《单片机毕业论文2.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机毕业论文2.doc（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、毕业设计温湿度记录仪数据分析软件 黑龙江东方学院 电子信息工程1班 尹 洋摘 要本毕业设计设计了一个宽量程多点智能化的温湿度监测的数据分析系统。随着科学技术的日新月异，人类社会取得了长足的进步！在居家生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制并且的到直观的数据分析。本系统软件与硬件相结合，全面的分析所采集的温湿度信息。硬件采用18B20温度传感器和HS1101湿度传感器芯片。利用串口通信实现数据传输。利用了价位低廉大众化的AT89C51单片机。LED显示电路,声光报警电路都由AT89C51单片机控制。同时设计了能给系统提供稳定工作电压的电源
2、电路。为了提高系统的抗干扰性能，对湿度、温度的检测采用了硬件抗干扰和软件抗干扰的综合方法。硬件采抗干扰措施采用集成看门狗芯片DS1232，它使系性能得到了改善。也为软件获取准确实时的温湿度信息做了最有利的保障。在设计中，对误差产生的原因也进行了一些理论上的分析，并证明了这种设计方案是可行的。由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。在优势的硬件支持下，本设计的软件实现了可靠数据的分析功能，数据接收并处理成直观的图像，带有历史资料分析，数据图表化等功能。在Vc+6.0的编程环境下完成了串口通信界面的设计，设计了直观化，人性化的串口接收数据接收界
3、面，并且有效的保障了数据额接收的安全性和实时性。并连接了SQL数据库能有效的记录温湿度传感器传回的实时信息，该软件在读取数据库信息时将其转化成的图像分析让人一目了然，表格数据也能具体反映温湿度的实时变化信息。关键词：单片机 18B20温度传感器 HS1101湿度传感器 串口通信 Vc+数据库 数据分析软件目录第一章 绪论21.1引言31.2系统开发的背景和意义3第二章温湿度记录仪数据分析软件概述33.1总体设计53.1.1系统目标设计53.1.2系统功能分析53.2系统设计思想53.3 系统模块功能解析6第三章 详细设计73.1硬件说明73.1.1设计73.1.2电路73.2软件实现73.2.
4、1流程图73.2.2软件模块7第四章、温湿度记录仪数据分析软件说明书13结束语20致 谢21参考文献21第一章 绪论1.1 引言湿度和温度是测量领域内十分重要的被测对象。不管是人类赖以生存的居住环境，还是工农业生产，亦或者是军事、气象观测等领域都需要对温度和湿度进行测量和控制和分析。随着电子技术、计算机技术、通信技术、传感器及传感器材技术的迅速发展，测量领域内对温度和湿度的检测也取得了跨越式的发展！可以说对温湿度的测量与控制水平直接影响到人类的所有活动。对于温度湿度信息的测量和分析也越来越受到关注。 现代人类对生活环境的要求越来越高，尤其是温湿度的影响，温度高了或者低了都直接影响着这个社会，而
5、湿度低了或高了也同样影响着我们的生活以及其他物种的生存条件。人们总要知道温湿度的变化及规律进而控制。湿度和温度是众多领域中需要检测的重要环境参数。不仅在工业、现代农业，还是在气象卫星、仓库保管等领域，对温度和湿度的测量都是随处可见的。对温度和湿度的测量、分析和监控也是十分有意义的。对湿度和温度进行合理有效的调控不仅可以节约能源还更有利各行业安全健康的发展。在工业领域，各种现代化的机器设备都需要考虑其所在工作环境的温湿度。电器设备是工业领域最常使用也是使用最多的基础设备。温湿度的高低对电器设备的研发者来说是必须要考虑的重要课题。工程师在设计电器产品的时候必须要考虑设计出的产品将来工作环境中温湿度
6、的大小，使用过程中散热通风的问题。选择合适的材料并且对电气设备外表面进行合理有效的封装可以提高电气设备的使用寿命。大型的电器设备长期处于高电压、大电流和满负荷运行，其结果是造成热量集结加剧，由电流热效应造成的危害直接影响电器设备的绝缘设施，危害机器的正常运转和操作人员的人身安全，所以就要求对电气设备的温湿度状况进行测量控制。温湿度对植物、动物的生长都有一定的影响，当温度达到了植物和动物生长所能承受的最高值和最低值时，这些植物和动物就会慢慢的消失，或者演变成其他的一些物种，同样湿度也对动植物的生长有着不可小视的影响，所以对一定的温湿度我们必须测量。同时我们也必须要记录大气的温湿度的变化，这样我们
