以及存储。
基于串口通信的YG368全自动长丝的测试系统是通过控制板与PC机的通信将数据送到PC机进行数据的存储，后期处理与显示，并对数据进行统计与打印，实现了数据处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高、应用广泛等特点。
摘 要 - 1 -
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:YG368；上位机；串口通信；数据处理
目 录
ABSTRACT - 2 -
第1章 绪论 - 5 -
1.1背景 - 5 -
1.2 YG368简介 - 5 -
1.2.1产品用途 - 5 -
1.2.2产品主要技术指标 - 6 -
1.2.3产品主要特点 - 6 -
1.3本文主要研究工作及意义 - 6 -
1.3.1本文研究的工作 - 6 -
1.3.2本文研究的意义 - 7 -
第2章 串行通信理论的有关概念 - 8 -
2.1通信 - 8 -
2.1.1数据发送 - 8 -
2.1.2通信的种类 - 8 -
2.2通信参数 - 9 -
2.3工作模式 - 10 -
2.4同步通信与异步通信 - 11 -
第3章 串口通信在VS2010中的实现与应用 - 13 -
3.1串口通信的简介 - 13 -
3.2虚拟串口简介 - 13 -
3.2.1虚拟串口的定义 - 13 -
3.2.2虚拟串口使用 - 13 -
3.3 VS2010下串口通信的实现 - 14 -
3.3.1初始化端口 - 14 -
3.3.2串口读写 - 15 -
3.3.3关闭串口 - 16 -
3.4串口通信的应用 - 16 -
3.4.1设计思想 - 16 -
3.4.2关键代码分析 - 17 -
3.4.3程序运行结果分析 - 18 -
3.5结束语 - 19 -
第4章 通信协议 - 20 -
4.1通信协议的定义 - 20 -
4.2 YG368上位机与控制板的通信协议 - 20 -
4.2.1 YG368通信协议的基本定义 - 20 -
4.2.2指令说明 - 20 -
4.3通讯发起 - 21 -
4.4串口参数 - 21 -
4.5数值说明 - 22 -
第5章 上位机程序设计 - 23 -
5.1程序流程图 - 23 -
5.2主程序界面设计 - 24 -
5.3主程序模块设计 - 24 -
5.3.1卷曲性能测试模块 - 25 -
5.3.2沸水收缩试验模块 - 25 -
5.3.3数据管理模块 - 26 -
5.3.4本机设置模块 - 26 -
5.4小结 - 27 -
第6章 论文总结 - 28 -
参考文献 - 29 -
致谢 - 31 -
附录 - 32 -
第1章 绪论
1.1背景
随着现代信息技术的发展以及计算机网络的广泛应用，计算机通信技术已经日趋成熟。作为传统的计算机通信方式的串行通信，由于具有线路简单、应用灵活、可靠性高等一系列优点长期以来获得了广泛的应用。计算机串行通信在数据财经、数据通信、故障检测、计算机远程监控等方面有广泛的实用价值。
1.2 YG368简介
1.2.1产品用途
本仪器采用计算机控制，用于测定变形丝（涤纶、锦纶、丙纶）的卷曲收缩和沸水收缩性能。测试过程中具有自动变负荷、自动加负荷、自动计时、自动测量长度及自动校零功能。测试结果自动运算，自动打印。
原理和性能符合：GB/T6506—2001《合成纤维变形丝卷缩性能试验方法》、GB/T6505—2001《合成纤维变形丝沸水收缩率试验方法》
1.2.2产品主要技术指标
该机由主机、烘箱、试验架、计算机、打印机五个部分组成。
主要技术参数如下：
① 负荷力:2.5cN-5000cN（任意设置、自动施加） 精度0.2cN
② 试样长度:1000 mm
③ 长度分辨率：0.04 mm
④ 测试指标:卷曲收缩率CC（%）、卷曲模量CM（%）、卷曲稳定度CS（%）、热收缩率S（%）及各项指标平均值、标准差、CV值
⑤ 数据输入：通过键盘鼠标输入
⑥ 数据输出：屏幕显示、打印机打印
⑦ 电源及功耗：220V，50HZ 0.5KW，烘箱：4.8 KW
⑧ 压缩空气：（0.4-0.8）Mpa
⑨ 具有数据保存和查询功能
⑩ 外形尺寸：605*530*1640 mm
1.2.3产品主要特点
① 采用计算机控制，提高了整机的可靠性。
② 采用进口高精度电子秤，测试精度高，重现性好。
③ 测试数据自动存盘以便于管理和应用。
1.3本文主要研究工作及意义
1.3.1本文研究的工作
YG368是测量丝线的卷曲收缩率和热收缩率的仪器，其控制板采用单片机控制，但单片机的处理数据能力有限，需要设计一个上位机程序帮助处理大量的测试数据。
