1、厦门大学本科毕业论文 软件学院 - 1 - 机电多点数据综合测试仪系统 的设计与实现 数据的存储 、处理和显示 摘要 机电多点数据综合测试系统的主要功能是提供友好的全中文界面帮助用 户完成机电实验中检测所需各种参数的设置和并行测试、自动控制、结果 显示、统计分析、报警，使测试过程自动化，消除人工操作引起的误差，并确保测试结果的连贯性。该测试系统能对机电产品多种数据（如瞬态电压、电流、功率、电能量、温度等）进行准确测量，提供高效、适用自身测量要求的完整的测控系统解决方案。 为了实现系统的功能要求，本人对虚拟设备概况、系统所需硬件设备（ FLUKE 2620A）、Delphi 应用程序设计及串口通
2、信编程进行了较深入的学习和应用，主要完成对机电多点数据综合测试系统的需求分析、功能模块、数据库模式分析，并由此设计了数据库结构和应用程序。系统运行结果证明，本文所设计的机电多点数据综合测试系统可以充分满足多台仪器并行测试的要求。 关键词 虚拟仪器 智能化测试 GPIB Delphi 串口通信 机电多点数据综合测试仪系统的设计与实现 -数据的存储 、 处理和显示 - 2 - The Electricity Machine Comprehensive Test System Abstract The Electricity Machine Comprehensive Test System mai
3、nly provideds a friendly Chinese interface to help the customer to set various parameters,automatic control, display the result ,analysis and statistic ,warning in the electric experiment.Then the experiment will remove the artificial error to make the result consistent .It can accurately measure al
4、l kinds of datum （ for example instantaneous voltage、 electricity、 power， temperature etc ） and provide effective solution that aplly oneself to the requst of integrated measurement to control the whole system . In order to achieve system requirements,I have learned deeply some knowledge about the v
5、irtual instrument、 hardware equipments(FLUKE 2620A)、 Delphi application programe and serial interface communication .I mainly accomplish system requirements and analyse、 function module、 DataBase analyse. I also design DataBase structure and application programe.The result have indicated that the sy
6、stem has fully satisfied requirement of various equipment parallel measurement. Key Word Virtual Instrument、 intelligentized measurement、 GPIB、 Delphi、 serial interface communication 厦门大学本科毕业论文 软件学院 - 3 - 目录 第一章 引言 . - 4 - 1.1 研究背景 . - 4 - 1.2 国内外同类研究现状分析及存在的问题（含科技 查新结果） . - 4 - 1.3 论文组织结构 . - 5 - 第
7、二章 系统总体设计 . - 6 - 2.1 系统需求分析 . - 6 - 2.2 系统可行性分析 . - 7 - 2.3 系统的逻辑模型 . - 8 - 第三章 系统的详细设计 . - 9 - 3.1 系统功能设计 . - 9 - 3.2 系统的功能特点 . - 10 - 3.3 系统模块划分 . - 11 - 3.4 系统主要流程 . - 12 - 3.5 系统的详细设计 . - 17 - 3.5.1 软件主界面设计 . - 17 - 3.5.2 主界面图符按钮 . - 23 - 第四章 系统技术实现 . - 24 - 4.1 开发环境 . - 24 - 4.1.1 硬件环境： . - 24
8、 - 4.1.2 软件环境 . - 25 - 4.2 关键技术 . - 25 - 4.3 系统结构框图 . - 26 - 4.4 系统调试维护和验证 . - 27 - 4.5 系统测试情况 . - 28 - 第五章 毕业设计小结 . - 29 - 5.1 系统应用前景 . - 29 - 5.2 后续工作 . - 29 - 5.2.1 尚未解决的问题 . - 29 - 5.2.2 需要改进的地方 . - 29 - 5.2.3 今后工作重点 . - 30 - 5.3 总结和体会 . - 30 - 致谢语 . - 32 - 参考文献 . - 33 - 附件 . - 34 - 1. 安装说明 . -