7、才更能对我们的生活的环境的变化有个直观的了解！1.2 系统开发的背景和意义近年来，国内外在湿度和温度传感器研发领域取得了长足进步。温湿度传感器正从结构复杂、功能简单向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件，也将温度、湿度测量技术提高到新的水平。国内数字温湿度仪测量温湿度采用的主要方法有:“温阻”法和“湿阻”法,即采用电阻型的温湿度传感器,利用其阻值随温湿度的变化测定空气的温度和相对湿度。受传感器灵敏度的限制,这类温湿度仪的精度不可能很高,一般条件下还可以满足需要,但是在环境实验设备等对精度要求颇高的场合就难以满足要求了。目前，国外对温湿度传感器技术的
8、研究也有了较大的进展，特别是用电阻式温湿传感器发展更快，人们不仅在电阻式陶瓷温湿度传感器特性方面做了大量工作，而且在高分子电阻式湿度传感器上做出可喜的研究成果。第二章、温湿度记录仪数据分析软件概述2.1 温湿度记录仪数据分析软件概述长期以来传统的温湿度数据记录方式通常采用的是人工记录或普通记录仪用墨水在记录纸上绘制曲线，其体积庞大、精度低、墨水易堵塞、费时费力，。后来出现的巡检仪、无纸记录仪也因体积大、成本高，需外接电源，而未能在农业科研中大量使用。 本设计智能温湿度数据记录仪配置专业的记录数据分析处理软件，标准Windows 95/98/2000/XP/Vista界面，可与智能记录仪进行通讯
9、，设置智能记录仪的工作状态，读取智能记录仪采集的数据。其主要功能为，在Windows 下，对采集的数据可进行列表、绘制曲线、设置工程单位、求平均值、峰值和实时显示功能。数据能按TEXT格式输出，也能进入EXCEL电子表格或专门的软件进行数据处理，绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等。2.1.1系统目标设计系统开发的总目标是实现温湿度测量数据管理的系统化、规范化和自动化。能够对数据进行接收、实时记录和数据分析，也就是将温湿度的基本信息（如：时间、温度、湿度等）实时存入数据库中，供以后检索。能够对历史信息进行记录分析，将数据信息制作成分析图像如柱状图，线状图。提供方便方便直观的查阅方法。如：以年份、月份
10、、日期、或是时间点等信息进行数据检索，并能反映出数据的变化情况；提供统计分析功能。可以展现出数据分段比例、高温和低温比例。能够对使用该管理系统的用户进行管理，按照不同的工作职能提供不同的功能授权。提供较为完善的差错控制与友好的用户界面，尽量避免误操作。2.1.2系统功能分析 根据以上功能，将数据分析系统的数据分为：数据接收和输入部分：主要包括温湿度实时信息接收和录入。数据输出部分：主要是各种统计查询，包括：根据时间信息（如某年、某月、某日等）查阅温湿度当时信息、统计温湿度变化比例等。数据处理部分：主要涉及图像图标化的处理。概念设计阶段主要任务和目标是根据需求分析的结果，包括一般联系实体，画出对
11、应的流程图。对于复杂的系统，通常首先要对它的各功能模进行分析，然后再把它的功能结构图画出来，便是设计和优化。功能分析之后，再根据各个岗位、各个用户对数据和使用权限的不同要求作出局部流程图，然后再把各个局部流程图综合起来形成统一的整体流程图。2.2系统设计思想1、数据分析系统是典型的信息管理系统,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。数据分析系统使用的是SQL Server2000的数据管理系统和以Visual C+6.0为开发工具。2、首先进行系统设计分析，系统设计主要包括系统功能分析、系统模块设计以及运行环境的选择、系统实现过程。3、然后根据系统功能分析设计出需
12、要的数据库，绘制系统数据流图与总结数据字典、设计数据库结构。4、最后在实现各个功能模块时，采用先模块后系统集成的方式，即各系统功能模块分别独立设计和调试，在创建系统主窗体时才将各个功能模块通过主窗体菜单系统集成到一起，最后进行系统整体的设计和调试。2.3 系统模块功能解析（1）系统设计分析本数据分析系统主要有以下功能:数据接收：串口接收到准确的温湿度信息。数据记录：实时记录温湿度数据的变化。数据分析：将数据库中的实时数据做成图像分析或者图表格式。（2）系统功能分析接收功能：设计数据接收页面，并且编码数据的接收，是接收数据及信息准确无误。录入功能：将接收到的信息放入建立起的数据库中，信息详细准确
