【導(dǎo)讀】本文設(shè)計了一種新型的暖氣表以及與之配套的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。軟件部分用LabVIEW，LabVIEW是美國NI公司實現(xiàn)虛。擬器技術(shù)的G語言。圖形化編程開發(fā)平臺的特點(diǎn)是基。具有豐富的統(tǒng)計、計算，數(shù)據(jù)儲存等功能；具有廣泛的擴(kuò)展升級空間。及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)。計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。計）在解密后適用本規(guī)定。等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，

　　

【正文】 率為 10Mbit/S，若傳輸速率下降則傳輸距離增加，最大距離達(dá) 1200m，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電路中只允許山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 有一個發(fā)送器，可以有多個接收器，該標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動器輸出為177。 2～177。 6V，接收器輸入電平可以降低到177。 200mv。 (3)RS485 接口標(biāo)準(zhǔn) 它與 RS422A 標(biāo)準(zhǔn)一樣，也是一種平衡傳輸方式的串行接口標(biāo)準(zhǔn)。在RS422A 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)允許在電路中有多個發(fā)送器，允許一個 發(fā)送器驅(qū)動多個負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備可以是驅(qū)動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器組合單元。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)的共線電路結(jié)構(gòu)是在一對平衡傳輸線的兩端都配置終端電阻，其發(fā)送器、接收器或組合收發(fā)器可掛結(jié)在平衡傳輸線上的任何位置，實現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸中多個驅(qū)動器和接收器共用同一傳輸線的多點(diǎn)應(yīng)用 RS485 標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)有 : l)由于 RS485 標(biāo)準(zhǔn)采用差動發(fā)送 /接收，所以共模抑制比高，抗干擾能力強(qiáng)。 2)傳輸速率商，它允許的最大傳輸速率可達(dá) 10MbPs (傳送 15m)，傳輸信號的擺幅小于 200mv。 3)傳送距離遠(yuǎn)，采用雙絞線，在不用調(diào)制解調(diào)器的情況下，當(dāng)傳遞速率為 100KbPs，可傳送的距離為 ，若傳輸速率下降，則傳送距離可以更遠(yuǎn)。 4)能實現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的通信， RS485 允許平衡電纜上連接 32 個發(fā)送器 /接收器對。 (4) 2OmA 電流環(huán)路 串 行接口 該串行接口由發(fā)送正、發(fā)送負(fù)、接收正、接收負(fù)四根線組成一個輸入電流回路。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，根據(jù)數(shù)據(jù)的邏輯 0，使回路有規(guī)律的形成通斷狀態(tài)。該通訊接口的最大優(yōu)點(diǎn)是低阻傳輸線對電氣噪聲不敏感，而且易于實現(xiàn)光電隔離。 (5) I2C總線接口 I2C總線是一種串 行的數(shù)據(jù)總線，掛在總線上的各集成電路模塊通過一山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 條串行的數(shù)據(jù)線 (SDA)和一條串行的時鐘線 (SCL)，按一定的通信協(xié)議進(jìn)行尋址和信息傳送。 I2C 總線具有多重主控的能力，這意味著可以有多個具有作為主控器能力的芯片去控制占用總線。掛接在總線上的集成電路模塊可根據(jù)其不同的工作狀態(tài)，分為主控發(fā)送器、主控接收器、被控 (從 )發(fā)送器、被控(從 )接收器?？偩€上數(shù)據(jù)傳送的最高速率為 400kbPs。連接到總線上的器件數(shù)量以每根線不超過 400pF 總線電容為限。 在本 設(shè)計 的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中，考慮到系統(tǒng)的通信距離、通信速率以及抗干擾能力 等要求，確定抄表系統(tǒng)的通信方式采集具有“平衡差動式”傳輸特性的 RS 485 串行接口。 PC機(jī)與一臺采集器構(gòu)成一主一從的通信結(jié)構(gòu)， PC機(jī)作為主機(jī)可與采集器通信，采集器作為從機(jī)，而且什么時候通信以及 做 什么事情完全由 PC機(jī)來控制。主從之間采用 半 雙工方式通信。 