基于MATLAB GUI的MCU串口实时绘图设计

简介：
本项目利用MATLAB GUI开发环境，实现微控制器（MCU）通过串行通信接口传输数据，并实现实时图形绘制功能。 ### 基于MATLAB GUI界面的MCU串口实时绘图设计 #### 摘要及背景 本段落介绍了一种结合MATLAB图形用户界面(GUI)与51单片机的串口通信技术，实现数据实时采集与绘制的方法。在工业自动化和控制系统中，数据通常由微处理器或单片机进行初步处理后传输至PC机进一步分析，并形成图表或打印结果。这种模式下，高效可靠的PC机与单片机之间的通信至关重要。MATLAB因其强大的科学计算能力和图形化功能，在信号处理、自动控制等领域得到广泛应用。 #### 总体设计原理 本设计主要分为两个部分：PC端和单片机端。PC端负责接收来自单片机的数据并通过MATLAB GUI界面展示；单片机端则采集数据并通过串口发送给PC端。两者之间通过RS232标准的串行接口进行通信，使用MAX232芯片作为电平转换器确保信号兼容性。 #### MATLAB GUI串行通信设计 ##### GUI界面的整体布局设计 MATLAB GUI的设计包括程序运行时间、实时时钟显示、目标值输入框、实时数据显示区、串口选择下拉列表、波特率设置选项以及控制按钮，如开启关闭串口的按钮和绘图操作相关的按钮等。这些控件合理地安排在界面上，使用户能够直观地进行各种操作。 ##### MATLAB对串口的操作 MATLAB提供了丰富的API用于实现串行通信功能。首先使用`serial()`函数创建一个串行设备对象，并设置其波特率、数据位和校验位等相关属性。然后通过`fopen()`打开串口连接，之后利用`fwrite()`和`fread()`进行数据的发送与接收。在完成操作后，需要调用`fclose()`和`delete()`来关闭并删除该设备对象。 ##### 各个控件的回调函数 以“开启串口”按钮为例，其对应的回调函数`Open_Serial_Callback`主要执行以下任务： 1. 定义全局变量`s`标识串口号。 2. 定义全局变量`datas`存储从串口接收到的数据。 3. 定义布尔值变量`out`用于控制是否关闭串口。 4. 定义波特率相关变量`rate`和选择的COM端口名称变量`COM`. 5. 根据用户在下拉列表中的选择，使用`fopen()`函数打开相应的串口。 6. 设置串口属性如波特率等。 7. 如果成功开启，则允许后续的数据接收与绘制操作。 通过这种方式确保了通信稳定性和准确性，并使用户能够方便地进行各种操作。 #### 结论 该系统有效地解决了单片机和PC之间数据传输的问题，实时展示数据变化趋势。这为工程师提供了一种直观的监控手段，有助于提高系统的可靠性和效率。同时MATLAB GUI的设计简化了用户的操作流程，增强了用户体验。