基于MATLAB GUI的三容水箱液位控制系统设计(3)
而且目前大多与RTW连接的数据采集卡都是安装在工控机的主板上，极不方便用户对设备的拆卸。并且以Simulink嵌入式目标模块库中的DSP与PC的通讯接口(RS232串口，RTDX)一方面功能过于简单，使用起来极不方便。文献[5]用MATLAB的串口通信技术实现数据采集系统与PC机的通信，使采集的系统数据获得快速、准确的处理，而且实现方法简单有一定的实用性。为了方便用户的即插即用，在加上现在越来越多的笔记本电脑缺少RS232接口。所以当前许多的接口采用USB作为接口，文献[6]对USB接口技术的原理进行了研究，并实现了USB与RS232的转化。USB总线技术作为一种新型的串口通信标准，具有较高的传输速率，良好的可扩展性能，能实现设备的总线供电，拥有方便灵活的即插即用功能。尽管目前USB接口的应用主要集中在计算机周边的外围设备中，但是USB产品进入工业控制领域将是必然趋势。基于USB总线的数据采集系统，具有可靠性高、采集数据不易丢失、抗干扰能力强、便于数据传输和处理等优点，可在信号测试、信号采集场合广泛使用[7]。
针对以上不足，很有必要建立一套基于MATLAB的串行通讯实时控制平台，它不仅可以把MATLAB的控制算法在一个实时控制平台上实现，而且能够通过USB接口方便数据采集卡在计算机上的即插即用。
MATLAB在制作控制平台的有利条件可以概括如下：
1.使用方便。MATLAB允许用户以数学方式的语言进行程序编写，由于它是用C语言开发的，因此其控制流程序几乎与C语言语句一致。
2.支持多种操作系统。MATLAB支持多种计算机操作系统，比如window以及不同的UNIX操作系统。因此在一种操作系统下编制的程序转移到其他操作系统时，程序不需要做修改。利用此条件，在创建的实验操作平台上可以不必担心不同操作系统之间数据文件的转化问题。
3.丰富的内部函数。MATLAB的内部函数库提供了丰富的函数，利用这些函数可以解决很多问题，例如矩阵的输入。MATLAB提供的人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，利用矩阵生成的对象，不需要做明确的文数说明，因此利用MATLAB开发的实验平台可以节省大量时间，把繁琐的问题交给内部函数来解决。还可以利用MATLAB的其他区工具箱解决不同学科的复杂问题。
4.强大的图形和符号功能。MTALAB具有强大的图形处理功能，它有许多绘图的库函数，可以轻松实现二文和多文图形的绘制。这些图形可以在计算机连接的打印设备上打印，使得MATLAB成为技术数据可视化的代表。利用MATLAB GUI(Graphic User Interface, GUI)图形用户开发环境可以设计人机界面。MATLAB将所有GUI支持的控件都集成在该环境中并提供界面外观、属性和行为响应的设置方法。并将用户设计好的GUI界面保存在一个以FIG文件为后缀的资源环境中，同时生成包含GUI初始化程序、组件界面、控制代码的M文件。使用GUI能够进行人机界面的访问。它的制作风格类似于VB、VC，不但可以制作较为精美的画面，而且可以调用MATLAB的数据采集工具箱实现串口的通信[8-9]。文献[10]针对钻井工具姿态的数据采集，利用MATLAB的GUI设计出了比较完整的监控界面。
5.自动选择算法。编写其他语言的控制算法比较麻烦。但是在MATLAB里,此问题就相对容易的多。MATLAB的许多功能函数带有算法的自适应能力，它会根据情况选择最合适的算法，因此不必担心算法的选择不当引起的死循环问题。
6.与其他软件具有良好的对接性。MATLAB不仅自身具有十分强大的功能，还可以与其他软件进行连接，使不同的资源得到极大的利用。用户只需将已有的EXE文件转换成MEX文件，即可与MATLAB进行连接。利用MATLAB自身的优势，可以方便的构建一个基于MATLAB的实验平台能够通过串行口进行实时控制。此平台操作简便，通过串口可以满足远距离通信，而且方便用户对数据采集卡即插即用的特点，使控制算法能用于实际的过程控制中，并验证其有效性。