13、。查询功能：界面设计中有查询功能，可输入年份、月份或者日期从而准确查询到当时温度和适度信息。退出功能：各个功能模块和主窗体都设有关闭命令按钮，可方便地退出各模块或系统。第三章 详细设计3.1硬件说明单片机报警电路扩展I/O口湿度温度传感器显示电路湿度温度传感器湿度温度传感器湿度温度传感器通信图2-1 系统原理图为了实现检测系统的智能化，系统的硬件设计包括控制系统最小系统的设计，湿度和温度测量回路的设计，显示电路的设计，报警电路设计，以及电源电路的设计。3.1.1 AT89C51构成的最小系统微型计算机即单片机是因工业测控系统数字化，智能化的迫切需求而发展起来的。在测控领域，使用最多还是Inte
14、l公司的MCS-51系列单片机。MCS-51系列单片机是8位增强型，其主要的技术特征是为单片机配置了完善的外部并行总线和具有多级识别功能的串行通讯接口（UART），规范了功能单元的SFR控制模式及适应控制器特点的布尔处理和指令系统。由于单片机具有较高的性能比，国内尤其以MCS-51系列单片机应用最为广泛。此系列单片机易于开发、使用灵活、而且体积小、抗干扰能力强，可以兼容种类众多的支持芯片、较为丰富的软件资源，可以工作于各种恶劣的条件下，工作稳定等特点。考虑到本系统的需要以及本人对单片机的熟悉程度，因此本设计选用MCS-51系列的AT89C51单片机作为本系统的CPU。由AT89C51单片机为核
15、心的单片机最小系统包括晶振电路和复位电路。晶振回路晶振回路的主要任务是为AT89C51单片机正常工作需要的时钟电路提供一个稳定的工作频率。根据AT89C51单片机时钟周期的要求，回路需要选用频率为12MHz的晶振。晶振回路由电容和陶瓷谐振器晶振组成。作为单片机的时钟源。AT89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL0和XTAL1,在XTAL0和XTAL1端口接上时钟电源即可构成时钟电路。本设计中采用内部时钟产生方式。如图3-2所示。在XTAL0和XTAL1两端跨接晶振，与内部的反相器构成稳定的自激振荡器。其发出的时钟脉冲直接送入单片机内定时控
16、制部件。电容C5和C6对频率有微调作用。电容C5和C6应尽可能的安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的工作。复位电路复位电路的功能就是对CPU进行实时检测，当CPU落入死循环之后，能及时发现并使整个系统复位。若失控的程序进入“死循环”，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过不断检测程序循环的运行时间，如果发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需进行出错处理。本设计中采用DS1232看门狗芯片作为复位电路。由美国DALLAS公司生产的“看门狗(WATCHDOG)”集成芯片DS1232具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点。在DS1232内部
17、集成有看门狗定时器，当DS1232的ST端在设置的周期时间内没有有效信号到来时，DS1232的RST和端将产生复位信号以强迫单片机复位。DS1232提供了可直接连接复位按键的输入端PA（第1脚)，在该引脚上输入低电平信号，将在RST和端输出至少250ms的复位信号。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的单片机死机是非常有效的。DS1232还能够实时监测向单片机供电的电源电压，当电源电压VCC低于预置值时，DS1232的第5脚和第6脚输出互补复位信号RST和。预置值通过第3脚(TOL)来设定；当TOL接地时，RST和信号在电源电压跌落至4.75V以下时产生；当TOL与VCC相连时，只有当VCC跌落
