1、 畢業設計（論文）畢業設計（論文）題題 目：目： 在線溫度監控系統上位機軟件設計在線溫度監控系統上位機軟件設計 學學 院：院：電子信息學院電子信息學院 專業班級：專業班級：*指導教師：指導教師：*職稱：職稱：副教授副教授 學生：學生： *學學 號：號：*I / 49摘 要該項目背景是液壓操動機構試驗狀態在線監測與故障預警研究。對斷路器終端溫度進行實時采集，并將其顯示于上位機上。但由于現場限制，需要通過RS-485 總線傳輸數據，并經由主控板做終端與上位機之間的通信，上位機的功能是對斷路器電的溫度進行實時監測。本文主要工作是利用 C+Builder6.0 軟件編寫斷路器溫度監控系統的人機交互界面

2、，該界面的主要功能有通過 RS-232 串口將數據接收進來，并將該溫度數據顯示在數據表上，還需調用數據表中的數據顯示成曲線。關鍵詞：溫度，RS-232，C+Builder6.0，上位機，監控II / 49ABSTRACTABSTRACTThe background of this project is testing the temperation and hydraulic operation（液壓操動機構 ）testing condition Receiving emperature index is an important index of many working environme

3、nt, therefore, temperature monitoring has been widely used in industrial field. This topic using C+Builder6.0 to build up the temperature monitoring system for circuit breaker operation interface, this software is very easy to use. Whats more,its function is powerful,especially with ones own knack i

4、n interface design, WINDOWS programming, database programming etc.And it cant be compared by some of the other software development tools.The main function of PC is to receive the temperature data collected by the lower control machine through the RS-232 serial port, and displayed in the data sheet.

5、 Also it should be plotted into curves by SimuCurves control.In addition, this system uses C language programming, the past software using assembly language.But assembly language is readability and portability, and high-level language is difficult to realize the direct operation of computer hardware

6、.However C language combines the characteristics of these two kinds of language.It has the characteristic of concise,convenient,flexible,compact. And the target code it generated has high quality and high efficiency.It has become one of the most popular programming languages in the world today.KEYKE

7、Y WORDS:WORDS: temperature, RS-232, C+ Builder6.0，PC, monitor III / 49目 錄第 1 章 緒論 11.1 項目背景 11.2 國外研究發展趨勢 21.3 本課題設計容 2第 2 章 項目分析 42.1 高壓斷路器的發展 42.2 項目研究意義 62.3 項目研究特點 72.4 項目總體技術方案 72.5 擬采集的信號 8第 3 章 上位機設計要求 103.1 軟件環境 103.2 溫度模塊設計目標 143.3 串口模塊設計目標 143.4 數據表設計目標 153.5 輔助功能設計 15第 4 章 系統總體設計 164.1 上位

8、機總體規劃 164.2 串口設計 174.2.1 串口介紹 174.2.2 所用組件介紹 184.2.3 串行通信的實現 214.3 數據表設計 284.4 上位機溫度曲線設計 304.5 輔助功能設計 33第 5 章系統的調試運行 365.1 溫度曲線調試 365.2 輔助功能調試 37IV / 495.3 本章小結 38第 6 章結論與展望 396.1 結論 396.2 展望 39參考文獻 40致 42誠信聲明1 / 49第 1 章 緒 論1.1 項目背景該項目背景是液壓操動機構試驗狀態在線監測與故障預警研究。隨著電力體制改革的深入,在電力市場,電力系統需要進一步提高電力設備的可靠性。保證

9、運行可靠性和維修經濟性成為輸電、發電企業適應市場競爭的迫切需要,用狀態檢修模式取代現有的計劃檢修模式,是電力工業發展的趨勢。根據國家電力公司公布實施火力發電廠實施設備狀態檢修的指導意見的要求,電力公司應根據自身設備的實際與人員、資金情況,選擇一些適合實施狀態檢修的設備, 先在一定圍開展工作。550kV、220kV、110kV 高壓開關、廠地高壓開關都已經被列入實施狀態檢測的疇。實現電氣設備狀態檢修的基礎是對設備的在線狀態監測。在線監測能準確、實時地反映電氣設備的狀況和預測使用壽命,為檢修決策提供依據。電氣設備狀態監測不僅是設備狀態檢修模式的基礎,也符合無人值守變電站目前我國電力部門正在實施的電

