组态王软件与单片机串口ascii通讯的机制与实现方法.pdf

组态王软件与单片机串口ascii通讯的机制及 实现方法 组态软件广泛的应用于工农业生产的各个领域，是保证相关系统设备经济稳定安全运行的重要方式，是 对传统控制方式的一次革命，得到了越来越广泛的应用。 很多工控及电子爱好者对这方面很感兴趣，都跃跃欲试，可苦于软件要想得到实际效果，就得连接设备， 通过设备预设的寄存器与软件的变量进行连接，辅以命令语言，才能取得真正的体验。 软件支持的设备比如板卡、数字仪表、PLC、变频器等等都是属于工控设备，价格都比较昂贵，一般很 难触及。 那是不是组态软件就不适合于我们用了呢，也不一定，比如国产的组态王组态软件支持单片机串口ascii 通讯，烧写了相应程序的单片机也可以当做组态软件的设备，和其他设备一样，也能完成诸如水位、行 程等状态的监视及电机、阀门、灯泡、加热器等的启动停止，开与关，以及模拟量经AD转换后，通过 串口以ascii码的形式传送给组态软件，只是这些功能的实现是依靠单片机的端口来完成，组态软件访问 单片机，监视单片机所有端口状态，控制一部分端口的高低电平状态，辅以外部电气回路，同样能实现 相应的功能。 例如：组态软件通过串口发送指令，控制单片机的某个输出端口的电平高低变化，端口通过驱动使继电 器的触点闭合，电机转动，假如这个电机是带动水泵往水箱里面打水，水箱水位的预定位置装有触点， 这个触点连接在单片机的另一个输入端口上，当水位到达触点位置，触点动作单片机的这个端口电平发 生变化，这个变化通过同一个串口传回给组态软件，组态软件可以根据命令语言编写的程序酌情是自动 还是手动停止电机运行，或者是调整电机的转速，保证水箱的水位在预设的范围内，这就是组态软件构 成的控制系统的最基本应用。 图1 相对而言，用单片机与组态软件实现的控制系统要比其他成品设备的组态稍微麻烦一些，不但需要了解 掌握组态软件的工作机制，还需要单片机的软硬件及电路方面的知识，这里边的重点就是单片机的汇编 或c语言编程，但掌握了组态软件的通讯协议，按协议编写，比较起来并不是很难。 图2就是用组态软件与单片机通讯实际运行状态截图，这个画面（组态软件的定义），显示的是组态软 件与单片机通讯状态以及单片机各脚位的电平高低，即8051芯片P2和P1 的状态，还有控制端口电平 的按钮开关。他不是控制画面，如果镶嵌在实际系统中，应该算通讯诊断画面，图中显示的具体内容的 含义，后边将做介绍。 组态王预装了单片机设备的驱动，也就是它把单片机当成设备来对待，与数字仪表、PLC、变频器等同， 这些装置中有一部分也是通过串口与组态软件通讯的。 既然是串口通信，就要遵循组态软件制定的通讯规则，体现在软件通讯的格式上，就是通讯协议。协议 明确了组态软件访问单片机的读、写命令以及与之对应的单片机的应答之间的关系，单片机只有按照这 个协议来编制程序，回复组态软件的读写命令，这样才能保证准确无误的显示、控制、操作目标设备， 它不同于平常说的，单片机想发什么，组态软件就接收什么、显示什么。 组态王软件与设备之间的关系是软件方是主人，设备方是从属。也可以比喻成软件是人的大脑，设备是 人的四肢。主机发出指令，从机按指令行事，并做出相应的回复。 这样做的道理很简单，作为控制系统，操作者是主人，他的信息来自于设备反馈给软件显示的画面上信 息，同时根据现场的状态工艺流程等做出相应的操作，比如电机的启动停止、阀门的开启与关闭等等。 图2 下面我们就来分析一下组态王软件和设备之间是如何进行通讯的： 当你运行了组态软件，也就是安装完软件，在桌面上生成了快捷启动方式的图标，鼠标单击它，软件就 运行了。 首先显示的是工程管理器，选择目录，也就是你要建立的工程安装在电脑的哪个位置。你可以在空白框 里填上一个名称，它就会在软件启动位置新建一个目录。因为你是在桌面启动的，鼠标单击 ‘下一步’， 它就会提示你是否新建，你回答 ‘是’，这时桌面上就出现了刚才你输入名称的目录，然后软件提示你 输入工程名称、工程描述，依你的情况填写，然后单击完成，这样你的工程名称就出现在了工程管理器 的目录中。 鼠标双击你的工程名称，启动这项工程，也就开始了你的工程建设了。 首先要做的第一步就是连接或叫注册你的设备，让软件知道它连接了什么设备，从而使用哪个协议和连 接的设备对话。 我们这里安装的无疑是单片机，安装设备也就是安装相应的驱动，是安装逻辑设备，大体步骤很多文章 都有介绍，不过为了讲解的完整性，在这再重新梳理一下： 单击左侧 ‘设备’\右侧