基于网络通信的数据采集上位机软件设计.doc
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题目：
基于网络通信的数据采集上位机软件设计
基于网络通信的数据采集上位机软件设计
摘 要
随着网络技术的快速发展，基于网络通信的数据采集系统得到了大量应用，本文在查阅文献的基础上提出了基于网络通信的单片机数据采集系统，通过网卡终端以及TCP/IP协议实现了单片机与PC机之间的网络通信，本文研究具有较强的工程背景和实际价值，本文在主要工作如下：
（1）进行了基于网络通信的数据采集系统理论研究，主要包括数据采集的基本原理和基本方法，并提出了两种单片机连接网络的实现方法。
（2）研究了网络通信的数据采集实现过程，对单片机数据采集到网络传输进行了模式设计，并设计了单片机发送程序以及网卡芯片配置，以实现单片机网络连接；
（3）设计了网络通信数据采集系统上位机软件。
基于TCP/IP协议以及WindowsSocket方法，在VisualStudio平台上开发出了单片机网络通信数据采集系统上位机软件，实现了数据采集和显示；
（4）对数据采集系统进行了实验和调试，并提出了期间遇到的各种问题，最后对全文的内容进行了总结和工作展望。
关键词：
数据采集系统；网络通信；TCP/IP协议；上位机
DataAcquisitionHostComputerSystemSoftwareDesignBasedon
NetworkCommunication
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentofnetworktechnology,dataacquisitionsystembasedonnetworkcommunicationistogetalargenumberofapplications,isproposedinthisarticlerefertotheliteratureonthebasisofthesingle-chipmicrocomputerdataacquisitionsystembasedonnetworkcommunication,throughthenetworkcardintheend,andtheTCP/IPprotocolrealizedthenetworkcommunicationbetweenMCUandPC,thispaperhasstrongengineeringbackgroundandtheactualvalue,basedonthemainworkisasfollows:
（1）thedataacquisitionsystembasedonnetworkcommunicationtheoryresearch,mainlyincludingthebasicprincipleofdataacquisitionandbasicmethods,andputsforwardthemethodtorealizethetwosingle-chipcomputertoconnecttotheInternet.
（2）studiesthedataacquisitionnetworkcommunicationrealizationprocess,single-chipmicrocomputerdataacquisitiontonetworktransmissionforthepatterndesign,anddesignthesingle-chipcomputerrouterchipconfigurationandthenetworkcard,inordertorealizethesinglechipmicrocomputernetworkconnection;
（3）designedthenetworktrafficdatacollectionsystemofuppermachinesoftware.MethodbasedonTCP/IPprotocolandWindowssockets,inVisualStudioplatformdevelopedbysinglechipmicrocomputerPCsoftware,networkcommunicationdataacquisitionsystemhasrealizedthedataacquisitionanddisplay;
（4）thedataacquisitionsystemfortheexperimentanddebugging,andputforwardtheproblemsencounteredduringtheperiodof,finally,thefulltextissummarizedandthecontentofthework.
Keywords:
dataacquisitionsystem;networkcommunication;TCP/IPprotocol;theuppermachine
目 录
1引言 1
1.1课题研究背景和研究意义 1
1.2数据采集系统发展现状 1
1.3论文主要研究内容 2
2基于网络通信数据采集系统基本原理和方法 4
2.1基于网络通信数据采集系统基本原理 4
2.2基于网络通信数据采集系统基本方法 4
3基于网络通信的数据采集实现 6
3.1数据采集工作模式 6
3.2单片机发送端程序设计 6
3.3网卡芯片模块 7
3.4网卡芯片软件配置 10
4上位机软件设计 11
4.1TCP/IP协议 11
4.2数据传输程序设计 11
4.3上位机PC界面 17