10、氣運行管理模式的發展需要。這就要求電力企業逐步形成一套融故障檢修、定期檢修、狀態檢修和主動檢修為一體的、優化的綜合檢修方式,以提高設備的可靠性并降低電力成本。高壓開關液壓操動機構的出力特性和斷路器的負載特性匹配較好、動作快、反應靈敏度高、輸出功大、免運行維護、操作噪音小等優點，成為對操作需求較大的高壓領域的首選配用機構。隨著液壓操動機構應用圍的不斷擴大，液壓傳動與控制系統也越來越復雜，對傳動、控制精度、系統柔性化與系統各項性能要求也越來越高。各種液壓操動機構在裝配到高壓斷路器等電氣設備前必須經過嚴格的出廠試驗。在做出廠試驗時必須對試驗設備的各個狀態進行時實監測，在出現緊急情況前做出故障預警處理

11、。因此，為了提高高壓開關液壓操動機構產品的質量，有必要研制一套液壓操動機構試驗狀態在線監測與故障預警系統。該項目特點是：1) 該系統能夠實時監測試驗設備的運行狀況，隨時調用、在線顯示數據、實時記錄、超限時給出超限報警、有很強的抗干擾性;2 / 492) 提出復雜運行環境中試驗設備狀態控制策略，保證液壓機構可靠運行。該項目的先進性和創新性體現在高效、高可靠性等是當今世界科學技術人員追求的目標，如何能提高液壓操動機構的出廠質量，獲得最佳經濟效益，根據液壓操動機構配用。1.2 國外研究發展趨勢斷路器（大型鍛壓機、大型擠壓機等）是一個國家建立獨立工業體系和強大制造業所必須的大型戰略性裝備。由于大型液壓

12、裝備結構特點和極端強化的工作環境，目前缺乏對其非功能參數實施有效監測的成熟技術，在這一方面，還有很大的發展空間。 中南大學譚建平教授領銜的科研團隊與西南鋁業（集團）XX 公司合作，在國家 863 計劃 “300MN 模鍛水壓機狀態監測與故障診斷研究”和國家科技重大專項“2 萬噸難變形金屬擠壓機”等項目支持下，針對大型液壓裝備結構特點與運行環境，開展了持續的科技攻關，原創了基于機器視覺的大型液壓機活動橫梁姿態監測技術、基于現場總線的數字式立柱應力監測技術、大型擠壓機擠壓中心雙激光遠程多路圖像識別檢測技術等多項具有自主知識產權的大型液壓機狀態監測技術；建立了大型液壓機關鍵構件附加應力、液壓系統異常

13、沖擊與故障預警機理模型，開發了與設備操縱控制系統相融合的大型液壓機狀態監測與故障預警軟硬件系統，全面實現了大型液壓機的狀態監測與故障預警功能，以上研究成果于 2009 年 8 月應用于亞洲最大的 300MN 模鍛水壓機和我國最大噸位 125MN 臥式擠壓機，成功解決了 300MN 模鍛水壓機立柱應力保護、125MN 臥式擠壓機高精度對中擠壓等多個技術難題，有效保障了大型裝備的安全運行和國防軍工重要制品的產品質量。高壓斷路器的操動機構由手動操動機構發展到手動儲能彈簧操動機構、電磁操動機構、氣動操動操動機構、液壓操動機構、彈簧操動機構、液壓彈簧操動機構和永磁操動機構，目前正在向電機操動機構發展，并

14、且發展前景良好。1.3 本課題設計容本課題：在線溫度監控系統上位機軟件設計。項目整體要現在線檢測液壓3 / 49操動機構試驗狀態時的狀態，共分解為三部分，終端溫度數據采集，主節點數據收集與處理，以與上位機交互界面制作，本課題的任務是利用 C+builder 軟件制做上位機界面，主要功能是通過串口將其采集來的溫度數據接收進來，并將其顯示在坐標曲線上。所以我的容主要分為兩大模塊，調試串口和在坐標上顯示出溫度曲線。4 / 49第 2 章 項目分析2.1 高壓斷路器的發展斷路器的操動機構由手動操動機構發展到手動儲能彈簧操動機構、電磁操動機構、氣動操動機構、液壓操動機構、彈簧操動機構、液壓彈簧操動機構和

