题t目：基于单片机的结晶器液压振动波形发生器的设计--上位机部分

题t目：基于单片机的结晶器液压振动波形发生器的设计--上位机部分内容摘要：

通过 串口通信将下位机产生的波形 信号 送到上位机显示，这样使得系统设备大大减少，测试功能 由软件代替，降低了成本，而且用户可以根据自己的需要定义 功能。 本课题的研究意义及内容 本课题的研究意义 结晶器相当于连铸生产的心脏部分，属于连铸的关键设备。 因此，结晶器振动系统运行中的振动方式的优化显得异常重要，选择适当的振动方式对生产工艺意义非凡。 由于 Visual Basic 的内容丰富，人机界面好 ，可以生动直观地展示正弦、非正弦实质， 能提高效率，降低成本，参数 输入简便，结果显示明确。 所以本文采用 VB 编写程序，将波形发生器的下位机产生的波形信号， 采用串行通信的方式传送给上位机，并利用 VB的监控界面显示波形。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 从理论上了解正弦、非正弦振动参数（振幅、频率、偏斜率）和冶金理论参数（工艺参数）之间的关系，根据不同钢种和实际情况，进一步优化波形曲线，开发和研制监控软件，然后模拟运行，最终将其应用到工业生产实践中。 本课题的研究内容 本课题 主要 对 连铸机结晶器振动 形成的波形 进行显示 ，以 串口通信技术及波形监控界面 为研究对象。 应用 微软公司开发的 Visual Basic 为编程工具 ，对 结晶器下位机产生的 波形 信号，采用串行通信方式传送给上位机， 并对结晶器振动过程中的振幅、波形等各项 参数分析处理；通过波形监控界面 对正弦振动、非正弦振动进行模拟显示。 建立了结晶器正弦振动、非正弦振动工艺参数的数学模型，并对工艺参数 进行了 确定 并 模拟运行。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第二章 结晶器液压 振动 控制系统设计方案 结晶器液压振动 控制 系统 结晶器振动位移和振动频率等参数是反映结晶器振动状态的主要参数，其实际值和理想值的偏差不仅直接影响板坯质量，也制约着连铸机拉坯速度的提高。 通过分析，结晶器液压振动系统为位置反馈控制系统，系统的 设定输入为正弦信号或者非正弦信号，位移传感器不断检测液压缸活塞的实际位置，并与设定的输入进行比较，利用偏差信号对液压振动系统进行调节。 结晶器液压振动伺服系统方框图，如图 所示。 伺服系统是由指令装置、伺服放大器、伺服阀、液压缸和压力传感器组成。 当指令信号作用于系统时，将使伺服放大器推动电液伺服阀控制液压缸活塞运动输出负载力。 要保持一定的负载力，就要求伺服阀有一定的开度，因此这是一个有差系统，这种系统的开环传递函数中不含有积分环节。 在力控制系统中选用压力反馈伺服阀，在系统中不需要 压 力传感器。 但压力反馈伺服 阀产量小、维修困难其精度不易保证，所以多数 压 力控制系统仍采用流量伺服阀。 [13] 位 移 调 节 器伺 服 放 大器伺 服 阀 液 压 缸振 动 框 架拉 坯 速 度振 动 位 移 传 感 器ys pp v单 片 机 图 结晶器液压振动系统 方框图 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 液压振动 波形发生器 系统介绍 波形发生器是一种常用的电子仪器 ， 其输出一般为几种标准信号。 由于一般的波形发生器很难产生特殊波形 ， 所以 ， 我们采用 VB 的串行通信方法 ， 设计了一种正弦、非正弦波形显示界面 ， 该系统原理如图。 P C 机M A X 2 3 2 8 9 C 5 1 D / A跟 随 器 图 波形发生器系统方框图 系统结构 系统分 为 PC机和单片机系统两部分。 从系统图上可见 ， 本系统的硬件部分较简单且成熟 ： 其中 D/A 转换器选用 0832， 采用电路实现双极性电压输出 ， 后接跟随器改善带负载能力。 MAX232 实现电平转换。 本系统的关键是软件部分 ， 特别是通讯的实现。 现分别介绍如下： 1) PC 机部分 [15] VB 是一种面向对象的程序设计语言 ， 具有事件驱动编程模式并可以使用添加的控件 ， 能够十分方便地作出良好的人机界面。 因此 ， PC机采用 VB编程。 用 VB 作出直观的人机界面 ，在 图片框中绘制波形。 PC机与 89C51 之间的通信如图。 2) 单片 机系统 主要完成正确接收数据和产生波形的任务。 为确保随时响应：主程序产生波形，串行口中断进行通讯，通讯实现见图 89C51 部分。