其結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 通信 結(jié)構(gòu)圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 7 熱量表監(jiān)測系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計 軟件部分功能分析 按照系統(tǒng)設(shè)計要求，智能熱量表監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分主要將實現(xiàn)以下幾個功能 : （ 1）實時顯示接收到的數(shù)據(jù)； （ 2）采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)完成對各監(jiān)控參數(shù)的存儲管理； （ 3）通過訪問數(shù)據(jù)庫，提供對歷史數(shù)據(jù)曲線的查詢； （ 4）通過訪問數(shù)據(jù)庫，提供對監(jiān)控參數(shù)歷史數(shù)據(jù)的報表顯示和打印。 軟件構(gòu)成 程序根據(jù)軟件要實現(xiàn)的功能，實行模塊化設(shè)計。如圖 所示。其中數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、歷史曲線模塊分別代表一個子循環(huán)。當(dāng)工作人員進(jìn)入主系統(tǒng)后，軟件將并行執(zhí)行各個子循環(huán)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 圖 系統(tǒng)軟件構(gòu)成 這是因為 LabVIEW 是一種數(shù)據(jù)流驅(qū)動的可實現(xiàn)多線程的編程語言，因此，它支持多循環(huán)并行執(zhí)行，這是 LabVIEW 的一 個優(yōu)勢。 各模塊介紹 本設(shè)計一共有四個模塊，設(shè)計中使用選項卡控件將儀器各測量面板有機(jī)地整合在一起，通過選定選項卡上端的選項選擇器來切換各測量面板。有效地節(jié)省了空間，又方便了操作人員的查看。選項卡控件前后面板如圖 所示。 圖 選項卡前后面板 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊是將采集器中存儲的數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)轿飿I(yè)管理中心PC 機(jī)中，本設(shè)計為了更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)演示，利用 LabVIEW 中能產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的控件（如圖所示）作為三個數(shù)據(jù)（入水溫度，出水溫度，累積熱量）的數(shù)據(jù)源， 并利用可獲取系統(tǒng)當(dāng)前時間的控件獲取時間，利用 for 循環(huán)和 while循環(huán)嵌套來循環(huán)采集數(shù)據(jù)。 程序框圖中利用條件結(jié)構(gòu)和一個布爾開關(guān)來控制數(shù)據(jù)采集的開始和停止，數(shù)據(jù)采集模塊也可獨(dú)立作為一個 VI，先數(shù)據(jù)采集后再進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，可以更清晰地勘出數(shù)據(jù)庫 Access 與 LabVIEW 的連接情況。 Access 中各個表的采集情況也可直觀的看出來。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 程序流程圖如圖 所示： 圖 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲模塊程序流程圖 數(shù)據(jù)存儲模塊 為便于工作人員對各類數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行綜合分析和歷史查詢，要將循環(huán)采集到的數(shù)據(jù)作定時存儲。由于數(shù)據(jù)量較大，且類別繁雜，故采用 Access數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理。 (1)數(shù)據(jù)庫的訪問方法 LabVIEW 本身不具備數(shù)據(jù)庫訪問接口，訪問數(shù)據(jù)庫要采取以下幾種方法解決 : 1）用 NI 公司的附加工具包 LabVIEW SQL Toolkit 進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問。但是這種工具包比較昂貴，對于很多 LabVIEW 用戶來講，這個價格是不可能承受的； 2）利用其它語言如 Visual C++編寫 DLL程序訪問數(shù)據(jù)庫，再利用 LabVIEW山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 所帶的 DLL 接口訪問該程序，這樣可以實現(xiàn)間接訪問數(shù)據(jù)庫。但這樣工作量太大； 3）利用 LabVIEW 的 ActiveX 功能，調(diào)用 Microsoft ADO 控件，利用 SQL語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問。