116温湿度数据采集系统文档格式.doc

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2.2ADO.NET技术 13

2.2.1ADO.NET概念 13

2.2.2数据库的连接 14

2.2.3数据库操作 15

2.2.4访问数据库 16

2.2.5其他组件介绍 17

2.3XML技术 18

2.3.1XML简介 18

2.3.2XML的特点 18

2.3.3应用XML 18

2.3.4访问XML技术 19

2.4技术路线比较 20

第三章系统软件设计 23

3.1需求分析 23

3.2系统结构设计 23

3.3程序结构设计 24

3.3.1主界面设计 25

3.3.2参数设置界面 26

3.3.3数据输入界面 27

3.3.4数据查询界面 28

3.3.5帮助界面 29

3.4.数据库设计 30

3.5XML设计 32

3.6串口通信协议 32

第四章软件系统实现 34

4.1数据部分实现 34

4.2数据库实现 38

4.3XML技术实现 42

第五章系统测试及误差分析 46

5.1系统调试 46

5.2误差分析 47

5.3.NET的开发调试方法 47

5.3.1断点调试 47

5.3.2跟踪和调试 47

结论 49

总结与体会 50

谢辞 51

参考文献 52

附录一:

翻译英文部分 53

附录二:

翻译中文部分 64

摘要

随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。

温湿度数据采集系统的主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。

本设计要求在Windows环境下实现PC机与单片机之间的串口通信，以PC机作为上位机，单片机作为下位机。

考虑到C#编程语言具有面向对象的设计方法，友好的用户界面等优点，通过串口RS232进行串口通信把温度、湿度、露点数据传送给PC机，显示在用C#语言开发的一个可以显示温湿度数据的界面上,再进行相关的数据处理。

本设计在此基础上还设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

相关部分附有程序流程图,程序代码。

经实验证明本系统的稳定性良好，测量误差在允许的范围之内，能够满足实验对数据采集和记录的要求和相应的精度要求。

关键词:

单片机;

串行通信;

数据交换;

ABSTRACT

Withtherapidlydevelopmentofcomputertechnologyandpenetration,thedataacquisitionsystemarealsorapidlyapplied.Temperatureandhumiditydataacquisitionsystem’smainfunctionistranslateanalogsignalsintodigitalsignals,andthentoanalysis,processing,storageanddisplay.Thedesign’srequirementsbeyondtheWindowsenvironmentistoachievecommunicationbetweenPCandtheserialport.ConsiderPCasamicrocontroller,SCMasthenextmachine.

TakingintoaccounttheC#programminglanguagehasobject-oriented

designandfriendlyuserinterface,andotheradvantages.ThroughaserialRS232implementserialcommunicationandtransmitthetemperature,humidity,dew

pointtothePCandshowthetemperatureandhumiditydataontheinterfacewhichisdevelopwiththeC#language,andthenbegainthedataprocessing.Thedesignnotonlydesigntheoverallprogram,butalsohastheabilitytoachievethevariousfunctionalmodulesbetweenthehardwareandsoftwarethatarebasisonfunctionofthesystem.Therearesomerevelantchartsandprocedurescodetoshow.

Theexperimenthasprovedthatthestabilityofthesystemiswell,andmeasurementaccuracyisalsointheallowablescope,abletomeettheexperimentaldataacquisitionandrecordingoftherequestandthecorrespondingaccuracy.

KeyWords:

Singlechip;

SerialCommunication;

DataExchange;

前言

本次毕业设计的主要任务是温湿度数据采集系统—上位机驱动程序的开发。

通过串口RS232实现单片机与PC机之间的通信,数据的传送。

PC机与单片机构成的上位机、下位机分布式控制系统是一种常见的工业控制系统，单片机作为下位机可进行现场数据采集和就地控制，并可将采集到的数据或者状态信息传送到上位PC机，以做进一步的分析处理。

本文论述了了在C#.NET环境下如何实现单片机与PC机之间串行通信所需条件，以及运用C#语言开发数据传送的界面,通过对控件的编程实现数据库的连接和XML技术的操作等问题。