18、至4.5V以下时才产生RST和信号。当电源恢复正常后，RST和信号至少保持250ms，以保证单片机的正常复位。看门狗定时器的定时时间由DS1232的TD引脚确定，看门狗定时器的周期输入信号ST可以从单片机的地址信号、数据信号或控制信号中获得。不论哪种信号都必须能够周期性的访问DS1232，对于MCS-51系列单片机，推荐使用ALE信号。DS1232具有如下特点：具有8脚DIP封装SOIC贴片封装形式，可以满足不同设计要求;在单片机失控状态下可以停止和重新启动单片机;单片机掉电或电源电压瞬变时可自动复位单片机;精确的5或10电源供电监视;不需要分立元件。其引脚如图3-1所示。DS1232个引脚的
19、功能如下：PA：按键复位输入端; TD：看门狗定时器延时设置端； TOL：5或10电压监测选择端；GND：电源接地端；RST：高电平有效复位输出端；：低电平有效复位输出端；ST：周期输入端;VCC：电源。图3-1 DS1232引脚图本设计中，PA接开关S3实现单片机的按键复位功能。TOL与VCC相连，当VCC跌落至4.5V以下时才产生RST和信号。ST与AT89C51单片机的AEL/P相连，实现AT89C51对DS1232的时钟周期输入。RST与AT89C51单片机的RESET连接，由RST发出复位信号，实现AT89C51单片机工作系统的复位功能。由晶振和DS1232看门狗芯片构成的最小系统原
20、理图如图3-2所示:图3-2 AT89C51的最小系统图3.1.2 温湿度传感器的选择不管是我们日常居住生活的房间，还是工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等领域，经常需要对所处环境的温湿度进行测量及控制。但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。一般情况下，室内室外环境中的温度都在2045之间。所以选用智能化的集成温湿度传感器芯片SHT11，足以满足我们的设计要求。计量法中,湿度定义为“物象状态的量”。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH表示。总而言之，湿度即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与相同情况下所含饱和水蒸气(饱和水蒸气压)的百分比。湿度传感器是指检测外
21、界环境湿度的传感器，它将所测环境中的湿度信号转换为便于处理，显示，记录的电（频率）信号。湿度传感器在仓贮，工业生产，过程控制，环境监测，家用电器，气象等方面有着广泛的应用。温度传感器是指检测外界温度的传感器，它将所测环境中的温度信号转换为便于处理，显示，记录的电（频率）信号等，在很多领域都有普遍的应用。湿度、温度传感器是本设计中核心的器件，其感湿感温特性直接决定了本设计的性能指标。湿度传感器的种类有很多，大致可以分为物性型，结构型，其他形式三大类。物性型包括电解质系，半导体及陶瓷系，聚合物系；结构型包括毛发型，肠膜型；其他形式包括干湿球式，石英振子式，种子法式等等。温度传感器从使用的角度大致可
22、分为接触式和非接触式两大类。前者是让温度传感器直接与待测物体接触，来检测被测物体温度的变化，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离。检测从待测物体放射出的红外线，从而达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比之下运用较多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用。目前在工业生产和科学研究工作中得到广泛使用的接触式温度传感器主要是热电传感器。它是利用转换元件电磁参数随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置，其中将温度变化转换为电阻变化的称热电阻传感器，金属热电阻式传感器简称热电阻，半导体热电阻式传感器简称热敏电阻，将温度变化转换为电动势变化的
23、称为热电偶传感器。近年来，国内外在温湿传感器研发领域取得了长足进步。温湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度温度测量技术提高到新的水平。智能温湿度传感器（亦称数字温湿度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。智能温湿度度传感器是微电子技术、计算机技术和自动化测试技术的结晶，它也是集成温湿度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。智能温湿度度传感器内部都包含温湿度传感器、A/D转换器、存储器（或寄存器）和接口电路。智能温湿传感器芯片具有三个显著特点：第一；能输出温湿度数据及相关的温湿度控制量，适配各种微控
