摘要

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，數據采集在生產(chǎn)生活中具有非常重要的實(shí)際意義，它連接了計算機與外部物理世界，被廣泛的應用在各個(gè)領(lǐng)域。對于一個(gè)現場(chǎng)來(lái)說(shuō)，數據的采集、轉換和處理在整個(gè)系統控制中占有至關(guān)重要的地位，然而在實(shí)際現場(chǎng)的數據采集中，如何解決這些問(wèn)題是系統控制的關(guān)鍵所在，各種類(lèi)型信號采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲會(huì )增加采集的難度。因此，如何能夠在現場(chǎng)有效采集到所需數據并且設計出適當的數據庫對采集到的海量數據進(jìn)行存儲和查詢(xún)及后期處理是很重要的課題。本課題設計的系統是將模擬電壓信號轉換為數字信號數據，并被使用 VB 開(kāi)發(fā)的查詢(xún)系統所查詢(xún)。

　　VB 在眾多的軟件開(kāi)發(fā)工具中，具有可視化的程序設計特色，特別是開(kāi)發(fā)數據庫應用系統時(shí)具備著(zhù)簡(jiǎn)單、易學(xué)、數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)靈活多樣等特點(diǎn)，受到廣泛應用。對于本課題基于客戶(hù)/服務(wù)器端數據庫應用程序的應用而言，VB 是本課題所采用的開(kāi)發(fā)環(huán)境首選。

　　結合現場(chǎng)數據采集的關(guān)鍵點(diǎn)，本課題基于 VB 環(huán)境數據采集的提出一種數據采集的有效方案：結合動(dòng)態(tài)鏈接庫 DLL(Dynamic Link Library)實(shí)現在現場(chǎng)的數據采集。這種方案利用了 DLL 的應用程序共享代碼和資源的特點(diǎn)，能將 DLL 與用戶(hù)程序分開(kāi)，用戶(hù)可以更具需要更新 DLL 而不用頻繁改動(dòng)集成好的可執行的.exe 程序。

　　關(guān)鍵詞：數據采集，動(dòng)態(tài)鏈接庫，數據庫接口

ABSTRACT

　　As the development of the computer technology, data acquisition has great meanings in manufacturing industry and living. Data acquisition connects artificial intelligence with external physical world, it has been widely used in various fields. In every field, data acquisition, conversion and procession play an important role in the controls of a whole system. But In the actual field data collection, how to solve data acquisition, conversion and procession is the key of a control system, because of how to handle the data are differents between different signals. When sampling the data, the noise signal will Increase the difficulty of the real signal acquisition. So how to get the needed data in the field and store it in a rational data base for the query and handle in the future is becoming an important issue.

　　In this paper, using VB as the development environment, because VB is an visual program which will ease the difficult in design the database.Combining the characteristics of field data collection, this paper presents an efficient program of data collection, which using the Dynamic Link Library to achieve data acquisition. By using the characteristic of sharing the resource and code of DLL, user can design *.exe files without change the code frequently.application code and resource sharing features, can separate DLL and the user program, the user can be more frequent need to update the DLL without having to change a good integrated executable. Exe programs.

　　Keywords： Data Collection ,DLL,Datebase API

　　當今，數據采集技術(shù)應用范圍非常的廣闊。通常采集的數據包括多種物理量，比如高度、壓力、硬度、溫度等，這些數據可以是模擬量，或者是數字量。數據采集通常是選擇采樣點(diǎn)采樣的方式進(jìn)行的，按照采樣周期對所設定的采樣點(diǎn)數據進(jìn)行重復數據采集。在這些采樣點(diǎn)所采集到的數據往往一般是瞬時(shí)值，不過(guò)也可以是特征值。無(wú)論是模擬數據值，還是數字數據值，只要是準確的數據測量都是數據采集的基礎。

