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                        電壓數據采集及查詢系統開發

                        添加時間:2019/08/14 來源:電子科技大學 作者:王振杰
                        數據采集系統是指從電壓傳感器或者其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集或產生信息,這些信息被統一的存儲在特定的數據庫中,通過 VB 程序,實現對數據庫中的相應數據進行實時查詢的過程。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          隨著計算機技術的發展,數據采集在生產生活中具有非常重要的實際意義,它連接了計算機與外部物理世界,被廣泛的應用在各個領域。對于一個現場來說,數據的采集、轉換和處理在整個系統控制中占有至關重要的地位,然而在實際現場的數據采集中,如何解決這些問題是系統控制的關鍵所在,各種類型信號采集的難易程度差別很大。實際采集時,噪聲會增加采集的難度。因此,如何能夠在現場有效采集到所需數據并且設計出適當的數據庫對采集到的海量數據進行存儲和查詢及后期處理是很重要的課題。本課題設計的系統是將模擬電壓信號轉換為數字信號數據,并被使用 VB 開發的查詢系統所查詢。

                          VB 在眾多的軟件開發工具中,具有可視化的程序設計特色,特別是開發數據庫應用系統時具備著簡單、易學、數據庫訪問技術靈活多樣等特點,受到廣泛應用。對于本課題基于客戶/服務器端數據庫應用程序的應用而言,VB 是本課題所采用的開發環境首選。

                          結合現場數據采集的關鍵點,本課題基于 VB 環境數據采集的提出一種數據采集的有效方案:結合動態鏈接庫 DLL(Dynamic Link Library)實現在現場的數據采集。這種方案利用了 DLL 的應用程序共享代碼和資源的特點,能將 DLL 與用戶程序分開,用戶可以更具需要更新 DLL 而不用頻繁改動集成好的可執行的.exe 程序。

                          關鍵詞:數據采集,動態鏈接庫,數據庫接口

                        ABSTRACT

                          As the development of the computer technology, data acquisition has great meanings in manufacturing industry and living. Data acquisition connects artificial intelligence with external physical world, it has been widely used in various fields. In every field, data acquisition, conversion and procession play an important role in the controls of a whole system. But In the actual field data collection, how to solve data acquisition, conversion and procession is the key of a control system, because of how to handle the data are differents between different signals. When sampling the data, the noise signal will Increase the difficulty of the real signal acquisition. So how to get the needed data in the field and store it in a rational data base for the query and handle in the future is becoming an important issue.

                          In this paper, using VB as the development environment, because VB is an visual program which will ease the difficult in design the database.Combining the characteristics of field data collection, this paper presents an efficient program of data collection, which using the Dynamic Link Library to achieve data acquisition. By using the characteristic of sharing the resource and code of DLL, user can design *.exe files without change the code frequently.application code and resource sharing features, can separate DLL and the user program, the user can be more frequent need to update the DLL without having to change a good integrated executable. Exe programs.

                          Keywords: Data Collection ,DLL,Datebase API

                          當今,數據采集技術應用范圍非常的廣闊。通常采集的數據包括多種物理量,比如高度、壓力、硬度、溫度等,這些數據可以是模擬量,或者是數字量。數據采集通常是選擇采樣點采樣的方式進行的,按照采樣周期對所設定的采樣點數據進行重復數據采集。在這些采樣點所采集到的數據往往一般是瞬時值,不過也可以是特征值。無論是模擬數據值,還是數字數據值,只要是準確的數據測量都是數據采集的基礎。

                          通常在計算機設計領域中,圖形或圖像的數字化過程也可定義為數據采集,而此時被采集的是幾何量(或包括物理量,如灰度)數據等。在工業測量控制領域,需要獲取大量的實時現場參數,由于環境惡劣復雜多變,數據采集系統多為工控機來完成,但工控機體積功耗大,安裝不方便。嵌入式處理器的高速發展有效地彌補了工控機的不足,尤其是 ARM 處理器。

                          然而,對于一個現場來說,數據的采集、轉換和處理在整個工業控制中占有很大的比重,如何解決這些問題是工業控制的關鍵所在,F場的數據較特殊性,一般具有多任務、多干擾源、強實時性的特點,在軟件中需著重解決這些問題。