24、制器；第二；能以最简方式构成高性能、多功能的智能化温湿度测控系统；第三；它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的。用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度复杂的多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。因此本设计选用智能温湿度传感器芯片，实现温湿度测量系统的智能化设计。3.1.3 温湿测量相关概念湿度和温度很久以前就与人类生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。湿度计测的历史可以追溯到中国的天秤型(公元前179年)，这是最早的湿度计测。温度计测可追溯到记载的希腊时代的温度计。现代科学对温湿度
25、做明确的定义和测量表示方法。绝对湿度：单位体积（1m3）的气体中含有水蒸气的质量（g）。但是,即使水蒸气量相同,由于温度和压力的变化气体体积也要发生变化,即绝对湿度D发生变化。D为容积基准。相对湿度：气体中所含的水蒸气（e）与气体饱和时所含的水蒸气（es）的比，用百分比表示。但是,温度和压力的变化导致饱和水蒸气气压也将随之而变化。通常在工作和生活中我们使用的湿度即为相对湿度。饱和水蒸气压（Saturation Vapor Pressure）气体中所含水蒸气的量是有限度的,达到限度的状态即可称之为饱和,此时的水蒸气压即称为饱和水蒸气压。此物理量亦随着温度,压力的变化而变化,并且,0以下即使同一湿
26、度,与水共存的饱和水蒸气压（esw）和与冰共存的饱和水蒸气压（esi）的值不同,通常所采用的是与水共存的饱和水蒸气压。各温度对应的饱和水蒸气压表在JIS-Z-8806卷中有记载。露点：温度较高的气体其所含水蒸气也较多,将此气体冷却后,其所含水蒸气的量即使不发生变化,但相对湿度也会增加。当达到一定温度、相对湿度达到100%饱和,此时,继续进行冷却的话,其中一部分的水蒸气将凝聚成露。此时的温度即为露点温度。露点在0以下结冰时即为霜点。3.1.4系统抗干扰措施一个智能测量系统的设计是否成功，除了前面所讲的总体方案设计、硬件、软件设计以外，还有一项起决定作用的因素，那就是抗干扰措施。为了提高系统的稳定
27、性和精确度，还需要对系统采取相应的抗干扰措施。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，温湿度传感器芯片使用时间一长，会产生老化，精度下降等问题，所以就需要采用抗干扰措施抗干扰以提高系统的可靠性。在抗干扰措施中最常用的就是硬件抗干扰，但是仅靠硬件抗干扰措施是不够的，需要进一步借助于软件措施来克服某些干扰。对于各种随机出现的干扰信号，在单片机组成的自动检测系统中，通过一定的计算程序，对多次采样信号构成的数据组进行平滑加工，以提高其有用信号在采样值中所占的比例，减少乃至消除各种干扰及噪声，以保证系统工作的可靠性。在具体系统设计过程中，如果能正确的采用软硬件抗干扰措施构成双道抗干扰防线，无疑将大
28、大提高工业测控系统的可靠性。硬件抗干扰措施若失控的程序进入“死循环”，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过不断检测程序循环运行时间，若发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需进行出错处理。“看门狗”技术可由硬件实现，也可由软件实现。“看门狗”电路的功能就是对CPU进行实时检测，当CPU落入死循环之后，能及时发现并使整个系统复位。使用看门狗电路的目的，就是当单片机受干扰程序运行异常时，产生一个复位信号使单片机复位。看门狗电路实质上是一个单稳电路。当程序运行正常时，单片机定时给单稳电路输入触发信号，使单片机输出保持暂稳态：当干扰异常时，单片机不能给触发信号，单
