基于Matlab的一種小型溫度檢測系統的設計

　　4 上位機部分（PC）

　　上位機通過(guò)串口向下位機發(fā)送命令實(shí)現對下位機的控制，并實(shí)時(shí)地接受下位機傳送過(guò)來(lái)的數據，對其分析處理，將結果用圖形顯示并存儲，完成人機交互過(guò)程。

　　Matlab并不具備直接訪(fǎng)問(wèn)硬件的能力，但是支持面向對象技術(shù)，通過(guò)調用Instrument Control Toolbox中的serial類(lèi)函數來(lái)創(chuàng )建串口對象，對串口對象操作就是對串口操作，使用起非常方便。同時(shí)，Matlab封裝的串口對象支持對串口的異步讀寫(xiě)操作，使得計算機在讀寫(xiě)串口時(shí)能同時(shí)進(jìn)行其他處理工作，因而能大大提高計算機執行效率。Matlab用多線(xiàn)程技術(shù)實(shí)現這種異步操作，通過(guò)異步讀寫(xiě)設置，計算機在執行讀寫(xiě)串口函數時(shí)能立即返回不必等待串口把數據傳輸完畢， 當指定的數據傳輸結束時(shí)就觸發(fā)事件，執行事件回調函數，可以在事件回調函數中編程，進(jìn)行數據處理，這樣就不會(huì )造成因等待串口傳輸數據引起的時(shí)間浪費。

　　4.1 Matlab下串口編程

　　MATLAB的Instrument Control Toolbox提供了 MATLAB與儀器儀表通信的功能 ,它支持 GPIB 通用接口總線(xiàn) 、VISA、TCP/ IP、UDP、RS2232等多個(gè)協(xié)議 ,具有同步和異步讀寫(xiě)功能以及事件處理和回調操作功能,可讀寫(xiě)和記錄二進(jìn)制和ASCII文本數據。與串口有關(guān)的主要函數如下[3]：

　?。?）建立串口對象函數：obj=seril（’port’,’property name’,propertyvalue……），其中主要的屬性有：baudrate（波特率），databits（數據位），parity（校驗方式），stopbits（終止位）等，可以在初始化時(shí)進(jìn)行賦值或者使用set函數。

　?。?）打開(kāi)串口設備對象：fopen（obj）

　?。?） 串口讀寫(xiě)操作：當matlab通信數據采用二進(jìn)制格式時(shí)，讀寫(xiě)串口設備的命令為fread()和fwrite()；當通行數據采用文本（ASCII）格式時(shí)，讀寫(xiě)串口設備的命令為fscanf（）和fprintf（）。

　?。?）關(guān)閉并清除設備對象：

　　Fclose（obj）；%關(guān)閉串口設備對象

　　Delete（obj）；%刪除內存中的串口設備對象

　　基于本系統串口通信協(xié)議，對串口對象的讀寫(xiě)部分程序如下：

　　Obj=serial（’com1’，’baudrate’,9600,’parity’,’none’,’databits’,8,’stopbits’,1）；%初始化串口

　　Fopen（obj）；%打開(kāi)串口對象

　　Fwrite（obj，256）；%向串口發(fā)送握手信號0xff

　　TMP=fread（obj，3，’unit8’）；%從串口讀取3字節數據，后2個(gè)即是16bit溫度數據

　　If TMP（1）= =256 %判斷第一個(gè)字節受否是握手信號

　　 For i = 1：3

　　Dat（i）=TMP（i+1）；%剔除第一個(gè)握手信號字節

　　End

　　End

　　Fclose（obj）；%關(guān)閉串口設備對象

　　Delete（obj）；%刪除內存中的串口設備對象

　　4.2 Matlab數據分析

　　單片機一般能處理簡(jiǎn)單的8位無(wú)符號數的四則運算，而DS18B20可以程序設定9~12位的分辨率，精度可達±0.5℃，溫度以16bit帶符號位擴展的二進(jìn)制補碼形式讀出，如果使用單片機進(jìn)行快速的實(shí)時(shí)處理則比較費力，同時(shí)單片機還要與DS18B20及上位機通信，系統資源也比較緊張。因而可以將讀取的16bit溫度數據直接送往PC機，由上位機來(lái)完成。Matlab強大的計算能力和繪圖功能給數據分析帶來(lái)了極大的方便，這不僅可以合理利用系統資源，也使得系統的通信過(guò)程更流暢。