本次毕业设计首先要设计一个基本的串口通信调试程序，在虚拟串口的基础上能够完成两个串口的数据传送，其次要根据YG368串口通信协议，设计YG368的上位机软件。
上位机软件设计方案：第一步设计可视化界面，界面设计要合理美观，了解各个按键的属性和功能；第二步进行界面的复杂化，在实现基本功能的前提下进行功能的扩展，提高其应用的普遍性；第三步用Visual Studio 2010软件对各个功能按钮进行程序设计，实现各部分功能，完成调试，实现PC机与下位机的串口通信。
1.3.2本文研究的意义
随着计算机系统的应用和微机网络的发展,通信功能越来越显的重要。通信功能既包括计算机与外部设备之间,也包括计算机和计算机之间的信息交换。由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息,所用的传输线少,并且可以借助现成的电话网进行信息传送,因此,特别适合于远距离传输.对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等,采用串行方式交换数据也很普遍。本次课题的设计所采用的方法是用串口通信的方法来实现PC机与控制板的通信。这种基于虚拟串口来实现PC机与控制板通信的系统使得硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为容易。
第2章 串行通信理论的有关概念
2.1通信
不同的独立系统利用线路互相交换数据便是通信，而构成整个通信的线路称为网络。通信的目的不外乎数据的交换，数据必须经过交换才能由发送端到达接收端，发送端所使用的方法就是将数据利用一定的程序通过线路发送出去，接收端则根据协议将数据收集起来并且进行存储或显示。
2.1.1数据发送
通信的主要目的是将数据从一端发送到另一端，以实现数据的交换。计算机与设备间的数据交换，计算机与计算机间的数据传输都属于通信的范畴。一个整的通信系统包括发送端、接收端、转换数据的接口及发送数据的实际信道或媒体。一般情况下，发送与接收的节点称为DTE(Data Terminal Equipment，数据终端设备)。数据在到达正确目的地之前，可能需要经过一系列中间节点，这些中间节点负责数据的转送工作，以送达目的地，这些中间节点称为DSE(Data Switching Equipment，数据交换设备)。终端设备发送数据时，必须先将数据转换为电气信号，以便在线路上传递，而负责数据与电气信号转换的设备称为DCE(Data Communication Equipment，数据通信设备)。DTE与DCE间的数据传输线路通常使用RS-232串行通信，而DCE与DSE间的媒体则包括了双绞线、同轴电缆、光纤或无线电等。
2.1.2通信的种类
通常通信的形式可以分为两种，一种为并行数据通信，另一种则为串行数据通信。两种不同的通信模式如图2.1所示。
图2.1并行与串行
由图2.1可知，并行数据通信一次的传输量为8个位(1个字节)，而串行数据通信则是一次只传输1位。
并行数据通信是指数据的各位同时进行传送的通信方式。其优点是传送速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。
串行数据通信是指数据是一位一位顺序传送的通信方式，它的突出优点是只需一对传送线，这样就大大降低了传送成本，特别适应于远距离通信；其缺点是传送速度较低。假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为N*T[1]。
2.2通信参数
双方为了可以进行通信，必须要遵守一定的通信规则，这个共同的规则就是通信端口的初始化[2]。通信端口的初始化有以下几项必须设置：
① 数据的传输速率
传输双方通过传输线的电压改变来交换数据，但传输线的电压改变的速度必须和接收端的接收速度保持一致，RS-232通常用于异步传输，即双方并没有一个可参考的同步时钟作为基准。由于没有一个参考时钟，双方所发送的高低电位到底代表几个位就不得而知了，要使得双方的数据读取正常，就要考虑到传输速率——波特率，其所代表的意义是每秒钟所能产生的最大电压状态改变率，或者说是每秒钟可以振荡的次数。
原始信号经过不同的波特率取样后，所得的结果完全不一样。取样速度只有原来的一半时，信号被跳着取样，数据因此产生错误。因此通信双方获得相同的通信速度是首先要做的事情。
② 数据的发送单位
一般串行通信端口所发送的数据是字符类型的，若用来传输文件，则会使用二进制的数据类型。当使用字符类型时，通常使用ASCII码，ASCII码中8个位形成一个字符。以实际的RS-232传输来看，由于大多数应用只是发送文字码，因此只要7个位就可以将ASCII码的0-127号字符表达出来，所有的可见字符都在这个范围内，所以只要7个数据位就足够了。不同的情况下，会使用到不同的发送单位，但使用多少个位合成一个字节必须先行确定。