15、永磁操動機構，目前正在向電機操動機構發展。手動操動機構：靠手力分合閘的操動機構稱為手動操動機構，它在最早的低電壓等級的斷路器上使用過。它的優點是結構簡單，不需要輔助設備和電源，缺點是不可能開斷大電流，不能實現自動重合閘，而且不安全，因此已經被淘汰。手動彈簧操動機構：靠手力分合閘并同時給分閘彈簧儲能，分閘靠彈簧力的操動機構稱為手動彈簧操動機構。這種機構多用于 10kV 柱上斷路器。它的優點是結構較簡單，不需要輔助設備和電源，缺點是不能實現自動重合閘和自動控制。這種機構目前仍然在有些柱上斷路器上使用。電磁操動機構：靠電磁力合閘并同時給分閘彈簧儲能，分閘靠彈簧力的操動機構稱為電磁操動機構。電磁操動機

16、構優點是結構簡單，工作可靠，制造成本較低，缺點是合閘消耗的功率太大（17kW 至 52kW 分閘線圈電流 75235A） 。因此用戶必須配備價格較貴的蓄電池或整流電源裝置，而且結構笨重、耗材多、合閘時間長（0.20.8s） ，只適用于 110kV 與以下的斷路器。電磁操動機構目前仍然在一些多油、少油和真空斷路器上使用，但數量會越來越少直至淘汰。氣動操動機構：氣動操動機構分早期和后期兩種形式。早期的氣動操動機構用于空氣斷路器，分合閘都靠壓縮空氣提供動力，儲壓筒壓力高。機構體積大，噪聲高。這種氣動操動機構已經淘汰。后期的氣動操動機構是改進后的氣動操動機構。分5 / 49閘靠壓縮空氣提供動力。同時給

17、合閘彈簧儲能。合閘靠彈簧提供動力。因此，也稱為氣動彈簧操動機構。氣動彈簧操動機構的優點：以壓縮空氣為動力源，不需要大功率的直流電源。當失去電源時，儲壓罐的壓縮空氣仍然可以操作斷路器。結構較簡單，傳動零件較少，也較為可靠。氣動彈簧操動機構的缺點：空氣壓縮機與系統如果出現故障就會造成機構故障。壓縮空氣系統如果泄露嚴重就會因失壓而造成機構故障。噪聲大。目前，氣動彈簧操動機構仍然在有些 126-500kV 壓氣式 SF6 斷路器上使用。但是隨著自能式高壓 SF6 斷路器的發展，氣動彈簧操動機構將會被淘汰。液壓操動機構液壓操動機構利用液壓油作為動力傳動的介質。用于斷路器的為儲能式的液壓操動機構，它利用儲

18、壓器中預儲的能量，運用差動原理，間接推動操作活塞來實現斷路器的分合閘操作。液壓操動機構的優點：體積小、操作力大、操作平穩、無噪聲而需要控制的能量小。容易實現自動控制和各種保護。液壓操動機構的缺點：如果有泄露就會影響能量輸出而造成斷路器的慢分和慢合。如果氣溫變化大，一是儲壓器中的壓力變化增大；二是引起油的粘度變化而影響斷路器分合速度的變化。加工精度要求高。由于液壓操動機構具有的優點，在相當一段時期在高壓斷路器上廣泛使用。高壓斷路器的不斷發展也促使了液壓操動機構不斷改進。目前，模塊化，高質量，無泄漏的新型的液壓操動機構仍然受到用戶歡迎。液壓彈簧操動機構：液壓彈簧操動機構是在液壓操動機構基礎上發展起

19、來的。最大的改進是用蝶簧儲能取代氨氣儲壓筒儲能，這就避免了泄漏和溫度變化造成的故障，且大大減少了機構體積，簡化了結構。新型液壓彈簧操動機構完全模塊化，采用集裝板塊結構（如 ABB 公司的 HMB 型） 。操動機構的主要元件按功能分為五大模塊：充能模塊、儲能模塊、工作模塊、控制模塊和監測模塊。結構緊湊，基本上無管道連接，大大減少了泄露，且檢修方便。6 / 49由于液壓彈簧操動機構集液壓和彈簧操動機構的優點，操作平穩，性能較為可靠，因此在高壓 SF6 斷路器上使用圍逐漸擴大。但是由于該機構蝶簧的材料和工藝要求較高，液壓元件精度要求也高，制造難度較大，成本較高，也有繼續研究和改進的必要。如果要將該機