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 通 信 初 始化保 护 现 场发 握 手 信 号 （ 0 0 H 、F F H 、 0 0 H 、 F F H ）接 准 备 好 信 号正 确 吗。 发 送 波 形 点 数接 信 号 ， 正 确 吗。 发 波 形 各 点 值接 信 号 ， 正 确 吗。 发 P C 累 加 和接 累 加 和 ， 相 等 吗。 显 示 各 累 加 和提 示 O K。 结 束 命 令P C 机接 受 还 是 发 送关 串 口 中 断接 受 信 号是 握 手 信 号。 发 准 备 好 信 号 ( 0 5 H )接 点 数 ， 存 储发 收 到 信 号 ( 0 6 H )接 各 点 值 ， 存 储 并 计 算累 加 和发 接 受 完 信 号 ( 0 7 H )接 累 加 和 ， 想 等 吗。 发 M C U 累 加 和开 串 口 中 断现 场 恢 复中 断 返 回8 9 C 5 1提 示 1提 示 2提 示 3提 示 4退 出 系 统NNNNYYYYRYYTN N 图 PC机与 89C51通信 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第三章 VB及其可视化编程技术 计算机程序设计语言简介 人们在使用计算机解决实际问题时，需要用某种特定的“语言”同计算机交流、沟通，计算机语言是人类与计算机交流信息的主要途径。 这类语言通过语法、语义、描述记号来表述各种运算和处理过程，能够为计算机所识别、理解、执行，最终完成某项工作任务。 这些语言统称为计算机程序设计语言。 程序设计语言的发展 程序设计语言是计算机硬件共同诞生、发展的，随着计算机及其应用的不断发展，它也在发展中不断完善、变革、创新。 目前，程序设计语言的发展可概括为四个阶段。 1. 机器语言 机器语言属于第一代程序设计语言。 机器语言是指由 0、 1 二进制代码组成的能被计算机直接识别的机器指令的集合。 机器语言能直接针对计算机的硬件结构描述各种算法，因此不需要翻译，就能够被计算机直接执行，因此执行速度快。 但是，用机器语言编程非常繁琐，程序的可读性差，程序的修改、调试极不方便。 2. 汇编语言 汇编语言采用一些助记符号表示机器语言中的指令和数据，相对于机器语言来说，比较容易记忆和学习，所以也称汇编语言为符号语言。 它用便于识别的符号，如英语单词或其缩写作为助记符，来代替机器指令编写程序，然后由专门的转换程序，将这些符号转换为机器语言指令代码。 用汇编语言也能够针对计算机的硬件去编写程序，因此执行速度快。 3. 高级语言 高级语言采用一组通用的英语单词、数据式及规定的符号，按严格的语法规则和逻内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 辑关系表述各种运算和处理过程。 由于采用这种表达方式编写程序，接近自然语言和数学语言，符合人们的习惯，因 此称之为高级语言。 4. 4GL 语言 一般被称为“第四代语言”，是一种交互式、非过程化的、面向用户的编程语言，与高级语言相比它更接近人类自然语言。 第四代语言经常被用于访问数据库，目前主要用于数据库的查询语言， SQL 就属于 4GL 语言。 程序设计语言的发展趋势 计算机网络的飞速发展和广泛应用，对人们的工作和生活产生了 极大的影响，使当今社会发生了极大的变革。 最先受到影响的，并对其发展起到很大促进作用的，当然是程序设计语言。 Java 的出现就是明显的例子，可以说 Java 的出现是网络对程序设计语言发展影响最大的事件。 概括分析，今后程序设计语言的发展将着重在以下几个方面。 1. 智能化逐步提高 新型的计算机语言应该更容易学习、掌握，更便于使用。 程序设计语言的发展过程就是一个追求方便、易用的过程。 现在的计算机语言已经逐步具有一定的智能化特点，使软件开发逐步走向更高级的阶段。 计算机语言的进一步发展将会使更过的用户，不需要专门的、系统的培训，就能够很容易地掌握更新程序设计的方法，应用计算机的智能化程度将会更高。 2. 具有较强的可移植性 程序在不同的计算机或操作系统平台上，不需要重新编译即可执行，真正做到“与系统无关”是人们追 求的理想目标。 3. 适应网络的特性 网络编程语言随着 Inter 的深入和普及，将会得到更快和更广泛应用。 简单易学内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 的 VBScript、 JavaScript 很适合非专业人员使用。 