开题报告 数据采集系统.doc

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1、毕业设计（论文）开 题 报 告题 目 数据采集系统上位机 程序设计实现 专 业 自动化 班 级 学 生 指导教师 2011 年一、 毕业设计(论文)课题来源、类型其它 二、选题的目的及意义在计算机广泛应用的今天，数据采集在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。在工业、工程、生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。由于这些生产场所物理环境条件比较恶劣，不方便在现场处理数据，但有些实际生产又需要利用实时处理后的数据支持后面的生产，并且由于数据采集系统的应用范围越来越宽、所涉及的测量信号和信号源类型越来越多、对测量的要求也

2、越来越高 。因此我们研究在具体生产中利用串口或USB接口的通讯方式，通过制定上位机（PC）监控系统与移动数据采集器的通讯协议，实现上位机（PC）监控系统与移动数据采集器之间的阻塞式通信交互过程，这样既可以实现对数据的实时监控、记录以及显示，又可以根据需要对这些数据进行及时处理支持后面仪器的生产运行。例如：在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用上位机（PC）监控系统或工控机对各种数据进行采集、存储以及实时显示，还可根据需要绘制数据变化曲线。在一些工业生产中需对液位、温度、压力、频率等变量进行记录，由于这些变量随外界环境的变化都会发生微变，需实时记录其变化，因此必须采用计算机记录。在具体的实

3、际生产中我们可以通过制作人性化的上位机（PC）监控选择界面使其在整个生产过程中对于这些变量的监控、记录以及显示都能做到实时更新，这样可以根据数据的实时变化对实际工业生产中产生的问题及时的提出可行的解决方案。 随着传感器技术、计算机技术和网络技术的长足发展以及由此所产生的测量需求成为数据采集技术发展的不竭动力，并对数据采集技术提出更高、更新的要求：测量的方法、可测量的种类和范围应不断拓宽和更新，准确度更高，可靠性要增强，并能够适应各种不同的实验环境需要。 三、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势随着计算机的发展与普及，社会已进入信息时代。作为获取信息重要工具的微机数据采集系统，日益广泛地深入到生

4、产、科研的各个领域，形成了一种兴旺发达的产业。 数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集需要显示和处理的数据信息并通过串口或USB接口输入到计算机，根据需要把计算机处理的结果输出到所需的生产场所的一个过程。完成这个过程就需要一系列输入、输出设备（计算机外围设备）来完成信息的调理、采样、A/D、D/A转换、打印、显示等工作。这些处理信息的输入输出设备与计算机一起就构成一个数据采集系统。作为一个整体而言，数据采集系统的发展将受到多方面的影响，比如：测量技术、传感器技术、软件技术、网络技术以及在实践中不断提出的新要求，这些因素都在很大程度上影响数据采集系统的发展。在现实生产中，数据采集

5、技术已广泛引用在各个领域。被采集的数据是已被转换为电信号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力、频率等，可以是模拟量，也可以是数字量。 由于受各方面因素的影响，目前我国的数据采集系统应用有些受限。对于上位机的监控处理系统而言，其处理收据、分析收据所得的最终结果取决于下位机采集系统的精度。由于受传感器水平的限制，分析频率的范围不宽，并且伴随着一系列的精度问题，进而就严重影响数据经处理后的最终结果，如果是连环计算地话，那么产生的影响就不可估量了。 在现在的生产研究中，为了避免生产现场的各种突发问题对于监控器的影响以及有些恶劣的生产环境对于数据的显示、监控以及处理所带来的问题，一般生产监控室与实际生

6、产场所是分开的。对于监控室的监控设备一般都采用计算机。现在市面上有各种各样的组态软件，可以通过简单的图形编辑语言配以简单的编程设计来实现相应的监控、显示以及绘制历史曲线的功能。 在本课题中，我将主要研究基于Visual Basic的数据采集系统上位机程序设计实现。Visual Basic语言发展至今，已成功的应用到系统的设计、监控、显示等方面。Visual Basic软件采用图形编辑语言和VB程序设计语言结合的界面编辑方式，这样可以最大化地方便用户，大大地缩短了监控系统的设计周期，避免了很多不必要的问题。该软件由于使用较为简单、方便，功能较为强大且初学者极容易上手，并且为用户提供了大量的控件，

7、这些控件可用于实现各种功能，减少了程序设计的很多困难，因此被广泛应用于各种需实时测量、记录以及显示的数据中和一些其他的监控系统中。 在设计具体的上位机（PC）监控界面时一方面要考虑系统的具体功能，另一方面还要考虑监控界面上位机系统的人性化设计。现代社会中处处提倡以人为本，我们在具体的工业设计中更应如此。由于使用Visual Basic语言设计上位机（PC）监控上位机界面的技术已经比较成熟，在这样的大环境下，如果我们要想自己的设计出彩，就应该多从用户的角度思考问题，从而使我们的设计更加贴切用户的需求，更加人性化。 随着科学技术的发展，诸如此类的上位机监控系统已广泛应用到现代生产的各个方面，如企业