20、構用于自能式高壓 SF6 斷路器上的話，對多次打壓后由于油溫升高，油的粘度變化而影響斷路器速度變化的現象不可忽視。近現代的科學技術的出現，特別是計算機技術的出現和飛速發展給試驗設備狀態檢測、診斷技術的提供了良好的發展契機，試驗設備狀態檢測技術必定向著集成化、智能化、在線化的方向發展。因此，為提高液壓操動機構的出廠質量，獲得最佳經濟效益，根據液壓操動機構配研制一用不同高壓斷路器的不同特點，種能實現液壓操動機構試驗狀態在線監測系統，并能實現試驗設備狀況超標時自動報警的檢測裝置，對減少液壓操動機構液壓系統故障，保證液壓操動機構正常運行，是十分必要也是非常有用的。在液壓機構監測工作基礎上，建立了液壓操

21、動機構試驗狀態在線監測通用模型?；谏鲜龅脑?，決定對液壓操動機構試驗狀態進行在線監測與故障預警研究工作。 2.2 項目研究意義隨著計算機技術、傳感器技術、信息技術、數字采集與處理技術等的飛速發展與綜合應用，設備狀態監測與故障診斷分析技術在設備管理與維修現代化中越來越占有重要的地位。根據被診斷設備自身的重要性選定相應的監測方法和儀器設備，建立起與設備有關的狀態監測與診斷技術體系，在不影響設備正常運行的情況下，通過各種方法對設備的健康水平進行監視和評估，從而實時了解設備的運行狀態，捕捉故障征兆，并對故障部位、故障嚴重程度與發展趨勢做出判斷，最后確定設備的最佳維修時機，做出針對性的檢修計劃，是提高

22、設備使用效率，獲得最大企業效益，實現企業設備管理現代化的良好途徑。本項目研究液壓操動機構試驗狀態在線監測系統，該系統能實時監測試驗設備的多個狀態。在測量時，現場顯示結果，時實性強、準確性高。當試驗設備狀態值超過系統設定值時，系統發出報警信號，提醒操作人員注意。該系統對高壓、超高壓、特高壓開關液壓操動機構的狀態進行監測；建立液壓操動機7 / 49構試驗狀態監測系統通用模型。通過與早發現系統潛伏的故障隱患，防止重大惡性事故，對于確定液壓設備合理的維修時間，降低維修費用，達到主動預防性維護，使機械系統達到最佳性能和最大可靠性，提高經濟效益，將具有非常重要的意義。2.3 項目研究特點高效、高可靠性等是

23、當今世界科學技術人員追求的目標，如何能提高液壓操動機構的出廠質量，獲得最佳經濟效益，根據液壓操動機構配用不同高壓斷路器的不同特點，研制一種能實現液壓操動機構試驗狀態在線監測系統，并能實現試驗設備狀況超標時自動報警的檢測裝置，對減少液壓操動機構液壓系統故障，保證液壓操動機構正常運行，是十分必要也是非常有用的。在液壓機構監測工作基礎上，建立了液壓操動機構試驗狀態在線監測通用模型。基于上述的原因，決定對液壓操動機構試驗狀態進行在線監測與故障預警研究工作。項目特點：1) 該系統能夠實時監測試驗設備的運行狀況，隨時調用、在線顯示數據、實時記錄、超限時給出超限報警、有很強的抗干擾性。2) 提出復雜運行環境

24、中試驗設備狀態控制策略，保證液壓機構可靠運行。2.4 項目總體技術方案系統的總體構想：液壓操動機構試驗狀態在線監測系統平臺應包括硬件平臺、軟件平臺和網絡環境三部分，對軟、硬件與網絡環境應具有較強的適應能力;系統的結構大小可根據需求靈活調整、擴充;可接入各種用途的工作站，接入的工作站的數目應基本不受限制。對硬件系統的要求：在系統的硬件設計上，要求選用傳輸速度快，抗干擾能力強、性能可靠的產品。設備數量應考慮系統的擴展性。對軟件系統的要求：系統所采用的應用軟件應符合 WINDOWS 的視窗標準，確保升級方便，系統8 / 49開放性好，應可以任意集成其他廠商提供的軟件模塊，便于功能擴展。應具有良好的人