随着科学技术的飞速发展,数据采集系统的应用越来越广泛。

在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集，监视和记录，提高产品质量，降低成本。

在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。

本论文总共分为五章来论述整个设计的内容。

其中,第一章主要从三个方面展开论述选题的背景、意义,以及整个设计所采用的技术路线和应用。

第二章论述了设计中用到的技术背景,分别从C#.NET技术、ADO.NET技术、XML技术等三个部分详细阐述技术路线的比较,重点介绍串口通信协议,以及单片机与PC机之间如何通信。

第三章首先着重介绍整个系统框架的设计,以及程序结构框架的设计。

然后主要从数据接收问题,访问数据库,XML操作等三个方面一一作详细说明。

接下来,第四章讲述系统的功能实现,也分为四个方面:

串口通信实现,数据传送实现,访问数据库实现,访问XML实现等。

最后,第五章中简单涉及在整个设计的完成过程中,软件调试出现的问题及解决方案。

本文主要围绕单片机与上位机之间的串口通信问题进行展开的,其中涉及到数据库的知识和XML技术，在今后的学习中,有待进一步深入讨论和交流。

张帆

2008年6月4日

第一章绪论

1.1研究背景

随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了很大的进步，采集数据的信息化是目前社会的主流发展方向。

各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、地震数据采集领域已经得到应用。

随着测控技术的迅猛发展，以嵌入式计算机为核心的数据采集系统己经在测控领域中占到了统治地位。

数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输显示、存储等操作。

数据采集系统的主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。

温湿度数据采集系统广泛的应用于人们的日常生活中,而驱动程序的开发让实时操作与监控更方便。

基于Windows环境下利用VS.NETFramework平台开发的驱动程序也具备这些特点。

其中温湿度数据采集系统就是基于这个原理来采集外界的温度、湿度及露点,利用上位机对数据进行处理。

总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益也越高。

1.2设计内容

该设计硬件部分核心器件为AT89C51单片机。

通过编写大量汇编程序来支撑单片机实现温湿度接收、转换、存储和显示等，最终温湿度用数码管显示出来。

软件方面通过串口RS232进行串口通信把温湿度数据传送给PC机。

鉴于PC机具有强大的监控和管理功能，单片机具有快速以及容易控制的特点，在数据量不大、传输要求不高的情况下，采用给PC机配置的RS-232标准串行接口COM1、COM2等相连接来实现单片机系统与PC机之间的数据交换。

该设计软件方面是在WindowsXP环境下，对VisualStudioC#.NET中的串口组件进行编程实现单片机与PC之间的串行通信，其通信线路通过RS232连接,通过串口RS232进行串口通信把温度数据传送给PC机，显示在用C#.NET编辑的一个温湿度数据显示的界面上,再对数据进行处理存储在数据库中,并且以XML文档的格式存储。

PC机与单片机的通信接口电路框图如图1.1所示:

TxD

RSRxD

232

GND

单

片

机

PC

RxD

（2）

TxD（3）

GND（5）

图1.1PC机与单片机通信接口电路

其中:

2脚：

RxD，串行数据接收引脚，输入。

3脚：

TXI），串行数据发送引脚，输出。

5脚：

GND。

1.3技术路线

根据本系统设计的要求及功能,采用的技术路线有以下几种:

一.C#.NET语言

本系统是在C#.NET环境下设计WindowsForm,该窗体是在设计程序时,用来制作用户数据输入输出界面的基本对象窗体,是整个用户界面的框架。

所以系统设计之前,必须熟悉C#.NET的开发环境,以及掌握C#语言的编程规则。

在熟悉了工具箱提供的控件及其功能后,依照本系统需要的实现功能,对所需的控件,进行编程实现。

二.ADO.NET技术

C#.NET中对数据库的访问是通过ADO.NET来实现的,使用ADO.NET作为数据库存取的接口。

ADO.NET是ADO的升级版本,专为Microsoft.NET平台量身打造,采用离线存储模式,可供多人同时存储,特别适合在Internet环境中使用。

基于温湿度数据采集系统—驱动程序开发的目的,系统要求:

当通过串口通信将采集到的温湿度显示在WindowsForm界面上,对数据进行处理,然后自动存储在数据库中,提供用户输入、查询记录等功能。

因此,在对数据库操作之前,需了解各种数据库的连接方式,以及进行插入、修改、查询等操作相关的SQL语句。

另外,在引用数据库之前需在库文件中添加数据库的命名空间。

三.XML技术

.NET是基于XML的,XML具有跨平台性和简洁性,在.NET框架结构