29、稳输出回到稳态引起单片机硬件复位。程序中一种常见的情况是“跑飞”的程序既没有进入软件循环，而自动形成一个死循环，则可使用权用监视定时器（俗称看门狗）的方法。大多数可靠性高的测控系统都设置监视定时器功能单元。其作用是使因受到干扰而偏离了预定路径运行的测控应用程序能在允许的时间内回到原先的路径上来，从而保障系统的正常运行。监控定时器功能单元可由硬件方法实现，也可由软件方法实现。看门狗内部电路如图51所示。图51 看门狗电路其工作原理是：DS1232提供了可直接连接复位按键的输入端PA（第1脚)，在该引脚上输入低电平信号，将在RST和端输出至少250ms的复位信号。这一功能对于防止由于干扰等原因造成
30、的单片机死机是非常有效的。DS1232还能够实时监测向单片机供电的电源电压，当电源电压VCC低于预置值时，DS1232的第5脚和第6脚输出互补复位信号RST和。预置值通过第3脚(TOL)来设定；当TOL接地时，RST和信号在电源电压跌落至4.75V以下时产生；当TOL与VCC相连时，只有当VCC跌落至4.5V以下时才产生RST和信号。当电源恢复正常后，RST和信号至少保持250ms，以保证单片机的正常复位。软件抗干扰措施在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。软件抗干扰的内容主要是；一、消除模拟输入信号的嗓声（如数字滤波技术）；二、程序运行
31、混乱时使程序重入正轨的方法。数字滤波技术中通常使用的方法有：算术平均法、中值法、抑制脉冲算术平均法、一阶惯性滤波法、程序判断滤波法和递推平均滤波法等。软件冗余对于条件控制系统可有效地消除偶然干扰。对控制条件的一次采样、处理控制输出可改为多采样、处理控制输出。设置软件陷阱,当由于干扰使操作系统失控而进入非程序区时,用引导指令强行将捕获到的乱飞程序引向复位入口地址,在此处将程序转向专门对程序出错进行处理的程序,使程序纳入正轨。重要指令冗余对程序流向起决定作用的指令(如RET、RETI、LCALL、JZ、JC、JNC等)和某些对系统工作状态起重要作用的指令(如SETB、EA等)的后面,可重复写上这些
32、指令,以确保这些指令的正确执行。3.1.5电路3.2软件实现为了实现系统的自动化功能，硬件设计只是完成了整个系统设计的基础部分，整个功能的智能化实现还是要靠软件设计来实现的。在智能测控系统中软件的重要性与硬件同样重要。硬件是设计的躯体，软件是设计的灵魂，当系统的硬件电路确定之后，系统的主要功能还要靠软件来实现，而且软件的设计在很大程度上就决定了产品的性能。为了满足系统的要求，编制软件时一般要符合以下基本要求：（1）易理解性、易维护性。要达到易理解和易维护等指标，在软件的设计方法中结构化设计是最好的一种设计方法，这种设计方法时由整体到局部，然后再由局部到细节，先考虑整个系统所要实现的功能。确定整
33、体目标，然后把这个目标分成一个个的任务，任务中可以分成若干个子任务，这样逐层细分，逐个实现。（2）实时性。实时性是电子测量系统的普遍要求，即要求系统及时响应外部事件的发生，并及时给出处理结果。近年来，由于硬件的集成度与速度的提高，配合相应的软件，实时性比较容易满足设计的要求。（3）准确性。准确性对整个系统具有重要意义，尤其是测量系统，系统要进行一定量的运算。算法的正确性和准确性对结果有着直接的影响，因此再算法的选择、计算的精度等方面都要附和设计的要求。3.2.1流程图图3-2-2 是系统数据流程图。数据的入口即采集模块接收来自外设的原始信号数据，它们之间通过串口通信的方式进行。接收到的原始信号
34、在系统中同时进行3 种处理：进入显示模块，使用户看到原始信号数据的直观显示；进入数据库，进行原始信号数据的备份存储；进入分析处理模块，按用户选定的方式分析处理。分析处理后的数据有两个去向：a.进入显示模块，单独显示或与原始信号叠加显示；b.进入数据库，便于以后的查阅或再处理。在具体应用环境中可设定某些阈值，根据分析处理后的数据驱动其它的具体处理过程，本文只是把数据显示出来。如果不要求实时性，原始信号数据可直接进入数据库，以后需分析处理时再从数据数据库调入分析处理模块。可以看出，整个系统有两种工作模式，一是实时模式，这种工作模式下，所有模块均参与工作，实时输入、实时分析处理和实时显示输出或驱动其