25、、機交互使用環境，操作、維護簡易、方便。對系統整體性能的要求：1) 適用于 72.5-00kV 的各種類型液壓操動機構試驗狀態的在線監測；2) 系統可采用模塊化設計，以便于安裝、調試、維護，應能保證裝置長期、可靠、穩定運行；3) 用先進的數字信號處理技術，確保采樣精度和采樣密度，具備強大的數據處理能力；4) 有對所有回路(包括監測回路和保護回路)的獨立采樣，既保證正常時的監測精度，又能保證故障時的數據精度；5) 有完善的自檢體系。能同時提供芯片供電電壓異常預警、溫度報警等功能以保證系統安全可靠運行，且裝置本身的故障不影響其它裝置的正常運行；6) 有很強的抗干擾能力。裝置應能保證系統在惡劣的環境

26、中能穩定、可靠運行。與外部的連接在電氣上都經過隔離，保證外部的干擾不影響裝置的正常運行。2.5 擬采集的信號本文的設計目的是實現在線監測液壓操動機構試驗狀態時的狀態，其中既有溫度參量、壓力參量、電壓參量、電流參量，也有力學參量等。液壓操動機構試驗狀態的在線監測涉與到包括傳感器技術、計算機技術、網絡通信技術、電磁兼容技術以與信號的處理技術等諸多方面。現代檢測技術作為傳感測量技術與信息處理技術的結合，為本課題的設計提供了先進的理論基礎?，F場智能采集監測單元為一個單片機監測模塊。斷路器的各種監測信息通過不同傳感器，送入采集監測單元封裝的各調制回路進行預處理后，由高速A/D 采樣后經 CAN 現場總線

27、實現實時高速傳輸，上傳給前臺工控機。如圖 2-1所示。9 / 49圖 2-1 在線監測系統原理圖前工控機作為高層管理設備，通過編程軟件編制的處理控制程序，結合數據庫，完成斷路器監測過程的監視和管理，實現特性參數和相關曲線的計算，顯示，存儲，查詢和打印等功能。串行通信轉換接口，將各采集節點 CAN 總線連接在一起，轉換為 RS-232 接口，實現與前臺處理機的通信。數據庫服務器系統的接受和處理數據采集系統發送的各路信號數據，并將處理后的數據寫入集中診斷特征數據庫和歷史數據庫。以便于完成數據積累、資源共享，實現分散監控。10 / 49第 3 章 上位機設計要求3.1 軟件環境本次畢設用到的軟件是

28、C+builder6.0。Borland C+Builder6.0 基于 C+ 語言的快速應用程序開發（Rapid Application Development，RAD）工具，它是最先進的開發應用程序的組件思想和面向對象的高效語言 C+融合的產物。C+Builder 充分利用了已經發展成熟的 Delphi 的可視化組件庫（Visual Component Library，VCL），吸收了Borland C+ 6.0 這個優秀編譯器的諸多優點。C+Builder 結合了先進的基于組件的程序設計技術，成熟的可視化組件庫和優秀編譯器，調試器。發展到6.0 版本，C+Builder 已經成為一個非常

29、成熟的可視化應用程序開發工具，功能強大而且效率高。C+Builder 的特色：1) C+builder 是高性能的 C+開發工具；2) C+Builder 是基于 C+的，它具有高速的編譯，連接和執行速度。同時，C+Builder 具有雙編譯器引擎，不僅可以編譯 C/C+程序，還能編譯 Object Pascal 語言程序；3) C+Builder 是優秀的可視化應用程序開發工具；4) C+Builder 是一完善的可視化應用程序開發工具，使程序員從繁重的11 / 49代碼編寫中解放出來，使他們能將注意力重點放在程序的設計上，而不是簡單的重復的勞動中。同時，它提供的完全可視的程序界面開發工具，

30、從而使程序員對開發工具的學習周期大大縮短。 5) C+Builder 具有強大的數據庫應用程序開發功能。+Builder 提供了強大的數據庫處理功能，它使的程序員不用寫一行代碼就能開發出功能強大的數據庫應用程序，這些主要依賴于 C+Builder 眾多的數據庫感知控件和底層的BDE 數據庫引擎。C+Builder 除了支持 MicroSoft 的 ADO（Active Data Object）數據庫連接技術，還提供了一種自己開發的成熟的數據庫連接技術BDE（Borland Database Engine）數據庫引擎。 6) C+Builder 具有強大的網絡編程能。C+Builder 具有眾多

31、的 Internet應用程序開發控件，如 WebBroker，CppWebBroswer，WinSocks 等，它們基本含蓋了 Internet 應用的全部功能，利用它們程序員可以方便地建立自己地Internet 應用程序。 執行 C+ Builder 光盤上的安裝文件后，依照安裝向導的指引，一步步做完安裝項目的選擇，便可以成功地將 C+ Builder 安裝到計算機里；要執行C+ Builder，必須選擇開始|程序|Borland C+ Builder5|C+ Builder5命令。界面打開后如圖 3-1 所示。12 / 49 圖 3-1 C+Builder 軟件界面下面對各板進行說明：1)