9、34 - 2. 使用说明 . - 34 - 机电多点数据综合测试仪系统的设计与实现 -数据的存储 、 处理和显示 - 4 - 第一章 引言 1.1 研究背景 由于 机电产品的检验业务批多量大，涉及安全检测（国家强制检测）的商品包括信息技术设备、家用或类似用途电器等，商品种类、检测项目多 ，检测手段靠传统仪器人工操作，步骤多，速度慢，且对实验原始数据处理工作量大，手工处理占的时间比重大，步骤多，在处理的各个环节都有出错的可能，难以保证检测数据的真实性。如何实现方便可靠、智能化测试，对实验数据的自动显示、自动统计处理，是检测工作中急需解决的课题。 虚拟仪器的发展为我们开启了新的思路。虚拟仪器（ v
10、irtual instrument，简称 VI）是计算机技术同仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器。它由通用个人计算机、模块化功能硬件和控制软件所组成，操作者可以通过该仪器面板、借助于友好的图形用户界面 及图形化编程语言来控制仪器的运行，以完成对被测量的采集、分析、判断、显示、存储及数据处理。现代电测技术的发展趋势正是朝着集成仪器、测试系统的体系结构、测试软件人工智能测试技术等方面发展。 传统仪器与计算机技术的深层次结合可产生全新的仪器结构。机电多点数据综合测试仪系统以前置数据采集终端 美国 FLUKE公司 Hydra2620A数据采集器、通信接口及电缆线、计算机、显示器、打印机这种结构模式
11、组成仪器通用硬件平台，在此平台基础上调用测试软件完成某种功能的测试任务（利用软件在屏幕上生成虚拟面板，在软件导引下进行信 号采集、动态显示数据，数据统计和处理，实现仪器功能并完成测试的全过程），成为具有虚拟面板的虚拟仪器。 1.2 国内外同类研究现状分析及存在的问题（含科技查新结果） 八十年代后期以来， 伴随着 PC 机市场的快速发展和 PC 机的广泛应用，给自动化测试领域带来了革命性的变化， VI 技术的出现使得测量仪器进入了高科技的殿堂。在自动化测试工作中， PC 机凭借自身丰富的软硬件资源，突破了传统测试系统在数据信号处理、显示、传送、存储、打印等方面的限制，迅速与 1978 年出现的通
12、用仪器总线 IEEE-488（ GPIB）搭档构成自动 测试系统， VI 由此应运而生。 VI 由通用个人计算机、模块化功能硬件和控制软件厦门大学本科毕业论文 软件学院 - 5 - 所组成，操作者可以通过该仪器面板，借助于友好的图形用户界面及图形化编程语言来控制仪器的运行，以完成对测试量的采集、分析、判断、显示、存储以及数据生成。 如今， VI 技术进入了快速发展阶段。 VI 在国外被认为是具有巨大经济效益的高新技术产业，技术发达的国家投入巨资进行研究开发，欧美发达国家的 VI 产品目前已占据世界仪器市场的 10%的份额。我国从 90 年代中期开始研制 VI，就目前来说，我国的许多科研单位、大
13、学、生产部门依旧是传统的测试仪器占主导地 位，微计算机与测试仪器基本上还处于互不相关的状态，这大大影响了我国电子行业的发展，研究 PC 虚拟仪器是我们的当务之急。目前虚拟仪器主要产品有数据存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪、瞬态信号捕捉仪、电视信号测试仪、波形数字分析仪等，主要的厂商国外有美国的、等公司，国内有哈工大仪器王公司、西安电子科技大学易达电子公司等。据专家统计， 2000 年 VI 占领全世界仪器仪表行业一半以上的市场。 不过，自 VI 产生以来， VI 测控系统的国内用户基本处在利用计算机控制单台仪器的使用阶段，很少进行大规模的异种总线模块仪器的 互连，而本课题对此进行了多方面的研
14、究。经科技情报所及上网查新，研制用于机电实验室通用型 自 动化快速检测网络的本机电自适应综合测控系统，尚属首次。 1.3 论文组织结构 本文 主要论述了 机电多点数据综合测试系统 的开发和研制，实现系统的基本功能、完成各个功能模块的链接，提供友好的中文界面帮助用户完成基本操作。 第一章： 首先阐述了研究课题的背景和 国内外同类研究现状分析及存在的问题 。 第二章： 讨论系统总体分析，包括系统需求分析、可行性分析，同时构建出系统逻辑模型 。 第三章： 具体进行了系统的详细分析，包括 系统的功能设计、模块划分、主要流程 以及各个功能模块的主界面设计，以实现其主要功能 。 第四章： 详细介绍了系统的
15、技术实现，包含系统开发环境、所使用的关键技术、系统的结构框图、系统的调试维护和验证以及系统的测试情况。 第五章： 总结了毕业设计过程的收获和体会， 包括系统的应用、后续工作以及在此过程中的心得感受。 最后列出了参考文献以及致谢语 。 机电多点数据综合测试仪系统的设计与实现 -数据的存储 、 处理和显示 - 6 - 第二章 系统总体设计 2.1 系统需求分析 包括功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、可维护性需求、可扩展性需求、安全保障需求、用户界面需求、资源使 用需求、软件成本消耗与开发进度要求及预先估计以后系统可能达到的目标。 （ 1） 计 算机与测试前置终端（测量设备）的通信形式选择（