　　通常在計算機設計領(lǐng)域中，圖形或圖像的數字化過(guò)程也可定義為數據采集，而此時(shí)被采集的是幾何量（或包括物理量，如灰度）數據等。在工業(yè)測量控制領(lǐng)域，需要獲取大量的實(shí)時(shí)現場(chǎng)參數，由于環(huán)境惡劣復雜多變，數據采集系統多為工控機來(lái)完成，但工控機體積功耗大，安裝不方便。嵌入式處理器的高速發(fā)展有效地彌補了工控機的不足，尤其是 ARM 處理器。

　　然而，對于一個(gè)現場(chǎng)來(lái)說(shuō)，數據的采集、轉換和處理在整個(gè)工業(yè)控制中占有很大的比重，如何解決這些問(wèn)題是工業(yè)控制的關(guān)鍵所在。現場(chǎng)的數據較特殊性，一般具有多任務(wù)、多干擾源、強實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，在軟件中需著(zhù)重解決這些問(wèn)題。

　　Visual Basic(簡(jiǎn)稱(chēng) VB)是設計 Windows 應用程序強有力的開(kāi)發(fā)工具，它易學(xué)好用，具有豐富的控件以及強大的多任務(wù)處理功能。相對于以 C 或 C++語(yǔ)言為基礎的等傳統開(kāi)發(fā)軟件來(lái)說(shuō)，采用 VB 來(lái)處理現場(chǎng)數據比較簡(jiǎn)單方便。雖有這些優(yōu)點(diǎn)但在工業(yè)控制中單純使用 VB 來(lái)實(shí)現數據采集還是有些不夠直接。本文給出了基于 VB 環(huán)境數據采集的一種可行方案:結合動(dòng)態(tài)鏈接庫 DLL(Dynamic Link Library)實(shí)現在現場(chǎng)的數據采集。DLL 是 Microsoft Windows 環(huán)境下一種可執行文件，編程人員可利用這類(lèi)文件實(shí)現應用程序共享代碼和資源，其優(yōu)點(diǎn)是:DLL 與用戶(hù)程序分開(kāi)，用戶(hù)可以更具需要更新 DLL 而不用頻繁改動(dòng)集成好的可執行的.exe 程序[1]。

　　當前，隨著(zhù)數據采集被廣泛應用于互聯(lián)網(wǎng)和分布式領(lǐng)域，數據采集領(lǐng)域的形勢也隨之發(fā)生了巨大變化。利用串行、無(wú)線(xiàn)通信或紅外通信方式，實(shí)現對移動(dòng)數據采集器的應用軟件升級，通過(guò)制訂上位機(PC)與移動(dòng)數據采集器的通信協(xié)議，實(shí)現兩者之間阻塞式通信交互過(guò)程。在工業(yè)、工程、生產(chǎn)車(chē)間等部門(mén)，尤其是在對信息實(shí)時(shí)性能要求較高或者惡劣的數據采集環(huán)境中更突出其應用的必要性。例如：

　　在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中，常常利用 PC 或工控機對各種數據進(jìn)行采集。現在常用的采集方式是通過(guò)數據采集板卡，常用的有 A/D 卡以及 422、485 等總線(xiàn)板卡。衛星數據采集系統是利用航天遙測、遙控、遙監等技術(shù)，對航天器遠地點(diǎn)進(jìn)行各種監測，并根據需求進(jìn)行自動(dòng)采集，經(jīng)過(guò)衛星傳輸到數據中心處理后，送給用戶(hù)使用的應用系統。

　　數據采集的在多個(gè)領(lǐng)域有著(zhù)十分重要的應用。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。而且總線(xiàn)兼容型數據采集器的數量不斷增大。同時(shí)，與計算機相兼容的數據采集系統的數量也在增加。大型數據采集儀器和先進(jìn)設備已經(jīng)完備，從而將數據采集領(lǐng)域帶入了一個(gè)全新的時(shí)代[2]。