5实验与调试 18
5.1网络通信测试 18
5.2系统调试 18
5.3遇到的问题讨论 19
6总结与展望 21
6.1全文总结 21
6.2工作展望 21
参考文献 22
致谢 23
附录 24
1 引言
1.1课题研究背景和研究意义
数据采集是通过查看数据库中存储的大量数据来发现有意义的数据以及新的数据关系、模式以及趋势等，使用模式识别技术，实现精确的统计过程。
数据采集系统是结合基于计算机测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。
随着网络Internet技术的快速发展，网络通信传输在数据采集方面也起到了重要作用。
目前Internet技术主要用于信息交流，比如说E-mail、购物、聊天、Web浏览等，以及进一步发展的电子商务等等，这些技术方式仅仅只是停留在了企业与企业或者企业与个人或个人之间的信息交换上，而我们对于网络的理解也因此不够充分，实际上，网络技术已经在很大程度上应用到了公园控制等领域，时刻影响着我们的生活和环境。
【12】生活中很多数据经过现场采集后一定的方式传输到远程端，比如通过接收卫星云图数据我们可以预测未来几天的天气情况，而卫星数据经过获取后是通过了一定的方式和协议传输到了地球上，然后经过处理才得以显示出来，这也可以说是一种网络传输。
在工厂车间，很多情况下，数据采集都能通过各种传感器检测得到，然后经过单片机处理得到实际数据，若是将单片机系统连接上网络Internet，则可以在远程位置获得信息数据。
而如何让这些电子设备和Internet连接起来，以便于人们能够远程获得这些电子设备的信息并控制它们运行，已成为了目前国内外共同关注的焦点。
【1】
随着电子和信息技术的高速发展，通过软件方式或者硬件方式将TCP（UDP）/IP协议嵌入到单片机系统已经成为可能，网络化的智能单片机以及智能化的传感器等研究，是国内外竞相抢占制高点的前沿技术之一。
本文针对基于网络通信的数据采集技术进行研究，包括工作原理、工作方法以及具体的发送接收方式实现，对于电子设备网络化，实现远程监测和控制设备仪器的运行等方面具有重要意义。
1.2数据采集系统发展现状
数据采集系统始于20世纪50年代，美国为了实现在军事测试中不依靠相关的测试文件，由非熟悉人员进行操作,并且测试任务由测试设备高速自动完成，而研发了用于军事上的数据采集系统。
大约在60年代后期，国外用于专用系统的成套数据采集设备进入市场。
70年代中后期，诞生了以采集器同计算机融为一体为代表的数据采集系统，该系统超过了传统的自动检测仪器和专用数据釆集系统。
20世纪80年代随着计算机的普及和发展，数据采集系统空前发展，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，使系统的成本、体积减小，功能成倍增加，数据处理能力逐步加强。
【15】该时期己开始出现通用的数据釆集与自动检测系统。
一般来说，数据采集系统分为两类：
一类是由通用接口总线和计算机、仪器仪表和采集器等构成，如国际标准ICE625（GPIB）接口总线系统；另一类由标准总线和计算机、数据采集卡构成，如ETD总线系统。
20世纪90年代以来，国际上一些技术先进的国家，数据采集系统已在井下作业、石油开采、现场实时监控和航空技术等领域被广泛应用，出现了高性能、高可靠性的单片机数据采集系统，如有的DAS产品精度可以达到24位，甚至有的DAS产品速度可以达到每秒几亿次以上。
【14】
现阶段的数据采集系统采用更先进的模块化结构，根据不同的应用需求，运用简单的增加和更改模块的方法，与系统编程相结合就可扩展或修改系统，最终迅速组建成一个新的系统。
由于屏蔽性、高密度、针孔式的连接器和卡式模块的应用，使其稳定性及可靠性得到充分保障，但其昂贵的价格阻碍了它在自动化领域的普及。
目前，以Internet为代表的计算机网络通信的发展和应用取得了空前的突破，网络化采集和控制技术也随着网络技术的发展而迅速成长。
基于网络通信的数据采集系统应运而生，且在计算机网络技术发展背景下，表现出了空前的发展势头，具有采集效率高、采集实时性高、便于收集和整理数据等特点，对于各行工业领域的数据采集都具有非常重要的意义。
随着IT技术和互联网技术的飞速发展，为保障用户的投资，适应未来技术发展的趋势，施耐德电气公司第一个推出了应用于工业控制领域的、开放的TCP/IP以太网、ModbusTCP/IP协议，该技术采用了IT行业广泛应用的TCP/IP协议，底层协议釆用开放的Modbus，第一次真正地的实现了IT网络和工业数据采集与控制网络的融为一体，使用户彻底摆脱了各种行业的工业数据采集与控制网络的限制和束缚，从而进入了工业控制领域的一种新境界。
【3】
电子信息技术的高速发展，通过软件或硬件方式可以将TCP（UDP）/IP协议嵌入到单片机。
目前网络智能化单片机在国内外占据前沿地位，而近几年交换式以太网技术的出现更大程度的提高了以太网的确定性，利用交换技术，将一个较大的网络分隔成为各个相对独立的冲突域，使冲突只能在一个相对较小的区域内发生，这样就大大地减小了冲突发生的概率，从而提高了网络的实时性和确定性。
【2】以太网所显示的优势，使其能够满足数据采集及控制对实时性、抗干扰性、可靠性的严格要求，它己经被证明是未来数据采集与控制网络的最佳解决方案，其应用于现场设备监控也是控制网络发展的趋势。
1.3论文主要研究内容
本文通过查阅文献资料，在现有条件的基础上，开发设计出了单片机的网络通信数据采集系统，
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