16、 RS-232 串行口、 GPIB 并行口 IEEE-488 接口）。 （ 2） 用户界面上有测量仪器操作面板，上有相应的功能按钮，有动态测量的曲线显示（最好是可对曲线所选部分有放大显示的功能），有菜单项（菜单包括数据文件的查询、存储、参数校准设置、文件删除），还包括对数据库的修正（考虑到仪器的校准参数变化时应修正相应的数据）。不同界面可自由切换，对数据做统计处理（最大值、最小值、平均值、极差、方差等），设定报 警范围，打印相应的报表、曲线，并配有系统帮助等。 （ 3） 多个测量数据的采集和处理要体现实时性、通用性， 程序设计时应考虑尽量少占内存和资源。 （ 4） 每个测量前置终端产生一个数据
17、文件的字段，包含数据采集时刻和数据采集的实际通 道所对应的测量参数（可由用户在应用界面上设定）。 （ 5） 系统设置密码保护，防止重要参数随意更改。 （ 6） 该系统的设计要考虑到能推广应用，以及一个网上挂多台不同类型测量设备的情形（即通用性和扩展性），如 RS-232 串行口可用多用户卡来扩充测量前置终端。 GPIB可最多扩展到 14 个前置终端。整个测试网络的总体控制以 MDI（ Multi Document Interface）窗口显示，计算机可同时与各个前置终端进行通信操作，互不干扰。 （ 7） 可运用 Delphi丰富的组件和功能，如多文档界面、动态数据交换信息对话框等。 总之，除考
18、虑功能性要求之外，软件的非功能性要求如下表所示： 厦门大学本科毕业论文 软件学院 - 7 - 表一 软件非功能性要求表 目标系统的限制 性能 实时性；资源利用，特别是硬件配置限制，精确度，质量要求 可靠性 有效性，完整性 安全保密性 安全性；保密性 运行限制 控制方式（本地），对操作员的要求 物理限制 系统的规模等限制 开发和维护的限制 开发类型（实用性开发） 开发工作量估计（系统要求合理性及满足需求的结构框架选定，系统调试（尤其是数据通信及正确处理）的工作量比较大 开发方法 质量控制标准、阶段性调试评审，验收标准 优先性和可修改性 可维护性 2.2 系统可行性分析 在当前应用程序的主流界面
19、windows 操作系统，系统开发环境采用最优秀的图形开发环境 Borland 公司新一代的可视化开发工具 Delphi 。它具有丰富的控件库内容，可执行文件的运行速度与 C/C+软件相当，可优化对数据库的操作并根据数据库引擎 （ Borland Database Engine），使 SQL 语言更有有效、快速。 Delphi的具体特点是： 是可视化集成的环境 具有强大而严格的底层编程语言 能够创建真正独立的可执行文件及动态链接库（ DLLs） 有极为方便的汉字加载能力 是目前世界上最快的代码编程器 具有创建新的组件和模板来扩展 Delphi的能力 机电多点数据综合测试仪系统的设计与实现 -数
20、据的存储 、 处理和显示 - 8 - 响应几乎所有 Windows 消息的能力 有分类继承及封装概念的实现 面向对象编程 领先的数据库工具 快速报表制作 全面支持组建对象模型跨平台对象间通讯标准。 正是因为 Delphi 提供了丰富的部件 组合，也可根据需要来修改部件或编写自己的部件，加上应用软件包、用户接口库、仪器驱动程序的应用，极大地减少了开发的时间。利用 Delphi可视化开发工具提供的图形用户界面上，通过操作诸如菜单、按钮、对话框、编辑框、单选 /复选框和滚动条等，使软件的开发更加便捷。 2.3 系统的逻辑 模型 通过讨论分析现阶段所具备的能力及系统实现的方法、确定主体结构。利用 De
21、lphi 语言快速开发所能达到的能力，以最简洁、最容易的方法，边开发边测试，实现系统的功能。 图 1 系统逻辑模型 厦门大学本科毕业论文 软件学院 - 9 - 第三章 系统的详细设 计 3.1 系统功能设计 (1) 主界面菜单选择功能框图如下，其中接口设置及通道设置都是对参数的批处理，“文件查阅”菜单主要是对已存在相应目录下的历史数据文件进行列表查阅和曲线查阅，并可统计打印。 图 2 系统功能设计图 图 3 仪器接口设计图 图 4 通道参数设计图 图 5 文件查阅设计图 图 6 帮助信息设计图 (2) 主界面图符按钮、切换按钮和状态栏，如下 图 。其中主 界面图符按钮中的“电子表格”是预留于
22、EXCEL 数据表格式转换，其余的是相应下拉菜单中的项目。主界面及选择按钮是操作仪器必须用到的操作钮，其中“名称设定”是仪器通道名称定义及通道性能状态设定钮， “参数设定”是对某个仪器的某个参数的设定。 机电多点数据综合测试仪系统的设计与实现 -数据的存储 、 处理和显示 - 10 - 图 7 主界面功能设计图 图 8 主界面按钮设计图 图 9 主界面切换按钮图 图 10 主界面状态栏设计图 3.2 系统的功能特点 *该系统可以同时测量多台不同类型的仪器，充分满足了各类测量仪器控制及采集数据分析比较的要求； *整个系统工作过程包括初始化、设置参数、启动查询状态、数据回放、据分析、数据处理、数据实时显示、数据输出 ; *适应系统硬件结构和规模的改变，为测试的可靠性和可扩展性提供强有力的保证；
