数据采集系统的设计和实现毕业论文(编辑修改稿)

数据采集系统的设计和实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

SP/Servlets、JavaBean 以及 EJB (Enterprise JavaBeans)的应用。 Eclipse: 中文的翻译为 “帕斯菲达，是一种可扩展的开放 源代码 IDE。 集成开发环境 (IDE)经常将其应用范围限定在“开发、 构建 和 调试 ”的周期之中。 Eclipse允许在同一 IDE 中集成来自不同供应商的工具，并实现了工具之间的 互操作性 ，从而显著改变了项目工作 流程 ，使开发者可以专注在实际的嵌入式目标上。 JCreator: Jcreator 是一个用于 Java 程序设计的集成开发环境，具有编辑、调试、运行 Java 程序的功能，是 Java 语言编程开发人员的 IDE 工具。 它为使用者提供了大量强劲的功能，例如 : 项目管理、工程模板、代码完成、调试接口、高亮语法编辑、使用向导以及完全可自定义的用户界面。 第一次启动时提示设置 JavaJDK主目录及 JDKJavaDoc 目录，软件自动设置好类路径、编译器及解释器路径，还可以在帮助菜单中使用 JDKHelp。 可无限撤销、 代码 缩进、自动类库方法提示、按所选智能定位查阅 JavaAPI 文档等功能。 采用仿 VS2020 界面设计，体验感觉更快更好更易用。 支持 JSP、 Ant、 CVS。 小巧、易用、美观，是 Java 初级程序员的理想 IDE。 InterlliJ IDEA: IDEA 全称 IntelliJ IDEA，是 Java 语言开发的集成环境， IntelliJ在业界被公认为最好的 java 开发工具之一，尤其在智能代码助手、代码自动提示、重构、 J2EE 支持、 Ant、 JUnit、 CVS 整合、代码审查、 创新的 GUI 设计等方面的功能可以说是超常的。 数字温度传感器 DSl8B20 数字温度传感器 ： 电子科技大学成都学院课程设计 4 DSl8B20 是 DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器，他具有独特的单线总线接口方式。 文章详细的介绍了单线数字温度传感器 DSl8B20 的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 图 11 DSl8B20 方框图 采用数字温度传感器 DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。 便于单片机处理及控 制，省去传统的测温方法的很多外围电路。 且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线性度较好。 在 0~100 摄氏度时，最大线形偏差小于 1 摄氏度。 DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计 DS1820 和微控制器 AT89S52 构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。 这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大，且由于 AT89S52 可以带多个 DSB1820，因此可以非常容易实现多点测量。 轻松的组建传感器网络。 采用温度芯片 DS18B20 测量温度，可以体现系统 芯片化这个趋势。 部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。 而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。 所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。 本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。 单片机 AT89S52 单片机 ： AT89S52 单片机片内的 Flash 可允许在线重新编程，也可用通用非易失性存储编程器编程；片内数据存储器内含 128 字节的 RAM；有 40 个引脚， 32 个外部双第 1 章 引言 5 向输入 /输出（ I/O）端口。 具有两个 16 位可编程定时器；中断系统是具有 6 个中断源、 5 个中断矢量、 2 级中断优先级的中断结构；震荡器频率 0 到 33MHZ，因此我们在此选用 12MHZ 的晶振是比较合理的；具有片内看门狗定时器；具有断电标志 POF 等等。 AT89S51 具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 三种封装 形式。 