利用這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問需要用戶對 Microsoft ADO 控件以及 SQL 語言有較深的了解，并且需要從底層進(jìn)行復(fù)雜的編程才能實現(xiàn)。這對于大多數(shù)用戶來講，也是不現(xiàn)實的； 4）利用 LabV1EW 用戶自己設(shè)計開發(fā)的免費(fèi) LabVIEW 數(shù)據(jù)庫訪問工具LabSQL。 LabSQL 利用 Microsoft ADO 以及 SQL 語言來完成對數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜的底層 ADO 及 SQL 操作封裝成一系列的 LabSQL VIs，并支持 windows操作系統(tǒng)中任何基于 OBDC 的數(shù)據(jù)庫，包括 Access、 SQL server、 Oracle、Pervasive、 Sybase 等，簡單易用經(jīng)濟(jì)。因此設(shè)計采用 LabSQL 對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。它通過 Microsoft ADO 控件和 SQL 結(jié)合來完成數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜的底層 ADO 及 SQL 操作封裝成一系列的 LabSQL VIs，使用時只需在程序中調(diào)用這些 VI，就可以完成對數(shù)據(jù)庫的管理操作。 (2) Microsoft ADO 簡介及 SQL 簡介 ActiveX 數(shù)據(jù)對象 ADO(Microsoft ActiveX Data Object)是微軟最新的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，可以編寫通過 OLEDB 提供的、對在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和操作的應(yīng)用程序。 OLEDB 是一個底層的數(shù) 據(jù)庫訪問接口，通過它可以訪問各種數(shù)據(jù)源，包括傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，以及電子郵件系統(tǒng)和自定義的商業(yè)對象。 ADO 為用戶提供了一個 OLEDB 的 Automation 封裝接口，不同的數(shù)據(jù)源都要求有它們自己的 OLEDB 提供者。 SQL 作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的一種通用的結(jié)構(gòu)化查詢語言，它的主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，進(jìn)行溝通。 SQL 語句可以用來執(zhí)行各種各樣的操做，例如更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)等。目前絕大多數(shù)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如 Oracle，Sybase， Microsoft SQL Server， Access 等都采用了 SQL 語言標(biāo)準(zhǔn)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 (3)數(shù)據(jù)庫訪問工具包 LabSQL 簡介 LabSQL 是一個免費(fèi)的、多數(shù)據(jù)庫的、跨平臺的 LabVIEW 數(shù)據(jù)庫訪問工具包，由美國 Premkc Development公司的 Chris Roth和 Jeffrey以及 Travis設(shè)計開發(fā)，它支持 windows 操作系統(tǒng)中的任何基于 ODBC 的數(shù)據(jù)庫，通過 Microsoft ADO 控件和 SQL 語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜的底層 ADO 以及SQL 語一言操作封裝成一系列的 LabSQL VIs 模塊，便于軟件模塊化的設(shè)計。通過 LabSQL 幾乎可以訪問任何類型的數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行各種查詢，對記錄進(jìn)行各種操作 。易于理解，操作簡單，不熟悉 SQL 語一言的用戶很容易使用，簡單的編程后就可以在 LabVIEW 中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問。 (4) LabSQL 將 LabSQL 壓縮文件解壓到 LabVIEW 的安裝目錄中的 中新建的LabSQL 文件夾里面。 然后 運(yùn)行 LabVIEW 時，函數(shù)選板中的用戶庫將自動加載LabSQL， 如 圖 所示 。 LabVIEW函數(shù)選板中的 LabSQL VIs (5)LabSQL VIs 分類 LabSQL VIs 按照功能可分為 4類 :Record Set VIs， Connection VIs， Command VIs 和 Top Level VIs。 1) Record Set VIs 用于對數(shù)據(jù)庫中的記錄進(jìn)行各種操作，例如創(chuàng)建或山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 刪除一條記錄，對記錄中的某一條目進(jìn)行讀或?qū)懙?。 