③ 起始位及停止位
由于异步串行通信中并没有使用同步脉冲作为基准，故接收端完全不知道发送端何时将进行数据的发送，而当发送端准备要开始发送数据时，发送端会在所送出的字符前后分别加上高电位的起始位(逻辑0)及低电位的停止位(逻辑1),它们分别是所谓的起始位和停止位。当发送端要开始发送数据时，便将传输在线的电位由低电位提升至高电位，而当发送结束后，再将电位降至低电位。接收端会因起始位的触发(因电压由低电位升至高电位)而开始接收数据，并因停止位的通知(因电压维持在低电位)而确切数据的字符信号已经结束。
④ 校验位的检查
为了预防错误的产生，因此使用校验位作为检查的机制；校验位是用来检查所发送数据正确性的一种核对码，其中又分成奇校验位和偶校验位两种方式，分别是检查字符码中I的数目是奇数或偶数。以偶校验位为例，A的ASCII码01100001 (二进制)，其中1的数目是三个，因此校验位便是1，使1的数目保持偶数。同理，校验位是奇校验位时，A的校验位便是0，使1的数目保持奇数。
2.3工作模式
数据传输模式有单工、半双工、全双工和多工工作方式。单工方式时，数据仅按一个固定方向传送。因而这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。半双工方式时数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。全双工方式时允许双方同时进行数据双向传送。这三种传输方式都是用同一线路传输同一种频率信号，为了充分利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上共享功能，我们称之为多工传输方式。几种传输方式框图如图2.2所示。从前往后依次为单工、半双工和全双工。
摘 要
YG368是测量变形丝（涤纶、锦纶、丙纶）的卷曲收缩率和热收缩率性能的仪器，测量过程中会产生大量数据。但由于其控制板采用单片机控制，单片机处理数据的能力又极为有限，因此需要设计一个上位机软件来帮助处理大量的数据测试。
本文介绍的一种上位机软件系统，在分析串口通信的基础上，设计了YG368全自动长丝的测试系统。通过串口通信实现PC机与控制板之间的通信，实现数据的传送。将数据在PC机上显示和存储，完成数据的采集、传输、接收、统计以及存储。
基于串口通信的YG368全自动长丝的测试系统是通过控制板与PC机的通信将数据送到PC机进行数据的存储，后期处理与显示，并对数据进行统计与打印，实现了数据处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高、应用广泛等特点。
摘 要 - 1 -
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:YG368；上位机；串口通信；数据处理
目 录
ABSTRACT - 2 -
第1章 绪论 - 5 -
1.1背景 - 5 -
1.2 YG368简介 - 5 -
1.2.1产品用途 - 5 -
1.2.2产品主要技术指标 - 6 -
1.2.3产品主要特点 - 6 -
1.3本文主要研究工作及意义 - 6 -
1.3.1本文研究的工作 - 6 -
1.3.2本文研究的意义 - 7 -
第2章 串行通信理论的有关概念 - 8 -
2.1通信 - 8 -
2.1.1数据发送 - 8 -
2.1.2通信的种类 - 8 -
2.2通信参数 - 9 -
2.3工作模式 - 10 -
2.4同步通信与异步通信 - 11 -
第3章 串口通信在VS2010中的实现与应用 - 13 -
3.1串口通信的简介 - 13 -
3.2虚拟串口简介 - 13 -
3.2.1虚拟串口的定义 - 13 -
3.2.2虚拟串口使用 - 13 -
3.3 VS2010下串口通信的实现 - 14 -
3.3.1初始化端口 - 14 -
3.3.2串口读写 - 15 -
3.3.3关闭串口 - 16 -
3.4串口通信的应用 - 16 -
3.4.1设计思想 - 16 -
3.4.2关键代码分析 - 17 -
3.4.3程序运行结果分析 - 18 -
3.5结束语 - 19 -
第4章 通信协议 - 20 -
4.1通信协议的定义 - 20 -
4.2 YG368上位机与控制板的通信协议 - 20 -
4.2.1 YG368通信协议的基本定义 - 20 -
4.2.2指令说明 - 20 -
4.3通讯发起 - 21 -
