基于VB的实时数据采集程序设计

基于VB的实时数据采集程序设计 Developing of Realtime Data Collection Programme Based on VB 摘 要：本文通过对一台工业仪表通信协议进行分析，介绍了用VB6.0开发微机实时数据采集程序的编程技术。 关键词：VB；MSComm控件；通信协议；实时；数据采集 Abstract: The paper mainly analyses a industry apparatus communication protocol, introduces programming technology of developing PC realtime data collection with VB6.0. Keywords: VB；MSComm control；Communication protocol；Realtime；Data collection 1 引言 Visual Basic（简称VB）是Windows环境下简单、易学、高效的编程语言开发系统，以其所见即所得的可视化界面设计风格和32位面向对象的程序设计等特点，已广泛地应用于各个领域，是很多计算机软件开发人员采用的开发工具。VB不但提供了良好的界面设计能力，而且在微机串口通信方面也有很强的功能。 实时数据采集系统过去在DOS操作系统下一般是采用汇编语言开发制作。Windows操作系统的普及应用，尤其是可视化软件开发平台的出现，为软件开发提供了强大的图形界面功能，使得开发出来的应用程序具有良好的人机交互功能。汇编语言的特点是难调试，而高级语言具有良好的可读性及方便的调试手段。采用VB开发Winodws下的数据采集和工业控制应用软件十分方便，尤其软件界面设计非常便捷，编程工作量较小，开发周期短，特别适合非计算机专业的工程技术人员掌握和使用。 2 MSComm控件特点 MSComm控件是Microsoft提供的扩展控件，用于支持VB程序对串口的访问，该控制“隐藏”了大部分串口通信的底层运行过程和许多烦琐的处理过程，同时支持查询方法和事件驱动通信的机制，事件驱动通信是交互方式处理串口事务的一种非常有效的方法，特别适合Windows程序的编写。在通信过程中，当发送数据、收到数据或产生传输错误时，触发MSComm控件的OnComm事件，然后可以通过判断CommEvent属性值获得事件类型，再根据事件类型进行相应数据处理。因此用其实现微机串口的数据通信相当简单，以很少的程序代码就可以轻松实现串口的访问和数据通信。 3 实用通信示例程序 下面通过一应用实例，介绍VB6.0利用MSComm通信控件，开发微机通过串口对工业仪表进行实时数据采集的编程技术。给出的程序代码具有通用性，并有详细的注示，可以直接或稍加改动后用于其它数据采集或实时控制程序中。 3.1 仪表及其数据通信协议 一台工业实时检测仪表，接高精度位移传感器，用于测量微小形变或微量位移，仪表测量精度为0.01毫米，测量范围最大值为50毫米。该仪表带有一个9针的RS-232C 串口，能与微机进行串口数据通信，实时传送检测数据，通过微机软件处理可实现工业实时监控。 该仪表串口数据通信协议是：数据传输速率为9600bps，1位开始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。仪表每秒发送50帧检测数据，每帧数据由4个字节组成。第一个字节定义为二进制常数0F0H，是每帧数据开始的标志字节；后面连续2个字节为数据字节，采用压缩的BCD码编码方式，高位在前，低位在后，即一个字节表示两位十进制数，则两个字节表示四位十进制数，小数点采用固定形式，定义在两字节中间；第四个字节为符号字节，该字节第八位为1，即1XXXXXXX则为负数，第八位为0即0XXXXXXX，则为正数。 例如：0F0H 36H 87H 80Ｈ 0F0H 34H 62H 00H 表示 －36.87 34.62 3.2 部分参数的技术说明 （1）为了实现实时监测功能，接收数据的读取要尽可能的快速，则设置MSComm1的属性RThreshold = 4，接收缓冲区收到四个字节产生OnComm事件；无效Len = 1，每次读取一个字节 （2）仪表每秒发送50帧数据，微机收到一帧完整数据至少需要20 ms时间，然后再进行数据处理。如果微机在下一帧数据接收前即20ms内能将数据计算处理完毕，则接收缓冲区内只会保存有一帧数据，不会存有两帧以上数据，接收缓冲区的大小不会影响实时监测效果（接收缓冲区>4字节），这时完全可以实现实时监测或实时控制；如果微机在20ms内不能将数据计算处理完毕，接收缓冲区设置的又很大，在数据计算处理完毕前，接收缓冲区内就会保存有两帧以上数据，而且一次工作时间越长，缓冲区内滞留数据帧就越多，数据采集和数据处理之间产生逐渐增大的额外时间差，当接收缓冲区充满后，时间差不再增大，固定在某一值，部分数据因不能及时采集到接收缓冲区中，数据产生丢失现象，真实工作情况就会和微机处理结果产生较大的时间差，对实时监测和实时控制很不利，这种情况下接收缓冲区的大小就会影响实时监测效果，所以接收缓冲区设置不能过大，让部分数据丢失，以保证数据处理的实时性。 （3）设置接收数据模式采用二进制形式，即无效Mode=com无效ModeBinary，但用无效属性读取数据时，不能直接赋值给Byte类型变量，只能通过先赋值给一个Variant类型变量，返回一个二进制数据的数组，再转换保存到Byte类型数变量中。 （4）VB中有Byte类型变量，但没有字节的位处理语句，符号字节的位处理要判断符号字节的值是否大于127，大于127则为负数；压缩的BCD码存入Byte类型变量，VB系统只按十进制数处理，这要通过一个简单算法换算，解压BCD码才能还原成十进制表示数值。