2)Connection VIs 的功能是管理 LabVIEW 與數(shù)據(jù)庫之間的連接 。 3) Command VIs 的功能是完成一系列的基本 ADO 操作，例如創(chuàng)建或刪除一個 Command，對數(shù)據(jù)庫中的某一個參數(shù)進(jìn)行讀或?qū)懙?。 4) Top Level VIs屬于頂層的 LabSQL 應(yīng)用，是對前三類 LabSQL VIs 某些功能的封裝 ，例如 SQL Execute VIs 可用于直接執(zhí)行 SQL 命令。 (6)LabSQL 配置 LabSQL 與數(shù)據(jù)庫之間是通過 ODBC 連接，用戶需要在 ODBC 中指定數(shù)據(jù)源名稱和驅(qū)動程序。因此，在使用 LabSQL 之前，首先需要在 windows 操作系統(tǒng)中的 ODBC 數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建一個 DSN(data source name，數(shù)據(jù)源名 )。 LabSQL與數(shù)據(jù)庫之間的連接就是建立在 DSN 基礎(chǔ)之上的，其連接流程圖如圖 所示。 (7)數(shù)據(jù)存儲程序?qū)崿F(xiàn) 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲操作將按圖 。下面對采集到 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 LabVIEW與數(shù)據(jù)庫連接框圖 的數(shù)據(jù)的存儲做出介紹。 1）在控制面板的 ODBC 數(shù)據(jù)源管理器中，建立名為“ myDB”的系統(tǒng) DSN數(shù)據(jù)源，并在該數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建同名 Access 數(shù)據(jù)庫； 2） 圖 中 ，在程序框圖中通過 ADO connection 創(chuàng)建一個 Connection 對象，用 Connection 建立與數(shù)據(jù)庫的連接，在“ connection string”端寫入“ DSN=myDB”選擇數(shù)據(jù)庫； 3）通過 ADO SQL 給數(shù)據(jù)庫添加記錄，這里要用 SQL 語句完成此項功能， SQL 語句的編寫成為關(guān)鍵。程序采用“格式化寫入字符串 .vi”編寫標(biāo)準(zhǔn)的 SQL 記錄添加語句，它將“當(dāng)前時間值”和采集的數(shù)據(jù)同時寫到 SQL語句 — INSERT INTO myDB (日期 ,時間 ,入水溫度 ,出水溫度 ,累積熱量 )VALUES(39。%s39。,39。%s39。,39。%s39。,39。%s39。,39。%s39。)之中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄的添加。而由于需要 64 戶的數(shù)據(jù)信息，用戶名不是常量，所以在編寫標(biāo)準(zhǔn)的 SQL記錄添加語句時用到了“連接字符串 .vi”，將字符串連接起來，這種方法在其他 SQL 語句的 LabVIEW 編寫中也同樣值得借鑒。在這個程序流程中，while 起定時循環(huán)的作用；而 for 循環(huán)是用來循環(huán)采集數(shù)據(jù)的，其中用到了移位寄存器，它是 在循環(huán)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常用到一種數(shù)據(jù)處理方式，即把第 i次循環(huán)執(zhí)行的結(jié)果作為第 i＋ 1次循環(huán)的輸入，在循環(huán)結(jié)構(gòu)框左側(cè)或右側(cè)邊框單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“添加移位寄存器”，添加移位寄存器，如圖 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 42 LabVIEW中添加移位寄存器 圖 數(shù)據(jù)庫操作基本流程 4）最后通過 ADO connection 和 ADO connection 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 43 關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接。程序設(shè)置為每隔 2s添加一條數(shù)據(jù)記錄。 數(shù)據(jù)查詢模塊 數(shù)據(jù)查詢是工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的依據(jù)。它與數(shù)據(jù)存儲一樣，都是建立在 LabSQL 對 Access 數(shù)據(jù)庫訪問的基礎(chǔ)之上，同時依然遵循圖 的數(shù)據(jù)庫操作基本流程，區(qū)別僅在于對記錄集的數(shù)據(jù)操作不同，其具體步驟如 下 : （ 1）如圖 所示，在程序框圖中通過 ADO Connection Create，vi 創(chuàng)建一個 Connection 對象，用 ADO connection 建立與數(shù)據(jù)