8、的设计过程、管理过程以及企业间的资源分配和优化、产品的流线型生产。 四、 本课题主要研究内容本课题主要围绕在应用智能仪器仪表的过程中，经常需要将仪器仪表的数据采集到上位机（PC）监控系统，利用图形方式实时显示并存储到数据库中，然后进行数据显示、查询、分析等问题展开的。 在本课题中，我将主要研究基于Visual Basic的数据采集系统上位机程序设计的实现。 本课题主要涉及以下几个方面的问题： 1、通过串口或USB接口进行数据采集。通过串口或USB接口实现上位机（PC）与下位机（单片机）之间的数据通讯。 2、利用图形方式实时显示数据。对于监控界面数据的显示，可以通过选择显示方式进行，如表盘式显示

9、或温度计式显示。 3、数据入库。采集的数据要及时存储，以方便下次的使用或参考，还可以防止突然断电造成的数据丢失。 4、数据的查询（或历史曲线的绘制）。这个功能可以更明了的观察数据的变化，以便及时采取处理应对的措施。 五、 完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径） 借助Visual Basic软件平台，编辑具体的上位机（PC）监控界面，并通过编写具体的VB语言程序实现具体的采集、记录以及显示的功能。其基本设计方法是借助Visual Basic集成开发软件平台，设计监控界面，模拟具体的用户需求，生成相应的目标文件。应用计算机通信方面的知识可以首先在两台计算机之间建立通讯通道，通过一台计算机来发送数

10、据，另外一台计算机来接受数据并在其上位机（PC）监控界面进行具体功能的实现，如实时显示、记录以及历史曲线的绘制等（可根据具体需要实现不同的功能），这样可以测试数据采集系统的上位机（PC）监控系统的具体功能能否达到预期要求。还可以通过串口或USB接口从硬件系统单片机中获得其从温度传感器中所得到的实际温度数据，并在上位机（PC）监控界面中进行实时显示、记录以及历史曲线的绘制等功能。这样可以实现上位机监控系统与下位机检测系统的一体化管理，使整个系统使用起来更为方便、更加人性化。 其具体实现过程如下： 1、熟悉编程环境，对系统进行详细的需求分析、提出具体的设计方案。 2、进行通讯模块的编程，实现两台计

11、算机之间数据的交换。 3、完成数据库连接模块的编程以及实现对具体数据的操纵、显示。 4、对系统进行综合调试以及优化完善。 5、建立上位机（PC）监控系统与单片机之间的通讯通道。 6、实现上位机（PC）监控系统与单片机温度采集系统之间的数据通讯。 具体功能中对于历史曲线的绘制，可以设置相应的选择按钮，如果选择此项功能，则在按下此按钮后即弹出绘制好的历史曲线的界面。如果需要进一步增加要求，则可以进行绘制历史曲线时间断的选择（或自己设定），这样可以使监控界面具有很大的灵活性。对于数据的实时显示可以采用不同的显示方法，如表盘式显示或温度计式显示 ，这样可以增加系统的实用性，更加的方便用户。 在具体的实

12、现中初步考虑，利用mscomm控件实现和RS232串口的数据通讯，接受测量系统上传的数据，然后通过msflexgrid控件对数据进行显示，再利用picturebox根据分析完的数据绘制出曲线，利用commondialog实现数据和曲线图的保存和调出。这样就可以实现基本的功能，如果想要系统功能更加完善，可以根据具体的需要添加不同的控件，从而实现需要的更能，也可以删除不需要的功能。 六、 本课题进度安排、各阶段预期达到的目标： 第一周： 部署具体任务，查阅相关资料，了解本课题的相关背景知 识及有关问题。 第二周： 总结相关技术资料，完成开题报告 。 第三四周： 根据任务要求选择编程语言并构建、熟悉

13、编程环境。 第五周： 对系统进行详细需求 分析、提出设计方案。 第六七周： 进行通讯模块的编程。 第八周： 进行数据库连接模块的编程。 第九十周： 进行数据操纵模块的编程。 第十一周： 完成数据显示模块的编程。 第十二十三周：对系统进行综合调试以及优化完善。 第十四周： 整理资料、写出论文提纲。 第十五周： 提交论文初稿。 第十六周： 提交论文终稿并制作PPt。 第十七周： 进行预答辩和答辩。 参考文献【1】 张曾科编著. 计算机网络与通信 M. 北京：机械工业出版社，2008.11【2】 俞海英，李建东等编著. 数据库应用教程：Visual Basic+SQL Server M. 北京：清华

14、大学出版社, 2001.1【3】 段兴，吴德胜等编著. Visual Basic 6.0数据库实用程序设计100例 M. 北京：人民邮电出版社, 2002.10【4】 孙越编著. Visual Basic 数据库开发自学教程M. 北京：人民邮电出版社 2002.10【5】 王珊,萨师煊编著. VHDL 编程与仿真数据库系统概论M . 北京:高等教育出版社,2006.5【6】 谢希仁编著. 计算机网络M . 北京: 电子工业出版社, 2008.1【7】 全国计算机等级考试三级教程M. .北京：高等教育出版社，2008.10【8】 王珊等编著. 数据仓库技术与联机分析处理M.北京：科学大学出版社，1998【9】 Comer, D.,Computer Networks and InternetsM. 北京: 电子工业出版社影印版，2004【10】 Stevens, W. R.,TCP/IP Illustrated, Vol.1 Addison-Wesley,M . 北京: 机械工业出版社影印版，1994七、指导教师意见对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 八、所 在 专 业 审 查 意 见 负责人： 9