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C#上位机-简易版温室监测

作者：繁依Fanyi0 | 2024-04-10 11:51:42

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c#上位机

前言

本学期我的上位机课程已经结束了，那么这次分享一下期末考核所做的一个简易版温室监测。首先先给大家介绍一下什么是上位机以及下位机。

上位机

上位机是指控制系统中通过人机接口与操作者进行交互的计算机。它般用于监控、控制和调试下机（如工业机器人自动化设备等）的运行和行为。上位机可以通过图形界面、命令行或者其他形式提供给操作者一些控制和操作选项，同时也能够接收和显示下位机的数据和反馈信息。上位机通常具备一定的计算能力，能够处理和分析从下位机传输来的数据，并作出相应的决策和控制命令。

下位机

下位机是指控制系统中与上位机相对应的计算机或者部件。它负责执行上位机发送的控制命令，并将执行结果或者反馈信息传输给上位机。下位机通常是一些嵌入式设备或者控制器，其主要任务是实时控制和操作外部设备，例如机器人的关节控制器、传感器读取器或者执行器。下位机一般采用专用硬件和实时操作系统，以保证稳定和准确的控制执行。上位机通过与下位机的连接，可以对下位机进行配置和监控，实时获取相关数据、调整控制参数，并对下位机进行控制。这次做的温室监测，也是用到下位机，我这边用的是一个51单片机。

需要实现的功能

本次的温室监测，需要实现的功能有：喷灌（利用一个直流电机转动来模拟）、通风（利用一个直流电机转动来模拟）、采光（点亮单片机上的LED灯来模拟）、显示温度、声光报警。

以上就是我们C#上位机的界面布局.

上位机代码部分

首先是串口数据的接收

在串口的接收事件里面编写以下代码

Thread.Sleep(20);//每间隔20ms接收一次数据
this.Invoke(new EventHandler(delegate
{
try
{
if (serialPort1.BytesToRead > 0)//当串口缓存区中有数据时
{
//以字符串方式读取所有接收到的数据
string Str = serialPort1.ReadExisting();
//将接收到的所有0x00替换成\0显示在界面上，因为0x00是一个控制字符，不会在文本框中显示
Str = Str.Replace("\0", "\\0");
//把16进制字符串转换成整数以字符串输出
txtTemperature.Text = Str + "℃";//把温度显示在文本框中
//在信息框中追加接收的数据，其中包括接收时间和接收内容
AppendTextToInfoBox("[" + DateTime.Now.ToString("HH:mm:s") + "]" + "收" + "<-", txtReceive);
AppendTextToInfoBox(Str + "℃" + "\r\n", txtReceive);
temp = float.Parse(Str);//获取温度
}

}
catch (Exception ex)
{
//在信息框中追加异常信息
AppendTextToInfoBox("[" + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss") + "]" + "收" + "< -", txtReceive);
AppendTextToInfoBox(ex.Message + "\r\n", txtReceive);
AppendTextToInfoBox("数据接收错误!\r\n", txtReceive);
}

}));

这部分是先从下位机接收到温度之后，把温度显示在文本框中。

喷灌按钮实现：

//判断串口是否打开
if (serialPort1.IsOpen)
{
try
{
if (SprayIrrigation == true)
{
btnSprayIrrigation.Text = "停止喷灌";
SprayIrrigation = false;
byte[] instruct = new byte[] { 0x06 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口

}
else
{
btnSprayIrrigation.Text = "喷灌";
SprayIrrigation = true;
byte[] instruct = new byte[] { 0x07 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口
}
}
catch (Exception ex)
{
//在信息框中追加异常信息
AppendTextToInfoBox("[" + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss") + "]" + "收" + "< -", txtReceive);
AppendTextToInfoBox(ex.Message + "\r\n", txtReceive);
}
}
else
{
//出现错误提示
MessageBox.Show("出现错误:\r\n串口是否打开!", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning);
}

按下按钮给下位机发送我们自定义的一个指令。

采光按钮实现：

//判断串口是否打开
if (serialPort1.IsOpen)
{
try
{
if (Lighting == true)
{
btnLighting.Text = "停止采光";
Lighting = false;
byte[] instruct = new byte[] { 0x02 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口

}
else
{
btnLighting.Text = "采光";
Lighting = true;
byte[] instruct = new byte[] { 0x03 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口
}
}
catch (Exception ex)
{
//在信息框中追加异常信息
AppendTextToInfoBox("[" + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss") + "]" + "收" + "< -", txtReceive);
AppendTextToInfoBox(ex.Message + "\r\n", txtReceive);
}
}
else
{
//出现错误提示
MessageBox.Show("出现错误:\r\n串口是否打开!", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning);
}