32、如圖 3-1 中的最上方是菜單與工具欄，用來執行相關的功能；2) Form1 為組件面板：設計系統時所需要的可視化對象與功能性組件的集中擺放處。當設計窗體或是功能時，一定會需要各式各樣的由 Borland 或是其他的第三方廠商所制作的對象，這些被用來設計系統的對象稱為 VCL 組件。通過對這些組件的運作，就可以輕松的設計所需要的窗體或功能。添加多個組建后，組件面板中的組件就會多起來，可以在組件面板中單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇 Properties 命令，在打開的 Palette Properties 對話框中查看 C+ Builder 中可以使用的組件。3) 對象查看器（Object

33、 Inspector）：每個組件被使用到系統設計時，都或多或少需要改變一些特性，這些特性就是組件的屬性，通過對屬性的不同設置，同一個組件在不同的程序中也可能展現不同的外觀。組件屬性通常相當多，一般的常用屬性可以由字面上與該組件的功能得到一些大概的了解，所有的屬性要了解的話就要由在線說明來查看才比較能夠知道。屬性的指定有時只是一個簡單的數值指定，有的則可能引出另一個對話框，讓用戶進行更多的詳細設置。除了一般的屬性設置之外，還有 Events 選項卡，其中是讓用戶選擇所需要執行的事件程序，一般的設計上，直接在此事件名稱右邊雙擊鼠標即可讓 C+ Builder 自動創建事件程序的框架，若程序類似者還

34、可以共用同一個事件程序，相當方便。4) 程序設計區：這個部分是真正寫入程序代碼的地方，不管界面設計的如何，最終總是要在這個地方將系統要執行的步驟寫入。程序代碼的編寫并不是類似一流程圖般從頭寫到尾，從第一個開始，直到最后一個結束；而是針對某一個對象的某一個事件發生時，該對象應該要有什么樣的響應或行為來寫程序代碼。程序代碼的編寫方式完全采用事件驅動的方式，一旦該事件引發后便執行此段預先寫入的程序代碼，當此段代碼執行完畢后，系統就處于閑置狀態。例如一個按鈕被按下了，也許在這個按下的動作的事件里預先編寫了一個啟動聲卡播放一段音樂的程序，當這段程序被執行完畢，除了原本就安排的固定動作外（如定時器的固定循

35、環動作） ，系統便不再執行其他的程序了。設計的樣子13 / 49如圖 3-2 所示。2圖 3-2 程序設計區5) C+ Builder6.0 的環境模式分成 3 種環境模式：設計模式、運行模式與中斷模式，如圖 3-3 所示。 設計模式：設計界面，編寫程序代碼時所處的環境成為設計模式，這很類似于在 S 開發程序時的集成開發環境，設計這想法均是在此環境中先形成。運行模式：當程序開發到一個階段后，就可以進入運行模式測試一下運行的結果，此模式下的結果一般會與編譯成為可執行文件后運行的結果一樣（部分 API 例外） ，C+ Builder 運行模式下所執行的程序代碼是先編譯成可執行文件而后直接以該可執行

36、文件來運行，因此速度較快。中斷模式：此模式則是當設計者在程序中設下斷點，而執行的過程中遇到此行時，程序即在此中止，等待設計者的下一步指令，設計者可以繼續執行、單步執行、跨函數執行或進行斷點前的變量運算。設置斷點最方便的方式就是在程序編譯環境下，光標移至該行程序，然后，按下 F5 鍵，即可使光標所聽的該行成為一個斷點；若該行程序代碼原來為終端所在的位置，則此 F5 鍵的按鍵動作將使得此斷點取消。14 / 49 圖 3-3 C+ Builder 環境模式3.2 溫度模塊設計目標在本多點測溫技術中，下位機采用的是 DS18B20 數字溫度傳感器和 89C51單片機，整個系統硬件簡單、可靠，系統成本低