　　現場(chǎng)數據采集模塊運行關(guān)鍵技術(shù)是現場(chǎng)實(shí)時(shí)的溫度信號通過(guò)熱電偶傳感器送到模擬輸入信號調理模塊中，此時(shí)將溫度(mV)信號調理為標準電壓信號(0.5V)，再通過(guò)模擬/數字轉換卡轉換為計算機能夠處理的數字信號，而后通過(guò) RS485 總線(xiàn)將采集到的數字信號傳送到計算機中下一步的數據庫處理。

　　VB 具有硬件平臺需求不高，支持 Client/Server 體系結構開(kāi)發(fā)[3]。Visualbasic發(fā)展至今，憑借著(zhù)其面向對象、可視化的一些列程序設計特色，開(kāi)發(fā)數據庫應用系統的簡(jiǎn)單、易學(xué)等特點(diǎn)，受到許多程序員的歡迎。VB 的數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)是數據庫應用開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵環(huán)節，而 VB 提供給了程序開(kāi)發(fā)人員靈活多樣的數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，例如：ODBC、OLEDB、DAO、ADO 等，由于上述的這些技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以在實(shí)際開(kāi)發(fā)應用的時(shí)候，必然涉及到選擇適當技術(shù)的問(wèn)題。此外，在確定訪(fǎng)問(wèn)數據庫具體應該采用哪種技術(shù)的選擇也并不容易，通常要考慮：數據源的類(lèi)型、訪(fǎng)問(wèn)速度要求、功能與代碼比、是否要進(jìn)行底層控制等等因素的制約。在設計數據庫應用系統時(shí)，面對各種紛亂復雜的技術(shù)，往往難于做出最好的選擇。

　　本文介紹了 VB 支持的 ODBC、DAO、OLEDB 和 ADO 等幾種數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)的特點(diǎn)。主要講述了 VB 程序開(kāi)發(fā)時(shí)最常用的三種數據訪(fǎng)問(wèn)接口的對象模型及其原理特性，然后結出它們各自適用場(chǎng)合來(lái)分析各種數據訪(fǎng)問(wèn)接口的對象模型的利弊，然后選擇最佳的訪(fǎng)問(wèn)接口作為本系統應用的技術(shù)手段。

　　本文首先研究的工作是數據采集系統前端的硬件電壓模擬信號采集到轉化為數字信號的過(guò)程。即傳感器對設備的電壓信號進(jìn)行采樣、保持，并經(jīng)多路采集通道，進(jìn)入 A/D 轉換器變成數字信號。然后將該信號送到 FIFO 中。ARM 嵌入式核心開(kāi)發(fā)板是整個(gè)系統硬件部分的核心，采集通道的切換、A/D 轉換器的啟動(dòng)和停止、轉換后的數據在 FIFO 中的存放、中斷請求以通知的產(chǎn)生以及 ARM 讀取存放在 FIFO 中的數據等等控制過(guò)程都是 ARM 嵌入式核心開(kāi)發(fā)板來(lái)實(shí)現的。而由 ARM核心板讀出來(lái)的數據，通過(guò)以太網(wǎng)接口或者 RS232 發(fā)送給后端的數據庫系統處理。

　　本文接著(zhù)研究的是動(dòng)態(tài)鏈接庫。動(dòng)態(tài)鏈接是相對于靜態(tài)鏈接而言的，是一個(gè)可以被其它應用程序共享的程序模塊。利用了 DLL 的應用程序共享代碼和資源的特點(diǎn)，將前期轉化來(lái)的數字信號與數據庫共享。

　　最后，本文對 VB 的 ODBC、DAO、OLEDB 和 ADO 等幾種數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)的介紹和對數據采集系統需求加以分析，同時(shí)對真個(gè)系統進(jìn)行設計，開(kāi)發(fā)出基于VB 的工業(yè)數據采集及其數據庫查詢(xún)系統，并對該平臺中的部分功能進(jìn)行了適當的測試，獲得了一定的數據結果。

