全站仪数据通信和数据格式转换.docx

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全站仪数据通信和数据格式转换

第1章绪论

1.1研究的背景、目的和意义

目前，在测绘行业，由电子全站仪、电子计算机、数控绘图仪等硬件设备和相应数据处理软件构成的大比例尺地面数字测图系统近十年来得到迅速发展,形成了一个从野外数据采集、数据处理到图形编辑和绘图自动化的测图系统，并已逐步取代传统的大比例尺平板测图。

随着现在数字化测绘的发展，数字化测量仪器全站仪在测量工作中得到了广泛的使用，测绘仪器越来越先进，越来越智能化，工作效率大大提高，但是这就需要解决好多问题，其中比较重要的就是设备通信和数据格式之间的转换问题。

为此，我们需要对数字化过后的数据进行下载传输，并得到我们所用数字化绘图软件所需的数据格式，以方便我们对测绘数据的后期的处理。

现在计算机技术的发展也是飞速的，各种通信方式层出不穷，有的也很方便。

运用编程语言编写应用程序，我们可以方便的从全站仪中读入所需的数据，并能把下载下来的数据转换成为我们需要的数据格式。

这样既减少了工作时间，又提高了工作的效率。

1.2研究的目标和主要研究内容

本文想运用VisualBasic6.0编程环境，编写程序，以实现全站仪与计算机的数据通讯，并通过程序把数据转换成为我们直接可以使用的特定数据格式，如AutoCADDXF格式。

以方便数据的通信和通信后的数据转换为我们需要的格式。

文章主要研究如何运用VisualBasic6.0编程，以串口实现全站仪与计算机的通讯。

并实现二进制数据格式的转换以及AutoCADDXF格式的转换。

第2章基础理论知识

2.1数据通讯

2.1.1数据通讯的概念

所谓数据通讯，是指计算机与计算机之间，或是计算机与数据终端之间经过通讯线路而进行的信息交流与传送的通信方式[1]。

通信的方式有两种：

无线数据通信和有线数据通信。

无线数据通信有蓝牙通信，红外通信等。

有线通信有并行通信和串行通信，本文主要介绍有线数据通信。

所谓并行通信，是指通过多条数据线将数据信息的各位二进制数同时并行传输，每位数占用一条数据线。

并行通信的传输速度快，但各数据要求同时发送，并按同一速度传输，接收端才能收到完整而准确的信息，若各条数据发送速度不一致，可能会收到错误的信息。

因而必须使用专门技术和专门设备进行接收，制作成本大。

所谓串行通信，是指数据信息按二进制位的顺序由高到低一位一位的在一条信号线上传送。

这种传输方式速度慢，但设备要求简单，价格低廉，同时由于是在一条线上传输，每一个二进制数无论传输快慢，最终均能组成完整而准确的信息，信号质量高，因此是常用的通信交换方法。

全站仪也正是采取串行通信的方法进行数据通讯的。

2.1.2串行通信

在串行通信中，有两种最基本的通信方式，分别为异步通信与同步通信。

（1）异步通信，数据或字符时一帧一帧地传送，帧定义为一个字符完整的通信格式，也称为帧格式。

它在占用一位的起始位表示字符的开始，其后是5到8为数据，规定低位在前，高位在后；再是奇偶效验位，通过对数据奇偶性的检查，用于判别字符传输的正确性，可选择三种方式即奇校位、偶校位和无校位；最后用停止位表示字符的结束，可以是1位、1.5位或者2位。

从起始位开始到停止位结束构成完整的一帧。

由于异步通信每发送一帧都有固定的格式，通信双方只要按约定的帧格式来发送和接受数据，所以硬件结构比同步通信方式更简单。

此外，它还能利用效验位检测错误，所以，这种通信方式应用较为广泛。

（2）同步通信中，数据或字符开始处是用同步字符来指示，一般约定为1到2个字符，以实现发送端和接受端同步，一旦检测到约定同步字符，下面就连续按顺序接受数据，因为同步通信数据块传送去掉了字符开始和结束的标志位，所以其速度高于异步传送，但这种方式要求有时钟来实现发送端与接受端之间的同步，对硬件结构要求较高。

这主要用于计算机与计算机之间的通信。

串行通信的数据传送速率可以用波特率表示，其意义是每秒传送多少为二进制数。

2.1.3通信制式

数据通信基本方式按传送方向可分为四种：

单工方式，半双工方式，全双工方式和多工传输方式。

（1）单工方式。

在单工方式下，只允许在规定的方向上传输数据，而不允许向相反的方向传输数据，即数据通信是单方向的。

在通信双方中，根据数据的流向，一方是发送单元，另一方是接受单元，接受单元式不允许发送数据的。

（2）半双工方式。

在半双工方式下，通信双方每一方都具备发送和接受功能，但一方是方送单元时，另外一方必须是接受单元。

同理，当一方由接受单元变为发送单元时，另一方必须由发送单元变为接受单元。

即数据通信虽然是双向的，但并非同时进行，在任意时刻，只能在一个方向上传输数据。

（3）全双工方式。

在全双工方式下，任何时刻都允许在两个方向上传输数据，即发送数据单元在发送数据的同时也可以接受，而接受单元在接受的同时也可以同时发送数据。

而且两个同时发送的信息可以有关也可以无关。

（4）多工传输方式。

使用复用技术，将一个信道（即传输信号的线路）划分为若干个频带或时间片，从而使多路信号同时共享信道，这就是多工传输方式。

使用复用器和集中器可以降低成本，提高通信网的传输效率。

2.1.4通信接口标准

串行通信时，要求通讯双方都采用一个物理接口标准，使不同厂家生产的各种设备可以方便地连接起来进行通讯，目前应用最为广泛的有RS-232和RS-485两种。

RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准，是数据终端设备（DIE）和数据通信设备（DCE）之间的接口标准。