4.4串口参数 - 21 -
4.5数值说明 - 22 -
第5章 上位机程序设计 - 23 -
5.1程序流程图 - 23 -
5.2主程序界面设计 - 24 -
5.3主程序模块设计 - 24 -
5.3.1卷曲性能测试模块 - 25 -
5.3.2沸水收缩试验模块 - 25 -
5.3.3数据管理模块 - 26 -
5.3.4本机设置模块 - 26 -
5.4小结 - 27 -
第6章 论文总结 - 28 -
参考文献 - 29 -
致谢 - 31 -
附录 - 32 -
第1章 绪论
1.1背景
随着现代信息技术的发展以及计算机网络的广泛应用，计算机通信技术已经日趋成熟。作为传统的计算机通信方式的串行通信，由于具有线路简单、应用灵活、可靠性高等一系列优点长期以来获得了广泛的应用。计算机串行通信在数据财经、数据通信、故障检测、计算机远程监控等方面有广泛的实用价值。
1.2 YG368简介
1.2.1产品用途
本仪器采用计算机控制，用于测定变形丝（涤纶、锦纶、丙纶）的卷曲收缩和沸水收缩性能。测试过程中具有自动变负荷、自动加负荷、自动计时、自动测量长度及自动校零功能。测试结果自动运算，自动打印。
原理和性能符合：GB/T6506—2001《合成纤维变形丝卷缩性能试验方法》、GB/T6505—2001《合成纤维变形丝沸水收缩率试验方法》
1.2.2产品主要技术指标
该机由主机、烘箱、试验架、计算机、打印机五个部分组成。
主要技术参数如下：
① 负荷力:2.5cN-5000cN（任意设置、自动施加） 精度0.2cN
② 试样长度:1000 mm
③ 长度分辨率：0.04 mm
④ 测试指标:卷曲收缩率CC（%）、卷曲模量CM（%）、卷曲稳定度CS（%）、热收缩率S（%）及各项指标平均值、标准差、CV值
⑤ 数据输入：通过键盘鼠标输入
⑥ 数据输出：屏幕显示、打印机打印
⑦ 电源及功耗：220V，50HZ 0.5KW，烘箱：4.8 KW
⑧ 压缩空气：（0.4-0.8）Mpa
⑨ 具有数据保存和查询功能
⑩ 外形尺寸：605*530*1640 mm
1.2.3产品主要特点
① 采用计算机控制，提高了整机的可靠性。
② 采用进口高精度电子秤，测试精度高，重现性好。
③ 测试数据自动存盘以便于管理和应用。
1.3本文主要研究工作及意义
1.3.1本文研究的工作
YG368是测量丝线的卷曲收缩率和热收缩率的仪器，其控制板采用单片机控制，但单片机的处理数据能力有限，需要设计一个上位机程序帮助处理大量的测试数据。
本次毕业设计首先要设计一个基本的串口通信调试程序，在虚拟串口的基础上能够完成两个串口的数据传送，其次要根据YG368串口通信协议，设计YG368的上位机软件。
上位机软件设计方案：第一步设计可视化界面，界面设计要合理美观，了解各个按键的属性和功能；第二步进行界面的复杂化，在实现基本功能的前提下进行功能的扩展，提高其应用的普遍性；第三步用Visual Studio 2010软件对各个功能按钮进行程序设计，实现各部分功能，完成调试，实现PC机与下位机的串口通信。
1.3.2本文研究的意义
随着计算机系统的应用和微机网络的发展,通信功能越来越显的重要。通信功能既包括计算机与外部设备之间,也包括计算机和计算机之间的信息交换。由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息,所用的传输线少,并且可以借助现成的电话网进行信息传送,因此,特别适合于远距离传输.对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等,采用串行方式交换数据也很普遍。本次课题的设计所采用的方法是用串口通信的方法来实现PC机与控制板的通信。这种基于虚拟串口来实现PC机与控制板通信的系统使得硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为容易。
第2章 串行通信理论的有关概念
2.1通信
不同的独立系统利用线路互相交换数据便是通信，而构成整个通信的线路称为网络。通信的目的不外乎数据的交换，数据必须经过交换才能由发送端到达接收端，发送端所使用的方法就是将数据利用一定的程序通过线路发送出去，接收端则根据协议将数据收集起来并且进行存储或显示。
2.1.1数据发送