微软最新推出的 Visual Studio 中，、 、 、 C等紧密与现有的 Web 开 发标准结合，将会被广泛应用在网络应用程序的开发中。 在未来网络的 需求下，将会产生更好的网络编程语言。 4. 高效与安全性 在 IT 业的发展过程中，社会对软件的需求增长很快，要求软件开发具有较高的时效性和安全性，这对现代程序 设计语言提出了更高的要求。 计算机程序设计方法的发展概况 计算机程序设计语言的发展是随着计算机科技技术及其应用的飞速发展的不断丰富和完善的。 与此同时，程序设计的方法也得到不断的改进。 人们在不断地探讨、研究，以使程序设计的方法能够更加系统化、更接近人类自然语言的习惯和思维方式，使软件开发更加科学化。 程序设计方法的发展主要经历了以下几个阶段。 1. 模块化程序设计 将一项较大的开发任务分成若干项独立的小任务，分头编写各个模块，然后将这些独立的模块有机地结合起来形成一个整体，实现系统的功能。 2. 结构化程序设计 结构化程序设计是指仅仅使用三种基本控制结构（顺序、选择和重复）实现程序的设计方法。 其基本设计原则是模块化原则、自顶向下原则和逐步求精原则，在充分的需求分析的基础上按照这一原则去实现系统的功能。 3. 面向对象的程序设计 面向对象的程序设计是一种全新的程序设计和构造软件的方法。 该方法更接近人类的思维方式和自然语言的习惯，能够直接描述客观对象。 发展面向对象的方法的目的，是为了提高软件系统的可重用性、可扩展性和可维护性。 与传统的面向过程的程序设计方法比较，它有两点重大突破：①操作代码与代码运行过程所需要的数据共 同封装在一内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 起组成了一种新的数据类型 —— 类；并且“类”具有继承及扩充机制。 ②具有人机交互式的可视化程序设计界面。 编程软件介绍及选择 在现代 的软件开发 中 通常采用 C/C++或 VC、 VB来编程。 C/C++属于传统文本式编程，对开发人员的编程能力和对仪器硬件的掌握要求很高，开发周期长，且软件移植和维护也不容易。 因此这种编程方式将会逐步为可视化编程工具所代替。 VB 和 VC 作为可视化开发工具有着友好的界面、丰富的 API 应用程序接口函数，简单，易用，实用性强，并且与 Microsoft Access Word及 Excel 等软 件无缝连接 ，因此本设计采用 VB 作为编程工具。 Visual Basic 的特点 Visual Basic 是 Microsoft 公司为开发 Windows 应用程序而推出的一种可视化的快速编程工具，它以简单易学、语法简洁、功能强大的特点而深受广大编程人员的青睐。 Visual Basic 采用可视化的图形用户界面（ GUI）、面向对象的程序设计思想、世界驱动的工作机制和结构化的高级程序设计语言，用一种十分巧妙的方法将 Windows 的编程复杂性“封装”起来，使得开发 Windows 环境下功能十分强大、图形界面丰富的应用软件系 统更高效、更快捷。 概括起来， Visual Basic 具有如下特点： [17] 1. 可视化的程序设计方法 VB率先采用可视化的程序设计方法。 开发人员利用系统提供的大量可视化控件，按设计要求的屏幕布局，在屏幕上画出各种图形对象“部件”，并设置这些图形对象的属性，VB便自动产生界面设计代码，程序设计人员只需要编写实现程序功能的那部分代码，从而大大提高了程序设计的效率。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 2. 面向对象的程序设计思想 在 VB 中用来构成图形用户界面的可视化控件，就是“对象”。 不同的对象在程序中所赋予的功能是不同的。 比如，图形界面上有两 个命令 按钮，一个用来统计数据，一个用来打印数据，这两个按钮就是两个不同的对象，为实现这两个对象各自不同的功能，必须分别针对这两个对象编写程序代码，这种编程的思想和方法就是“面向对象的程序设计（ OOP）”。 3. 事件驱动的编程机制 VB 通过事件来执行对象的操作。 在 VB 中，对象与程序代码通过事件及事件过程来联系。 一个对象可以感知和接收多个不同类型的事件，每个时间均能驱动一段程序，完成对象响应事件的工作，从而实现一个预编程的功能。 4. 结构化程序设计语言 VB具有高级程序设计语言的语句结构，接近自然语言和人类 的逻辑思维方式，其语句简单易懂， VB 的编程支持彩色代码，可自动进行语言检查，同时还具有功能强大且使。