图 12 AT89S51 引脚图 本章小结 本章主要介绍了 数据采集系统 的开发背景和开发工具。 通过本章知识的学习，使大家对 数据采集系统 有了初步的了解。 电子科技大学成都学院课程设计 6 第 2 章 可行性 研究 可行性 分析 原理： 读 串口数据的原理是 ,只要当有数据向串口发数据来时 ， 计算机就会自动将其数据写到一个特定的缓冲 区 ,我们只要写程序去读那个特定的缓冲区就可以了。 有数据向串口发过来时 ,程序可以将数据接收到 ,接收的数据是字符型的 ,那么将数据转化为数字型的 ,再将这个数据的大小作为画图的某一个点的纵坐标 ,横坐标为数据的序号 .将这些点用线连起来就是一个曲线图了 ,这个就是图形显示基本原理。 查看原来的数据的原理也是这样的 ,不同的地方就是 ,数据是从文件中来 ,同样的也是将多个数据分成一个一个的 ,然后这一个数据的大小就是画图的某一个点的纵坐标 ,横坐标同样为数据的序号 ,再将这些点用线连起来就是曲线图。 图形能移动的原理 ,是我们首先改 变的只是数据 ,图形并没有变 ,但图形的形式是由这些数据来确定的 ,当数据发生变化后 ,我们通过刷新显示区来变化的。 可行性分析： 现在，计算机已经十分普及价格低廉性能很好，本系统的开发可以为代替人工进行许多繁杂的工作，节约资源提高数据管理的工作效率，同时具有较高的安全性。 本系统所耗资源小，企业的电脑能够满足，所以本系统在运行上是可行的。 在技术上，运用 Java 技术，在后台数据库方面采用本地记事本作为数据库的方式，本系统依靠当前技术完全能够实现。 可行性研究的结果 技术可行性：在硬件方面，则选择空间较大，只要是 Pentium IV 系列及以上的计算机都可以，内存在 1G以上，硬盘在 80G 以上能，都可以满足系统的开发需要。 当然，硬件的配置越高，系统的开发与运行会更流畅。 考虑到如今的家用或第 2 章 可行性研究 7 商用电脑硬件的整体配置水平，系统在硬件方面是可行的。 运行可行性：该系统需要搭建 JVM即 JAVA 虚拟机，在此环境下，并且在正确连接数据库后可以正常运行。 法律可行性：该平台是作为毕业设计与商业无关，又因为是自主开发设计，因此不会构成侵权，在法律上可行的。 通过以上的可行性分析 ,本系统采用 java 技术 . 本章小结 本章主要介绍了 可行 性研究 果 ,并从 技术可行性、 运行可 行性、法律可行性上对可行性研究结果进行了具体分析。 电子科技大学成都学院课程设计 8 第 3 章 需求分析 需求分析 概述 为 了实现本系统，必须对整个系统的全面功能做出详细的分析。 系统需求分析是软件系统开发中最重要的一个阶段，直接决定着系统的开发质量和成败。 本章对 基于 数据采集 系统 的设计以及实现 做出具体的分析。 需求分析是指开发人员要准确理解用户的要求，进行细致的调查分析，将用户非形式的 需求转化为完整的需求定义，再由需求定义转换到相应的需求规格说明 的过程。 需求分析虽处于软件开发过程的开始阶段，但它对于整个软件 开发过程及软件产品质量是至关重要的。 需求分析是基本任务是要准确地定义新系统的目标，回答系统必须 “ 做什么 ” 的问题。 系统要达到的目的： 界面友好、易于操作； 完成数据的采集和分析，并提交数据库保存。 包括：串口数据的采集，数据的分析等； 实现数据的安全性，实现数据的分开管理，数据满足条件就储存； 实现信息发布与查询。 具体功能 数据信息 管理系统由 数据 管理、 数据分析 、 数据储存 等模块组成。 数据 管理模块：本模块包括 串口设置 、 数据分析等组成。 数据储存 模块：主要实现 数据的本地储存。 系统 流程图 根据需求 分析得 程序流程图如图 3图 32 所示， 系统 流程图，如图 33 所第 3 章 需求分析 9 示： 图 31发射 流程图 电子科技大学成都学院课程设计 10 图 32 接收流程图 第 3 章 需求分析 11 图 32 系统流程图 系统 功能 图 功能 图对整个系统各个模块作出言简意赅的说明，使得整个系统模块间的关系一目了然 ， 如图 32所示： 电子科技大学成都学院课程设计 12 图 32 系统功能图 本章小结 本 章主要介绍 系统需求分析以及具体功能介绍。 第 4 章 总体设计 13 第 4 章 总体设计 总体设计的任务 传感器： 采用单片模拟量的温度传感器，比如 AD590,LM35 等。 但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过 A/D 转换后才能送 给计算机，这样就使得测温装置的结构 较复杂。 另外，这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器，不能进行多点测量。 即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。 主控部分： 采用 AT89S52 八位单片机实现。 