35、它具体过程；另一种工作模式是非实时模式，只实时存储输入的原始信号数据，以后再进入分析处理和显示输出。图3-2-2系统数据流程采集模块和显示模块部分的程序需要写进单片机里，单片机里的程序包括数据的采集，发送数据和显示数据。具体流程如下图。开始显示温度/湿度值将数据通过串口传出判断是否超出设定范围报警NY初始化启动温/湿度测量图3-2-1单片机程序流程图3.2.2软件模块1 采集模块此模块完成两个功能：一是接收工作现场传送来的原始信号数据，二是把原始信号数据传送给其它模块。在实时工作模式下，采集模块接收原始信号数据，同时把信号送入显示、数据库和分析处理这个3 模块；在非实时工作模式下，此模块只接收
36、原始信号数据和送入数据库存储。在VC 下实现采集模块的串口通信功能，一般有两种方法：MSComm 控件和调用WindowsAPI 函数。这两个都是Windows系统提供的，前者是一个串行通讯功能较完备的ActiveX控件，使用方便；而后者是一系列的标准串行通讯函数，参数复杂使用不便。由于此模块的串口通信功能相对简单，本系统采用前者。MSComm 控件有两种处理方法：查询法和事件驱动法。查询法是程序不断地查询串口的CommEvent 属性来了解发生的事件并进行相应的处理。这种方法比较占用微机的资源，而且对于通信过程中的出现的异常处理不好，如超时设置不当，数据输入突然中断，程序很容易被挂起或阻塞。
37、这种方法显然对系统的两种工作模式都不适合。事件驱动法是每当新字符到达或端口状态改变时MSComm 控件触发On-Comm 事件，程序在该事件中根据CommEvent 的属性进行相应的操作，这种方法响应及时可靠性较高，而且比查询法占用微机资源少，适应实时性的要求。因此本系统采用事件驱动法，在消息处理函数中，接收数据并把数据分发到显示、数据库和分析处理模块。2 数据库模块此模块的数据有两个来源：一个是来自采集模块，采集来的原始信号数据直接送到数据库，用户可事先根据情况在程序菜单中选择是否存储；另一个来源是分析处理模块，用户可事先设置，把有价值的处理后的数据存储下来。每次工作结果数据存为一个表。表结
38、构只有两个字段，一是时间序列，设为索引，另一个是数值。由于表结构简单，所以具体实现采用SQL数据库，它的所有表和索引都可以包含在一个单独的磁盘文件中。对于每次工作中要保存的数据，由数据库模块产生一个新的表来保存，表名由用户设定。另外此模块还有数据库操作功能，可以浏览、修改、编辑、删除数据库中的表。3 分析处理模块此模块主要由各种子模块构成，每个子模块完成相应的功能，一般常用的子模块有傅立叶变换、离散余弦变换等，针对相应的情况还可添加其它子模块。用户可由程序菜单调用执行子模块的功能。由于对信号数据的处理算法较为复杂，处理速度有可能与信号输入速度不匹配，对于这种情况，可由程序进行判断，设置动态的缓
39、冲区，以免数据丢失，对于更为复杂的处理，不匹配现象较严重，可直接从数据库中调数据。处理后的数据送入数据库存储，同时也送入显示模块显示。在实时工作模式中，如果处理后的数据显示相对原始信号数据的显示有一定的延迟，叠加显示显然达不到效果，那么可以把数据库中与处理后数据相对的原始信号数据调出一起送入显示模块显示。4 显示模块此模块接受其它几个模块送来的数据为用户显示一个直观的效果。一维数据的显示以时间为横坐标，数据值为纵坐标，把各点用线连接起来，形成曲线。随时间的推移可以动态显示数据的变化。处理后的数据用不同的颜色与原始数据一同绘在显示区，可看到直观的对比效果。用户可以设定显示的分辨率，范围为每屏显示
40、10 个到600 个数据。对于已采集存储的数据用户可以在程序界面上选择的向前一屏显示或向后一屏显示，也可以以不同的速度连续播放或回放。同时用户可通过滚动条或设置具体位置查看某一范围内的数据。在VC 下，数据图表的显示可以选用Visual Studio 自带的ActiveX控件MSChart 控件，但是如果直接用MSChart 控件则在连续显示时有明显的闪烁和抖动，此外为实现连续效果还要额外编码，所以本系统不采用此控件，而是直接在窗口上绘图。如果直接在窗口中绘图，则在连续绘图的情况下会出现闪烁和抖动，为避免这种情况，先把系统背景与窗口背景颜色设为相同，然后在与显示设备兼容的内存设备场境中绘图，绘