                          Visual Basic(簡稱 VB)是設計 Windows 應用程序強有力的開發工具,它易學好用,具有豐富的控件以及強大的多任務處理功能。相對于以 C 或 C++語言為基礎的等傳統開發軟件來說,采用 VB 來處理現場數據比較簡單方便。雖有這些優點但在工業控制中單純使用 VB 來實現數據采集還是有些不夠直接。本文給出了基于 VB 環境數據采集的一種可行方案:結合動態鏈接庫 DLL(Dynamic Link Library)實現在現場的數據采集。DLL 是 Microsoft Windows 環境下一種可執行文件,編程人員可利用這類文件實現應用程序共享代碼和資源,其優點是:DLL 與用戶程序分開,用戶可以更具需要更新 DLL 而不用頻繁改動集成好的可執行的.exe 程序[1]。

                          當前,隨著數據采集被廣泛應用于互聯網和分布式領域,數據采集領域的形勢也隨之發生了巨大變化。利用串行、無線通信或紅外通信方式,實現對移動數據采集器的應用軟件升級,通過制訂上位機(PC)與移動數據采集器的通信協議,實現兩者之間阻塞式通信交互過程。在工業、工程、生產車間等部門,尤其是在對信息實時性能要求較高或者惡劣的數據采集環境中更突出其應用的必要性。例如:

                          在工業生產和科學技術研究的各行業中,常常利用 PC 或工控機對各種數據進行采集,F在常用的采集方式是通過數據采集板卡,常用的有 A/D 卡以及 422、485 等總線板卡。衛星數據采集系統是利用航天遙測、遙控、遙監等技術,對航天器遠地點進行各種監測,并根據需求進行自動采集,經過衛星傳輸到數據中心處理后,送給用戶使用的應用系統。

                          數據采集的在多個領域有著十分重要的應用。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。而且總線兼容型數據采集器的數量不斷增大。同時,與計算機相兼容的數據采集系統的數量也在增加。大型數據采集儀器和先進設備已經完備,從而將數據采集領域帶入了一個全新的時代[2]。

                          現場數據采集模塊運行關鍵技術是現場實時的溫度信號通過熱電偶傳感器送到模擬輸入信號調理模塊中,此時將溫度(mV)信號調理為標準電壓信號(0.5V),再通過模擬/數字轉換卡轉換為計算機能夠處理的數字信號,而后通過 RS485 總線將采集到的數字信號傳送到計算機中下一步的數據庫處理。

                          VB 具有硬件平臺需求不高,支持 Client/Server 體系結構開發[3]。Visualbasic發展至今,憑借著其面向對象、可視化的一些列程序設計特色,開發數據庫應用系統的簡單、易學等特點,受到許多程序員的歡迎。VB 的數據庫訪問技術是數據庫應用開發中的關鍵環節,而 VB 提供給了程序開發人員靈活多樣的數據庫訪問技術,例如:ODBC、OLEDB、DAO、ADO 等,由于上述的這些技術,各有優缺點,所以在實際開發應用的時候,必然涉及到選擇適當技術的問題。此外,在確定訪問數據庫具體應該采用哪種技術的選擇也并不容易,通常要考慮:數據源的類型、訪問速度要求、功能與代碼比、是否要進行底層控制等等因素的制約。在設計數據庫應用系統時,面對各種紛亂復雜的技術,往往難于做出最好的選擇。

                          本文介紹了 VB 支持的 ODBC、DAO、OLEDB 和 ADO 等幾種數據庫訪問技術的特點。主要講述了 VB 程序開發時最常用的三種數據訪問接口的對象模型及其原理特性,然后結出它們各自適用場合來分析各種數據訪問接口的對象模型的利弊,然后選擇最佳的訪問接口作為本系統應用的技術手段。

                          本文首先研究的工作是數據采集系統前端的硬件電壓模擬信號采集到轉化為數字信號的過程。即傳感器對設備的電壓信號進行采樣、保持,并經多路采集通道,進入 A/D 轉換器變成數字信號。然后將該信號送到 FIFO 中。ARM 嵌入式核心開發板是整個系統硬件部分的核心,采集通道的切換、A/D 轉換器的啟動和停止、轉換后的數據在 FIFO 中的存放、中斷請求以通知的產生以及 ARM 讀取存放在 FIFO 中的數據等等控制過程都是 ARM 嵌入式核心開發板來實現的。而由 ARM核心板讀出來的數據,通過以太網接口或者 RS232 發送給后端的數據庫系統處理。