 電壓數據采集及查詢(xún)系統開(kāi)發(fā)：

用戶(hù)程序主界面

打開(kāi)設備

開(kāi)始接收數據

數據接收完畢

數據列表顯示

數據曲線(xiàn)圖顯示

目 錄

　　第一章 緒論
　　　　1.1 課題背景和意義
　　　　1.2 需要的關(guān)鍵技術(shù)
　　　　1.3 論文的主要研究工作
　　　　1.4 內容組織結構
　　第二章 開(kāi)發(fā)技術(shù)基礎
　　　　2.1 數據采集介紹
　　　　2.2 數據采集技術(shù)
　　　　　　2.2.1 數據采集應用的原理
　　　　　　2.2.2 數據采集硬件系統方案
　　　　2.3 VB 開(kāi)發(fā)技術(shù)
　　　　　　2.3.1 VB 軟件介紹
　　　　　　2.3.2 VB 的技術(shù)特點(diǎn)
　　　　2.4 系統實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)
　　　　　　2.4.1 動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）
　　　　　　2.4.2 動(dòng)態(tài)連接庫(DLL)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
　　　　　　2.4.3 開(kāi)放式數據連接（ODBC）技術(shù)
　　　　　　2.4.4 對象的鏈接與嵌入（OLE）技術(shù)
　　　　　　2.4.5 數據訪(fǎng)問(wèn)對象（DAO）等技術(shù)
　　　　2.5 數據庫開(kāi)發(fā)技術(shù)
　　　　　　2.5.1 數據庫的基本結構
　　　　　　2.5.2 數據庫技術(shù)的主要特點(diǎn)
　　　　　　2.5.3 數據庫的結構種類(lèi)
　　　　　　2.5.4 數據庫的數據庫模式
　　　　2.6 結構化查詢(xún)語(yǔ)言（SQL
　　　　2.7 本章小結
　　第三章 系統需求與設計
　　　　3.1 功能需求
　　　　　　3.1.1 系統架構需求
　　　　　　3.1.2 基本功能的需求
　　　　3.2 性能需求
　　　　　　3.2.1 系統的安全需求
　　　　　　3.2.2 系統的性能需求
　　　　3.3 VB 實(shí)現現場(chǎng)數據采集設計
　　　　　　3.3.1 ARM 系統介紹
　　　　　　3.3.2 現場(chǎng)數據采集
　　　　3.4 系統整體設計
　　　　　　3.4.1 通信的幀設計
　　　　　　3.4.2 數據采集系統的設計
　　　　　　3.4.3 數據庫查詢(xún)系統的設計
　　　　3.5 利用 VB 調用動(dòng)態(tài)鏈接庫設計
　　　　3.6 VB 與數據庫的接口設計
　　　　3.7 數據庫生成
　　　　3.8 本章小結
　　第四章 數據采集和數據庫查詢(xún)系統的實(shí)現
　　　　4.1 現場(chǎng)數據采集的實(shí)現
　　　　4.2 建立 DLL 模塊定義文件的實(shí)現
　　　　4.3 動(dòng)態(tài)鏈接庫的調用
　　　　4.4 應用程序方法
　　　　　　4.4.1 儀表及其數據通信協(xié)議
　　　　　　4.4.2 部分參數的技術(shù)說(shuō)明
　　　　　　4.4.3 源程序代碼
　　　　4.5 基于 VB 實(shí)現對數據庫的查詢(xún)
　　　　　　4.5.1 數據庫文件
　　　　　　4.5.2 ADODC 與數據庫文件的關(guān)系
　　　　　　4.5.3 用 VB6.0 創(chuàng )建查詢(xún)窗體
　　　　4.6 程序實(shí)現
　　　　　　4.6.1 顯示窗體設置源程序
　　　　　　4.6.2 數據通訊部分的設計
　　　　　　4.6.3 自定義動(dòng)態(tài)連接庫(DLL)的建立和調用
　　　　4.7 本章小結
　　第五章 系統測試
　　　　5.1 數據接收測試
　　　　5.2 數據輸出及顯示
　　　　5.3 本章小結
　　第六章 結論
　　致 謝
　　參考文獻

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