该标准规定采用一个25引脚的DB-25接口，对接口的美个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

在日常应用中，一般使用的只有3到9个引脚，RS-232-C最常用的9个引脚DB-9的引脚定义如图所示，引脚的信号内容如图。

由于RS-232-C接口标准出现比较早，难免有不足之处，主要有以下四点。

（1）接口的信号电平值较高，逻辑“1”以两线间电压差+（5—15）V表示，逻辑（0）以两线间的电压差为-（5—15）V表示，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共同的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际也只能在50米左右。

针对RS-232-C的不足，于是就出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中应用最广泛发一种，它具有以下特点：

（1）RS-485的接口信号电平比RS-232-C降低了，逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

（2）RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

（3）RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

（4）RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232-C接口的总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。

而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个接收器。

即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

2.2数据文件格式

2.2.1文件格式

在计算机系统中，文件的种类繁多，处理方法和用途也各不相同。

文件的分类标准主要有下列三种：

（1）按文件的内容分类，可分为程序文件和数据文件。

程序文件存储的是程序，包括源程序和可执行程序，例如vb工程中的窗体文件（.vbp）、C++源程序文件（.cpp）、可执行文件（.exe）等都是程序文件。

数据文件存储是程序运行所需要的各种数据，例如文本文件（.txt）、Word文档（.doc）、Excel工作簿（.xls）都是数据文件。

（2）按存储信息的形式分类，可分为ASCII文件和二进制文件。

ASCII文件存放的是各种数据的ASCII代码，可以用记事本打开；二进制文件存放的是各种数据的二进制的代码，不能用记事本打开，必须用专有程序打开。

例如整数123，若以ASCII形式存储，则存储的是这3个字符的ASCII代码，一般需要3个字节；若以二进制形式存储，则一般需要2个字节（C++中需要4个字节）。

（3）按访问模式分类，可分为顺序文件、随机文件和二进制文件。

a、顺序文件

顺序文件要求按顺序进行访问。

读出时按从头到尾的顺序读，写入时也一样。

顺序文件的优点是结构简单，访问模式简单，用它处理文本文件比较方便，缺点是必须按顺序访问，因此不能同时进行读、写两种操作。

在vb中，顺序文件其实就是文本文件，因为所有的数据的写入顺序文件前都被转换为ASCII字符。

b、随机文件

在随机文件中，文件中的每条记录的长度都是相同的，记录与记录之间不需要特殊的分隔符号，用户只需要给出记录号，就可以直接访问某一特定记录。

因此，与顺序文件相比，它的优点就是存取速度快，更新简便。

c、二进制文件

二进制文件是按访问模式分类的，与按信息存储形式分类的二进制在概念上是有区别的。

从信息存储的形式来说，随即文件也应归到二进制文件，因为随机文件存储的也是各种数据的二进制代码。

从访问模式来说，二进制文件是最原始的文本类型，由一系列字节组成，没有固定的格式，只是要求以字节为单位定位数据位置，允许程序直接访问各个字节数据，也允许程序按所需的任何方式组织和访问数据。

这类文件的灵活性最大，但是编程的工作量也最大。

事实上，任何文件都可以当作二进制文件来处理。

二进制文件与随机文件和类似，如果把二进制文件中的每一个字节看做是一条记录，则二进制文件就成了随机文件。

2.2.2AutoCADDXF文件格式

由于AutoCAD具有强大的图形绘制与编辑功能，并且具有开放的工作平台，许多CAD用户均选用AutoCAD作为其CAD应用软件，并选择它作为CAD二次开发的平台。

但是由AutoCAD绘制的图形通常以*.dwg格式文件以压缩的二进制格式保存图形数据，一般仅限于在AutoCAD绘图环境中使用。

因此，用*.dwg文件作为共享信息的接口有一定的局限性。

而DXF文件格式就是为解决AutoCAD与其他软件之间进行图形数据的交换而定义的图形交换文件，由于DXF文件具有结构严密、易于读取等特点，已成为国际上较为通用的图形交换文件之一。

一个ASCII码DXF文件要占很多行。

一个简单的DXF文件可能动辄几千行。

但经过我们仔细分析就会发现，DXF格式的文件具有很强的规律性。

概括起来，一个DXF文件由七个段（SECTION）组成，这七个段分别为：

HEADER段（标题段）、CLASSES段（类段）、TABLES段（表段）、BLOCKS段（块段）、ENTITIES段（实体段）、OBJECTS段（对象段）、THUMBNAILIMAGE段（图形预览段）。

每个段通常又由一系列组组成。

每个组占两行，第一行称为组码，第二行称为组值。

组码说明了组值的类型，组值则说明具体值的大小。

DXF文件中，每组均以组码作为该组的简称。

如组码为2的组称为2组码，组码为30的组称为30组码。

由上面陈述我们知道，DXF文件一般由七个段组成。

每个段均以组码为0的组开始，位于0码后面的是字符串SECTION,位于SECTION之后的是组码2，而位于该码之后的是表示该段段名的字符串，如前面代码中的第四行HEADER表示此段为HEADER段。

每个段以0和跟随它的字符串ENDSEC结束。

第3章数据通信及数据格式转换的实现

3.1全站仪串口通信的实现

3.1.1窗体的设计

（1）打开VisualBasic6.0，新建一个窗体，如3-1-1-1图；

3-1-1-1

（2）在“工程”菜单下的“部件”子菜单中添加MicrosoftCo