通风按钮实现：

//判断串口是否打开
if (serialPort1.IsOpen)
{
try
{
if (Ventilate == true)
{
btnVentilate.Text = "停止通风";
Ventilate = false;
byte[] instruct = new byte[] { 0x04 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口

}
else
{
btnVentilate.Text = "通风";
Ventilate = true;
byte[] instruct = new byte[] { 0x05 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口
}
}
catch (Exception ex)
{
//在信息框中追加异常信息
AppendTextToInfoBox("[" + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss") + "]" + "收" + "< -", txtReceive);
AppendTextToInfoBox(ex.Message + "\r\n", txtReceive);
}
}
else
{
//出现错误提示
MessageBox.Show("出现错误:\r\n串口是否打开!", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning);
}

那么这三个按钮的代码部分其实基本差不多，唯一不同的就是我们的指令，这个指令是根据我们自定义的指令，来选择发送，然后下位机接收到，进行判断是否为我们需要的一个指令，在进行下一步操作。

声光报警：

//判断串口是否打开
if (serialPort1.IsOpen)
{
try
{
if (txtUpperLimit.Text == "" || txtLowerLimit.Text == "")//文本框为空提示错误
{
MessageBox.Show("出现错误:\r\n请检查文本框是否为空", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning);
txtUpperLimit.Text = "0"; //赋初始值
txtLowerLimit.Text = "0"; //赋初始值
}
else if (Lock_Unlock == true && txtUpperLimit.Text != "" && txtLowerLimit.Text != "")//按键按下
{
upper_limit = float.Parse(txtUpperLimit.Text); //获取上限温度
Lower_Limit = float.Parse(txtLowerLimit.Text); //获取下限温度
btnLock.Text = "已锁定";
txtUpperLimit.Enabled = false; //关闭文本框
txtLowerLimit.Enabled = false; //关闭文本框
Lock_Unlock = false; //按键状态
timer2.Start();//启动温度报警
}
else
{
Lock_Unlock = true;//按键状态
btnLock.Text = "锁定";
txtUpperLimit.Enabled = true; //文本框打开
txtLowerLimit.Enabled = true;//文本框打开
timer2.Stop();//关闭温度报警
}
}
catch (Exception ex)
{
//在信息框中追加异常信息
AppendTextToInfoBox("[" + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss") + "]" + "收" + "< -", txtReceive);
AppendTextToInfoBox(ex.Message + "\r\n", txtReceive);
MessageBox.Show("出现错误:\r\n请检查文本框是否为空或者输入的不是数字!\r\n", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning);
btnLock.Text = "锁定";
txtUpperLimit.Enabled = true;//文本框打开
txtLowerLimit.Enabled = true;//文本框打开
txtUpperLimit.Text = ""; //清空
txtLowerLimit.Text = ""; //清空
timer1.Stop();//关闭串口工具异常检测
timer2.Stop();//关闭温度报警
}
}
else
{
//出现错误提示
MessageBox.Show("出现错误:\r\n串口是否打开!", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning);
}

这边是按下锁定按钮之后，然后把我们在文本框输入的上下限温度提取出来，然后打开定时器，那么定时器是干什么用的呢，这边是在定时器里面进行一个判断，当我们锁定之后，我们会在定时器里面进行判断，判断有没有超过上限或者低于下限，如果达成某一个条件，则定时器会给下位机一直发送一个指令，这个指令就是打开我们的蜂鸣器以及一个LED，来实现声光报警功能。

定时器代码部分：

/当温度超过上限低于下限,发出声光警报指令给下位机
if (temp > upper_limit || temp < Lower_Limit)
{
byte[] instruct = new byte[] { 0x01 };//创建数组存字节数组数据
serialPort1.Write(instruct, 0, instruct.Length); //数据写入端口
}

最后是利用注册表获取可用串口的部分：

打开串口按钮部分：

下位机代码

主函数：

串口中断部分：

下位机通过在串口接收中断里面判断，接收的数据是否为我们需要的一个指令，是就存进一个数组，然后在数组里面判断我们的指令，来实现功能，而在主函数里面，我们首先要获取到我们的温度数据，然后通过公式计算出真正的温度值，通过串口发送给上位机，上位机接收到，通过转换成字符串，显示在文本框中。

个人心得

我们的考核项目大概就那么多内容，经过这一次的考核之后，我也意识到自己的不足，我们自定义的指令，其实是最简单粗暴的，这部分的代码还可以优化的更好，做的更加精密，总的来说，上位机作为控制系统中重要的一环，为用户提供了方便快捷的操作界面和功能，使得用户可以方便地进行监控、调试和控制，提高了系统的灵活性和效率。

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