THC温湿度测控系统---系统分析与设计

一、      项目背景

THC-Ⅱ型温湿度测控仪是一个面向不同类型用户，可单独使用也可可多台组成网络，具有测量、记录、控制功能的温、湿度测控设备。它以单片微机为核心，通过对温湿度传感器信号的计算处理，来实时测量、显示、记录、控制温湿度的。可广泛用于办公室、档案馆、图书馆、机房、仓库等需要温湿度测控的场所。本产品通过了山东省科委的技术鉴定，获得了国家档案局科技进步三等奖，并被国家档案局选为全国推荐使用产品。产品型号分为两种：自带打印机型和不带打印机型。

为了提高自动化程度，实现机算机统一信息化管理，使管理人员足不出户就能灵活控制远程设备，要求设计软件实现以下目标：

Ø         实现远程实时监测温湿数据，并支持多台设备联网。

Ø         每日四次自动测量、记录、存贮温湿度数据。

Ø         计算机可查询温湿度数据，对每月及每年的数据汇总、分析、打印。

Ø         可设置参数阈值自动控制除湿机、空调或者加湿机等设备。

Ø         设备超出规定温湿度范围时，自动发出警告。

二、      需求分析

本系统作为计算机监控系统，主要分为两部分：一部分为下位机与计算机之间的通信问题;一部分为计算机在接收到下位机的数据的处理问题;现划分如下几个模块:

a)         上位机与下位机通信的模块;

b)        上位机数据显示模块

c)        报表打印模块

d)        自动监控并发出警告模块;

由于通信问题设及到多线程及其同步问题,串口通信问题,并结合人员技能资源状况,选用Microsoft Visual C++ 6.0作为开发工具.

三、系统功能实现

1.         上位机与下位机通信模块

上位机与下位机采用RS485接口,上位机(计算机)与下位单片机采用串口通信。RS-485最多可以支持32个节点，多个结点构成的网络拓扑结构一般采用终端匹配的总线结构，不支持环形或星形网络。由于下位机和上位机通信时都要有一个协议,所以我们把对协议的解析处理与串口通信放在一个模块中,以供其他模块调用.

   关于串口通信实现方式选择的取舍:

以VC++为例比较如下:

由于需求中要求上位机能够实时对多台设备进行状态监测,同时还要处理用户操作,并提供数据下载,任务比较复杂,要求较高,我们选择以多线程方式实现串口通信.

在VC中我们采用进程内组件的方式来实现.将所有与通信相关的API和与协议解析有关的API集成到一个进程内组件(VCCode.dll)中.

2.         上位机数据显示模块(用户界面设计)

整个用户界面采用MDI形式来设计如下:

用户可以查看联网内的任一台设备的状态,并可以对其进行参数设定.下图是设置界面:

由于设备内有存储器,可以存储一定量的数据,所以可以通过软件下载到数据库中:

主要功能及界面的实现方法:

实时显示数据模块采用一个后台线程从下位机提取数据.具体方式如下:

 

显示界面

后台读线程(ReadDataThread)

进程内组件VCCode.dll

 

 

 

数码管显示界面实现:通过扩展CStatic静态控件来实现,不依赖于外部控件;

各种所有风扇状态及人物报警变化分别通过后台线程:FanStateThread、ManSateThread来统一管理业实现。

线程同步采用基于信号量的方式来实现。

以上具体实现代码放在在详细设计中说明。

3.         报表打印模块

对任何一个工程软件来说，打印是不可缺少的一个功能。本系统提供了对下载的温湿数据进行汇总，分析所用的各种报表格式。大体分为四个主要报表：月温湿度曲线表、月温湿度数据表、年温湿度数据分析表一、年温湿度数据分析表二。

图3-1

图3-1为月温湿度曲线表,月中每一天的温湿度分布图,形成曲线图.

图3-2

  图3-2为月温湿度数据表界面;某月中每一天中四个时段:0~5、6~11、12~-17、18~23时四个时段的温湿度平均值。形成如图所示的表格打印出来。

图3-3

图3-3为年度温湿度分析表一。显示每个月中温湿度在各个时段的天数。

图3-4

图3-4为年度温湿度数据分析表二，此表显示每月上中下旬的最高、最低及总平均温湿度。

以上报表由后台数据据库支持自动生成，支持坚打和横打，并且没有打印机的限制，属通用型。数据库采用Microsoft Accesss，考虑到用户是单机环境，并且由数据量和易用性讲，Access数据库已经可以满足一般办公室管理的需求。

其底层技术采用VC++中的DAO方法来实现。并达到了很好的效果。

4.         自动监控并发出警告模块

自动监控的任务由一个后台限程来实现。该线程在规定的时间段内，采样一次数据并进行分析，如果超出要求的范围，就提示用户，提示消息以MSN或者QQ的消息方式友好界面来实现。关于制作方法在本人写的一篇《制作MSN、QQ的消息提示窗口》一文中有详细说明（此文章以被VC知识库收集）。

完成以上四个主要功能模块后，整个应用程序的大体框架就出来了。但是要想实现其全部功能并且形成一个可以运行的商业程序，还有许多工作要做。

在详细设计中，我们将会探讨以下几个问题：

1．串口通信组件的制作。由于Windows2000与win98系统有非常重要的区别，串口通信的实现上也有一些差别，因些就注意这个细微之处。

2．在系统实现上，多次提到多线程，线程可以为应用程序提供非常娄活的处理机制，但是，它同时也会带来其他一些问题，如线程同步、互斥访问唯一个实例（如串口的句柄）等问题。

3．报表打印中设及到DC环境的一些问题，在VC++如何使用MFC集成的打印功能。

4．用户界面的实现，对些引入一些库如BCGPro6.21实现更好的UI元素。

当然其他还有一些算法不能一一列举。