单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。 而且体积小，硬件实现简单，安装方便。 既可以单独对多 DS18B20 控制工作，还可以与 PC 机通信 .运用主从分布式思想，由一台上位机（ PC 微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统 ,实现远程控制。 另外 AT89C51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 系统框图如下： 图 41 发射电路系统框图 电子科技大学成都学院课程设计 14 图 42 接收电路系统框图 硬件设计 该温度测量系统是由上位机和温度测量单元组成。 上位机即计算机，实现对温度测量单元控制，通过串口程序发送命令、接收测量数据，对测量数据处理显示。 温度测量单元，接收上位机命令，按照命令进行温度测量和数据传输等操作。 本课题所设计的外围电路包括：电源电路、温度采集、时钟电路、存储电路、报警电路、模拟控制电路、按键 电路、显示电路以及串口等电路。 下面将依次对各个模块进行说明。 电源电路 电源变压器是将交流电网 220V 的电压变为所需要的电压值。 交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是电流强度大小还是处在不断地变化之中。 这种脉动直流一般是不能直接用来给集成电路供电的，而要通过整流电路将交流电变成脉动的直流电压。 由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑 的直流电压。 滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近稳恒的直流电。 但这样的电压还随电网电压波动，一般 有177。 10%左右的波动，负载和温度的变化而变化，因而在整流、滤波电路之后，还需要接稳压电路。 第 4 章 总体设计 15 图 43 电源原理图 温度采集电路 DS18B20 有 4 个主要的数据部件： A、 64 位激光 ROM。 64 位激光 ROM 从高位到低位依次为 8 位 CRC、 48 位序列号和 8 位家族代码 (28H)组成。 B、温度灵敏元件。 C、非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。 可通过软件写入用户报警上下限值。 D、配置寄存器。 配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。 其中 R0、 R1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨 率如下表所列，出厂时 R0、 R1 置为缺省值：R0=1， R1=1（即 12 位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的 分辨率。 图 43 分辨率关系 高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如 图 44 所示。 当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第 0 和第 1个字节。 单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如 图 44 所示。 对应的温度计算：当符号位 S=0 时，直接将二进制位转换为十进制；当 S=1 时，先将补码变为原码，再计算十进制值。 电子科技大学成都学院课程设计 16 图 44 DS18B20 存储器 电路设计 本系统为多点温度测试。 DS18B20 采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂 256 个 DS18B20，但时间应用中发现，如果挂接 25 个以上的 DS18B20仍旧有可能产生功耗问题。 另外单总线长度也不宜超过 80M，否则也会影响到数据的传输。 在这种情况下我们可以采用分组的方式，用单片机的多个 I/O 来驱动多路 DS18B20。 在实际应用中还可以使用一个 MOSFET 将 I/O 口线直接和电源相连，起到上拉的作用。 电路如图 45 图 45 单总线原理图 系统组成 实现 单点温度测量，采用如图 1 所示结构。 上位机和温度测量单元采用 RS232串行通信标准。 图中上位机发送的信息可以被温度测量单元所接收，温度测量单元发送的信息也可以被上位机接收。 温度测量单元中主控单片机串行口采用方式。 图 41 单点测温系统结构图 第 4 章 总体设计 17 图 42 单片机部分电路 温度测量部分，温度传感器采用单总线方式的集成数宁温度传感器。