                          本文接著研究的是動態鏈接庫。動態鏈接是相對于靜態鏈接而言的,是一個可以被其它應用程序共享的程序模塊。利用了 DLL 的應用程序共享代碼和資源的特點,將前期轉化來的數字信號與數據庫共享。

                          最后,本文對 VB 的 ODBC、DAO、OLEDB 和 ADO 等幾種數據庫訪問技術的介紹和對數據采集系統需求加以分析,同時對真個系統進行設計,開發出基于VB 的工業數據采集及其數據庫查詢系統,并對該平臺中的部分功能進行了適當的測試,獲得了一定的數據結果。

                         電壓數據采集及查詢系統開發:

                        用戶程序主界面
                        用戶程序主界面

                        打開設備
                        打開設備

                        開始接收數據
                        開始接收數據

                        數據接收完畢
                        數據接收完畢

                        數據列表顯示
                        數據列表顯示

                        數據曲線圖顯示
                        數據曲線圖顯示

                        目 錄

                          第一章 緒論
                            1.1 課題背景和意義
                            1.2 需要的關鍵技術
                            1.3 論文的主要研究工作
                            1.4 內容組織結構
                          第二章 開發技術基礎
                            2.1 數據采集介紹
                            2.2 數據采集技術
                              2.2.1 數據采集應用的原理
                              2.2.2 數據采集硬件系統方案
                            2.3 VB 開發技術
                              2.3.1 VB 軟件介紹
                              2.3.2 VB 的技術特點
                            2.4 系統實現的關鍵技術
                              2.4.1 動態鏈接庫(DLL)
                              2.4.2 動態連接庫(DLL)技術優點
                              2.4.3 開放式數據連接(ODBC)技術
                              2.4.4 對象的鏈接與嵌入(OLE)技術
                              2.4.5 數據訪問對象(DAO)等技術
                            2.5 數據庫開發技術
                              2.5.1 數據庫的基本結構
                              2.5.2 數據庫技術的主要特點
                              2.5.3 數據庫的結構種類
                              2.5.4 數據庫的數據庫模式
                            2.6 結構化查詢語言(SQL
                            2.7 本章小結
                          第三章 系統需求與設計
                            3.1 功能需求
                              3.1.1 系統架構需求
                              3.1.2 基本功能的需求
                            3.2 性能需求
                              3.2.1 系統的安全需求
                              3.2.2 系統的性能需求
                            3.3 VB 實現現場數據采集設計
                              3.3.1 ARM 系統介紹
                              3.3.2 現場數據采集
                            3.4 系統整體設計
                              3.4.1 通信的幀設計
                              3.4.2 數據采集系統的設計
                              3.4.3 數據庫查詢系統的設計
                            3.5 利用 VB 調用動態鏈接庫設計
                            3.6 VB 與數據庫的接口設計
                            3.7 數據庫生成
                            3.8 本章小結
                          第四章 數據采集和數據庫查詢系統的實現
                            4.1 現場數據采集的實現
                            4.2 建立 DLL 模塊定義文件的實現
                            4.3 動態鏈接庫的調用
                            4.4 應用程序方法
                              4.4.1 儀表及其數據通信協議
                              4.4.2 部分參數的技術說明
                              4.4.3 源程序代碼
                            4.5 基于 VB 實現對數據庫的查詢
                              4.5.1 數據庫文件
                              4.5.2 ADODC 與數據庫文件的關系
                              4.5.3 用 VB6.0 創建查詢窗體
                            4.6 程序實現
                              4.6.1 顯示窗體設置源程序
                              4.6.2 數據通訊部分的設計
                              4.6.3 自定義動態連接庫(DLL)的建立和調用
                            4.7 本章小結
                          第五章 系統測試
                            5.1 數據接收測試
                            5.2 數據輸出及顯示
                            5.3 本章小結
                          第六章 結論
                          致 謝
                          參考文獻

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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