41、好后直接向显示区域复制覆盖。第四章 温湿度记录仪数据分析软件说明书数据记录分析软件设计时充分考虑了广大用户的使用习惯，操作简单方便，很多人性化的设计理念被引入到程序设计中。同时，软件的数据分析功能非常强大，可以对记录仪数据进行深入细致的分析处理，并提供了丰富的接口，用户可以将数据导出为Microsoft Excel文件，Text文本文件，或者BMP格式图片文件。4.1 最低运行环境要求（1）操作系统：Windows 2000、Windows 2003、Windows XP、Windows Vista。（2）硬件： P3 1GHZ / 256M Memory / 1G 以上硬盘空间 / 至少含一
42、个USB2.0 或者RS232接口。（3）显示器：显示屏（显卡）分辨率至少1024768。4.2 安装USB 串口驱动程序请用配套的专用USB 数据线分别连接号记录仪与PC 机，系统将会提示需要安装驱动，驱动程序在光盘根目录的Driver 目录下面，直接将驱动程序目录定位到Driver目录即可顺利完成USB 串口驱动程序的安装。4.3 详细安装过程第一步：将软件光盘放入电脑光盘驱动器（CD-ROM/DVD-ROM），并打开文件浏览器（并）进入光盘目录，可以看到目录下有Setup.exe 文件。运行该文件，选择安装语言为“简体中文”，如图：图 4.3-1第二步：点击“下一步”，出现如图所示安装界
43、面：图 4.3-2第三步：点击“下一步”，出现安装目录选择界面：图 4.3-3第四步：请选择安装目录。建议安装在计算机的非系统分区里面。选择好目录后，点击“下一步第五步：点击“下一步”，进入选择附加任务页面：图 4.3-5第六步：点击“下一步”，进入安装信息汇总提示页面：图 4.3-6第七步：点击“安装”，安装程序即开始拷贝分析软件到您的计算机。安装过程显示如下：图 4.3-7第八步：拷贝完毕后，出现最后的安装成功界面，如下图。恭喜您成功安装ToAnalyzer 软件。图 4.3-84.4 温湿度记录仪分析软件 使用简介安装完温湿度记录仪分析软件后，您可以在桌面上找到该软件的快捷方式图标：双击
44、该图标即可启动记录分析软件，如图4.4-1所示：图 4.4-1从数据文件列表中可以看到在Log files目录（Log files 在数据记录分析软件主程序的安装目录）下的数据文件列表，软件自动分析出每个数据文件所对应的记录仪序列号。用鼠标单击某个数据文件，即可打开该文件进行分析处理，如图4.4-2所示：4.5 记录分析软件 菜单/工具条功能介绍4.5.1 打开选择并打开*.logs 后缀的数据文件。记录仪数据下载后，就保存在*.logs 后缀格式的文件中。4.5.2 保存可以将当前数据保存到另外一个数据文件中，文件名由用户自定义。注意不要同现有文件名重复，以免覆盖数据文件。4.5.3 打印打
45、印数据分析图。4.5.4 打印预览在正式的打印之前，用户可以先单击打印预览查看打印效果。如图：图 4.5.4-14.5.5 页面设置对打印机的页面进行设置。4.5.6 保存文件数据到Excel文件将记录数据保存到Microsoft Excel格式的文件中，以便进一步深入处理。如图：图 4.5.6-14.5.7 保存文件数据到文本文件将记录数据保存到Text格式的文件中，以便进一步使用其它软件处理。如图：图 4.5.7-14.5.8 保存曲线图到BMP图片文件将分析图表保存到BMP图片文件中。BMP文件可以用外部程序浏览，如下图：图 4.5.8-14.5.9 数据列表用户单击本命令，记录分析软件
46、将在左侧以表格的形式显示记录数据。如图：图 4.5.9-14.5.10 文件列表显示目录下所有的数据文件，并根据记录仪序列号自动分类。4.5.11 显示原始数据图在进行数据图放大显示后，选中本命令就可将图表恢复到原始模样。4.5.12 端口设置设置记录仪通讯的端口命令。首先要找到计算机分配给记录仪的端口号，然后再进行设置。（1）查看计算机分配给记录仪的Serial Port。请先将记录仪主机连接上计算机（专用通讯电缆的串口端连记录仪主机，USB 端连计算机），然后在桌面上用鼠标右键单击“我的电脑”图标，选择属性，出现如下左图所示属性对话框： 图 4.5.12-1 图 4.5.12-2点击“硬件”，出现如上右图所示对话框，并选中“设备管理器”，弹出对话框，单击“端口（COM和LPT）”，出现如下图所示窗口：图 4.5.12-3可以看到计算机所分配给记录仪的端口为USB Serial Port (COM7)，然后就可以对数据记录分析软件的端口号进行设置了。（2）端口设置单击端口命令，弹出如下图所示对话框，选择COM7，波特率的设置建议不要变动。然后点击确认即完成了端口设置。图 4.5.12-