假如a是Byte类型变量，D是Single类型变量，将一个压缩的BCD码存入a中，则算法是： D=(a＼16)*10 + a-(a＼16)*16 D=a+(a\16)*(10-16) 则D=a-(a＼16)*6 3.3 源程序代码 在（通用）（声明）中定义程序所用变量： Dim ab(4) As Byte ‘字节数据类型数组，用来存贮接收到的一组字节数据 Dim av As Variant ‘用来从接收缓冲区读取数据 Dim i As Integer Dim j As Integer Dim w As Integer ‘接收数据个数计数器 Dim b1 As Single Dim b2 As Single Dim WW As Single ’十进制检测值 Dim MaxW As Single ‘最大值 Dim MinW As Single ‘最小值 在窗体中添加名为Command1的[开始]按钮和名为MSComm1的MSComm控件。 [开始]按钮的Click事件处理程序主要是对MSComm1控制的参数初始化设置，程序中大部分参数在设计时可在MSComm1控制的属性窗口中设置: Private Sub Command1_Click() ‘开始按钮 With MSComm1 .CommPort=2 ‘使用COM2 .Setting=”9600,N,8,1” ‘设置通信口参数 .InBufferSize=40 ‘设置接收缓冲区为40字节 .OutBufferSize=2 ‘设置发送缓冲区为2字节 .无效Mode = com无效ModeBinary ‘设置接收数据模式为二进制形式 .无效Len = 1 ‘设置无效 一次从接收缓冲读取字节数为1 .SThreshold = 1 ‘设置Output 一次从发送缓冲读取字节数为1 .InBufferCount = 0 ‘清除接收缓冲区 .OutBufferCount = 0 ‘清除发送缓冲区 MaxW = -99 ‘最大值赋初值 MinW = 99 ‘最小值赋初值 w = 0 ‘数据个数计数器清零 .RThreshold = 1 ‘设置接收一个字节产生OnComm事件 If .PortOpen = False Then ‘判断通信口是否打开 .PortOpen = True ‘打开通信口 If Err Then ‘错误处理 MsgBox "串口通信无效" Exit Sub End If End If End With End Sub 为了达到实时数据采集目的，实时数据采集处理程序采用MSComm事件驱动方式。 OnComm事件程序的流程图如下： MSComm1_OnComm的事件处理程序只处理comEvReceive事件，首先判断帧数据的开始字节，关闭OnComm接收事件，然后接收数据字节，将压缩BCD进行还原转换，再接收符号字节，判断数据符号，判断数据最大最小值，仪表在刚开始工作时有干扰，会传导一些乱码，位移传感器有参数偏差，最大值一般都略大于50毫米，所以取51为极限最大值，取-51为极限最小值。最后打开OnComm接收事件，等待下一次OnComm事件产生： Private Sub MSComm1_OnComm() With MSComm1 Select Case .CommEvent Case comEvReceive ‘是接收事件 av = .无效 ‘读取一个字节 ab(1) = av(0) ‘转换字节数据类型数组 If ab(1) = &0F0H Then ‘判断是否为数据开始标志 RThreshold = 0 ‘关闭OnComm事件接收 w = w + 1 av = .无效 ‘连续读取三个字节 ab(2) = av(0) av = .无效 ab(3) = av(0) av = .无效 ab(4) = av(0) b1 = ab(2) - 6 * (ab(2)\16) ‘BCD码转换 b2 = ab(3) - 6 * (ab(3)\16) WW = b1 + b2 / 100 ‘标定小数点 If ab(4) > 127 Then WW = -WW ‘判断符号位 Label1(0) = Format(WW, "0.00") ‘显示毫米单位数值 Label1(1) = Format(WW / 25.4, "0.000") ‘显示英寸单位数值 If WW > MaxW And WW < 51 Then ‘判断最大值 MaxW = WW Label1(2) = Format(MaxW, "0.00") ‘显示毫米 Label1(3) = Format(MaxW/25.4,"0.000")‘显示英寸 End If If WW < MinW And WW > -51 Then ‘判断最小值 MinW = WW Label1(4) = Format(MinW, "0.00") Label1(5) = Format(MinW/25.4,"0.000") End If .RThreshold = 4 ‘打开OnComm事件接收 Else .RThreshold = 1 End If Case Else End Select End With End Sub 4 结束语 VB已成为Windows系统开发的主要语言，VB具有良好的图形用户接口并支持面向对象的程序设计和具有结构化的事件驱动编程模式，使编程效率提高，应用功能增强，采用VB开发工业测控系统的应用软件，只要处理好实时串口通信部分，就能在短时间内开发出交互界面友好的、功能易扩展的、面向对象的工业测控系统。 参考文献 [1]李罡．Visual Basic5.0 编程实例详解．电子工业出版社，1998 [2]邹逢兴.微型计算机接口原理与技术.国防科技大学出版社，1999