通信的主要目的是将数据从一端发送到另一端，以实现数据的交换。计算机与设备间的数据交换，计算机与计算机间的数据传输都属于通信的范畴。一个整的通信系统包括发送端、接收端、转换数据的接口及发送数据的实际信道或媒体。一般情况下，发送与接收的节点称为DTE(Data Terminal Equipment，数据终端设备)。数据在到达正确目的地之前，可能需要经过一系列中间节点，这些中间节点负责数据的转送工作，以送达目的地，这些中间节点称为DSE(Data Switching Equipment，数据交换设备)。终端设备发送数据时，必须先将数据转换为电气信号，以便在线路上传递，而负责数据与电气信号转换的设备称为DCE(Data Communication Equipment，数据通信设备)。DTE与DCE间的数据传输线路通常使用RS-232串行通信，而DCE与DSE间的媒体则包括了双绞线、同轴电缆、光纤或无线电等。
2.1.2通信的种类
通常通信的形式可以分为两种，一种为并行数据通信，另一种则为串行数据通信。两种不同的通信模式如图2.1所示。
图2.1并行与串行
由图2.1可知，并行数据通信一次的传输量为8个位(1个字节)，而串行数据通信则是一次只传输1位。
并行数据通信是指数据的各位同时进行传送的通信方式。其优点是传送速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。
串行数据通信是指数据是一位一位顺序传送的通信方式，它的突出优点是只需一对传送线，这样就大大降低了传送成本，特别适应于远距离通信；其缺点是传送速度较低。假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为N*T[1]。
2.2通信参数
双方为了可以进行通信，必须要遵守一定的通信规则，这个共同的规则就是通信端口的初始化[2]。通信端口的初始化有以下几项必须设置：
① 数据的传输速率
传输双方通过传输线的电压改变来交换数据，但传输线的电压改变的速度必须和接收端的接收速度保持一致，RS-232通常用于异步传输，即双方并没有一个可参考的同步时钟作为基准。由于没有一个参考时钟，双方所发送的高低电位到底代表几个位就不得而知了，要使得双方的数据读取正常，就要考虑到传输速率——波特率，其所代表的意义是每秒钟所能产生的最大电压状态改变率，或者说是每秒钟可以振荡的次数。
原始信号经过不同的波特率取样后，所得的结果完全不一样。取样速度只有原来的一半时，信号被跳着取样，数据因此产生错误。因此通信双方获得相同的通信速度是首先要做的事情。
② 数据的发送单位
一般串行通信端口所发送的数据是字符类型的，若用来传输文件，则会使用二进制的数据类型。当使用字符类型时，通常使用ASCII码，ASCII码中8个位形成一个字符。以实际的RS-232传输来看，由于大多数应用只是发送文字码，因此只要7个位就可以将ASCII码的0-127号字符表达出来，所有的可见字符都在这个范围内，所以只要7个数据位就足够了。不同的情况下，会使用到不同的发送单位，但使用多少个位合成一个字节必须先行确定。
③ 起始位及停止位
由于异步串行通信中并没有使用同步脉冲作为基准，故接收端完全不知道发送端何时将进行数据的发送，而当发送端准备要开始发送数据时，发送端会在所送出的字符前后分别加上高电位的起始位(逻辑0)及低电位的停止位(逻辑1),它们分别是所谓的起始位和停止位。当发送端要开始发送数据时，便将传输在线的电位由低电位提升至高电位，而当发送结束后，再将电位降至低电位。接收端会因起始位的触发(因电压由低电位升至高电位)而开始接收数据，并因停止位的通知(因电压维持在低电位)而确切数据的字符信号已经结束。
④ 校验位的检查
为了预防错误的产生，因此使用校验位作为检查的机制；校验位是用来检查所发送数据正确性的一种核对码，其中又分成奇校验位和偶校验位两种方式，分别是检查字符码中I的数目是奇数或偶数。以偶校验位为例，A的ASCII码01100001 (二进制)，其中1的数目是三个，因此校验位便是1，使1的数目保持偶数。同理，校验位是奇校验位时，A的校验位便是0，使1的数目保持奇数。
2.3工作模式
数据传输模式有单工、半双工、全双工和多工工作方式。单工方式时，数据仅按一个固定方向传送。因而这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。半双工方式时数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。全双工方式时允许双方同时进行数据双向传送。这三种传输方式都是用同一线路传输同一种频率信号，为了充分利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上共享功能，我们称之为多工传输方式。几种传输方式框图如图2.2所示。从前往后依次为单工、半双工和全双工。
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