超聲波定位系統串行通信模塊設計

摘 要:針對超聲波定位系統，設計了串行通信模塊。介紹模塊的工作流程和硬件電路，以及應用SPComm控件在Delphi環境下開發的上位機軟件。模塊實現了PIC單片機與上位機的通信功能，并能夠通過上位機軟件對采集到的數據進行處理與顯示。實驗表明，該模塊結構簡單，性能穩定，在多機器魚系統得到了應用。

關鍵詞:Delphi;SPomm;串行通信;超聲波定位;ZigBee

中圖分類號:TP311文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)02-055-02

Design of Serial Communication Module in Ultrasonic Position System

LIU Xin1，HAO Lina2，LIU Bin1，DENG Jun1

(1.College of Information Science and Engineering，Northeastern University，Shenyang，110004，China;

2.School of Mechanical Engineering and Automation，Northeastern University，Shenyang，110004，China)

Abstract:the serial communication module in ultrasonic position system is designed，workflow of the module and the hard circuit，the upper computer software which uses SPComm component under the environment o f Delphi are mainly introduced.The module realizes the communication function between PIC single chip machine and upper computer，it can process and display the data collected by upper computer software.Experiments indicate that the module gets simply structure and powerful stability，possesses of extensive prospect of application.

Keywords:Delphi;SPomm;serial communication;ultrasonic position;ZigBee

采用ZigBee無線通信模塊實現的超聲波定位系統，具有精度較高，成本低，安裝維護方便和不受被測對象顏色影響等特點。同時由于該定位系統在定向性和可便攜性上能夠滿足小型移動機器人的要求，因此具有廣闊的應用前景[1]。這里針對采用該超聲波定位系統的仿生機器魚系統進行了超聲波定位系統的串行通信模塊設計。

1 模塊實現

1.1 硬件介紹

超聲波定位系統通過ZigBee無線網絡將數據傳送至PIC單片機，數據經過PIC單片機處理后，再經串口傳送至上位機。由于PIC單片機的信號電平(TTL電平)與上位機的串口電平(RS 232電平)電氣規范不一致，因此采用MAX3232電平轉換芯片進行電平轉換。串口是上位機上的標準設備，進行串行通信時不需給上位機增加硬件設備，使得整個系統更加簡單可靠[2_4]，如圖1所示。

圖1 串行通信電路圖

1.2 上位機軟件設計

1.2.1 Delphi介紹

Delphi是一種具有功能強大，簡便易用，代碼執行速度快等優點的可視化快速應用開發工具[5，6]。運用Delphi實現串口通信的常用方法有三種:一是利用MSComm控件和SPComm控件;二是使用API函數;三是調用其他串口通信程序。在此，采用SPComm控件，它具有許多與串口通信密切相關的屬性及事件，提供了對串口的各種操作，支持多線程等優點，可以在C++Builder，Delphi等多種開發工具下使用且靈活方便，因此在Delphi軟件開發中已經成為被廣泛應用的串口通信開發控件[7，8]。SPComm串口通信控件具有多線程的特性，分別在兩個線程內完成接收和發送數據。接收線程負責收到數據時觸發OnReceiveData事件;用WriteComm_Data函數將待發送的數據寫入輸出緩沖器，發送線程在后臺完成數據發送工作。在接收和發送數據前，需要初始化串口，用StartComm方法打開串口;退出程序時，用StopComm方法關閉串口[9，10]。本文主要實現串口數據的采集，重點運用OnReceiveData事件以及對該事件的相關處理。

1.2.2 上位機軟件介紹

上位機軟件由Delphi編寫，具有數據的接收及處理功能，能夠通過對數據的計算，將機器魚的位置、角度、溫度等信息實時顯示在界面上。上位機軟件的圖表顯示功能通過Delphi中自帶的Tchart控件實現。

1.2.3 上位機軟件主要代碼

(1) 上位機初始化代碼

procedure TForm1.FormCreate(Sender:TObject);//建立窗體時即打開串口

var

begin

Chart1.Series[1].addxy(0，0);

end;

(2) 接收串口數據并進行處理的代碼

procedure TForm1.Comm1ReceiveData(Sender:TObject;Buffer:Pointer;BufferLength:Word);

var

recStr:string;

i:integer;

begin

SetLength(recStr，BufferLength);

Move(Buffer^，PChar(recStr)^，BufferLength);

//由于篇幅所限，在此僅對“機器魚一”的溫度，角度處理過程進行闡述

memo1.lines.add(′@@@@′); //fish1 temp，direction

TEM1:=(ord(pchar(recstr)[9])*1.25-50);//對緩沖區中的溫度、角度原始數據進行處理

DR1:=(ord(pchar(recstr)[7])*256+ord(pchar(recstr)[8]))/100;

edit3.Text:=Formatfloat(′00′，DR1)+′°′;

edit2.Text:=Formatfloat(′00′，TEM1)+′℃′;

//溫度、角度顯示

(3) 繪制圖表的代碼

//繪制實時坐標點

Chart1.Series[1].delete(0);//刪除上個坐標點

Chart1.Series[1].addxy(X1，Y1);//繪制新點

1.2.4 運行結果

上位機軟件運行界面如圖2所示，軟件界面的左側顯示當前兩條機器魚的坐標和角度、溫度信息;軟件界面右側顯示上位機接收數據后的所有數據[6]。

圖2 上位機軟件界面

2 結 語

討論了超聲波定位系統的串行通信模塊，并重點介紹應用SPComm控件在Delphi環境下開發的上位機軟件。該模塊具有結構簡單，開發周期短，成本低等特點。在仿生機器魚的定位實驗中，該模塊表現出了很強的通信穩定性。由于上位機軟件采用高級軟件編寫，稍加修改便可移植到其他類似系統中，在機器人及小型工業控制領域有著廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]魯琦，殳國華.基于單片機的紅外超聲定位系統[J].微處理機，2006(2):66_71.

[2]孫濱，宋健.用Delphi實現上位機與PIC單片機的串行通信[J].現代電子技術，2004，27(16):92_93.

[3]桑開勇，陳鐵軍.Delphi環境下利用SPComm控件進行單片機串口通信[J].現代電子技術，2006，29(15):26_28.

[4]范逸之，陳立元.Delphi與RS 232串行通信控制[M].北京:清華大學出版社，2004.

[5]肖建，楊新臣.Delphi 7編程基礎[M].北京:清華大學出版社，2003.

[6]明日科技.Delphi開發技術大全[M].北京:人民郵電出版社，2006.

[7]廖平，陳峰，馬洪秋.Delphi環境下PC機與AVR單片機的串行通信[J].現代電子技術，2008，29(2):123_125.

[8]仇芝，杜堅，羅敏，等.基于Delphi 7.0的高精度低速數據采集系統[J].現代電子技術，2006，29(11):111_112.

[9]羅賢東，張民，趙衛華，等.Delphi環境下利用SPComm控件實現計算機與PLC的串行通信[J].工業控制計算機，2007(6):29_30.

[10]徐新華，任曉，呂濤.基于Delphi的PC機與PIC單片機的串行通信[J].電子工程師，2006(3):58_59.

作者簡介 劉 鑫 男，朝鮮族，1987年出生，黑龍江大慶人。

郝麗娜 女，1968年出生，遼寧莊河人，東北大學，博士，副教授。研究方向為智能機器人、微系統。