37、，易于維護。而本文所要做的上位機的功能是實現多點溫度測量的溫度顯示，既要對溫度進行實時采集，也要將其顯示在上位機溫度變化曲線上，以便于觀察溫度變化情況。這一模塊是上位機的最終目的。由于是多點溫度采集，在這一模塊中，我設置了六個節點，為了方便區分是哪個節點的溫度，每個節點的溫度都由不同顏色的曲線來繪圖。并在下面標明哪種顏色代表哪個節點的溫度。3.3 串口模塊設計目標上位機本身并不具備測溫的功能，它只是對采集來的數據進行處理、顯示，因此就需要從下位機處接收到這些數據，也就是說上位機與下位機之間要進行相互通信，本次選用的是串口通信，串口是計算機上一種非常通用的設備通信15 / 49協議。串口同時也是

38、儀器儀表設備通用的通信協議。串口通信是指外設和計算機之間，通過數據信號線、地線、控制線等，按位進行傳輸數據的一種通訊方式。這種通信方式使用的數據較少，在遠距離通信中，可以節約通信成本，串口按位（bit）發送和接收字節，盡管比按字節（byte）發送的并行通信慢，但是由于串口通信是異步的，端口能夠在使用一根線發送數據的同時使用另一根線接收數據。它很簡單，并且能夠實現遠距離通信。串口通訊原理如圖 3-4 所示。 圖 3-4 串行通信原理本設計中，需要在 C+Builder 平臺上，設計串行通訊，并調試成功，以接收主控機發送的溫度、時間、節點信息等數據，從而方便曲線顯示的調用。3.4 數據表設計目標上

39、位機從外設接收數據，這就需要將這些數據進行區分，并有序顯示在數據表里，同時，上位機可從表中調用數據信息并顯示在上位機監控畫面中，進行實時監控。數據到達串口后，將數據處理成（A,B）C*格式,其中 ABC 均為數據，A 代表溫度，B 代表時間，而 C*表示結點。這樣系統就能識別出每組數據中的三個數據都代表什么。3.5 輔助功能設計上位機的功能主要有兩大模塊，但為了上位機整體效果看起來更直觀一些，能讓使用者用起來方便，并且還可以看到一些其它信息，我在設計時加入了一些輔助功能。16 / 49COM 口結點指示燈的設計：在串行通信調試時用到指示燈，在不同狀態時，顯示燈會顯示出不同的顏色，這樣看起來更效

40、果更明顯。各節點指示燈的設計：打開某個結點時，這個結點上的指示燈顏色就會變綠。日期顯示的設計：在界面上放置日期顯示組件，更方便使用者查看日期，這個組件有個下拉菜單，點開下拉菜單，會顯示出日歷的格式，也方便查看以前的日期。波特率的設計：界面上還放職了顯示波特率的模塊，方便使用者清楚串口運行時的通信速度。溫度設置：由于季節不同，高壓斷路器的最適溫度有所不同，而對溫度差值也有一定的圍，該設計能夠在系統上顯示出當下的最適溫度以與溫度差值。執行/ /退出等功能鍵：在系統上放置一個退出按鈕，用于整個系統的退出。第 4 章 系統總體設計4.1 上位機總體規劃在 C+builder6.0 軟件環境中，設計溫度

41、監控系統的上位機主界面，上位機所要實現的主要功能包括：通過主界面可以選擇用哪個端口進行串口通訊，導入采集來的溫度數據，并在二維坐標上顯示設備的溫度 時間曲線等。設計思路：考慮到界面外觀問題，需要用到兩個 Panel 控件，一個的Anchors 屬性設置成左，另一個的 Anchors 屬性設置成右，就會將整個界面分成兩個模塊，一個是曲線顯示模塊，另一個是串口調試模塊，這樣一來，一旦執行程序，則各個模塊就會充滿整個上位機界面，而不會出現所有模塊集中到17 / 49一處的情況。而為了讓上位機界面充滿整個計算機界面，則在 Form1 的FormCreate 中添加如下指令：void _fastcall

42、 TForm1:FormCreate(TObject *Sender)Form1-Position=poScreenCenter; Form1-Height=768; Form1-Width=1366;/*全屏指令*/這樣一來，上位機界面的分辨率與計算機的就一樣了。 （Height 與 Width的數值因個人計算機不同而有所不同，只需將其設置成與所用計算機一樣的分辨率即可）軟件使用方法：運行軟件，打開該界面后，選擇通訊簿旁邊有一個指示燈，指示燈原本為灰色，點擊開始通訊按鈕，若指示燈變為綠色，則說明通訊端口打開，計算機串口可以進行正常通訊，接收下位機采集來的溫度數據，并且，這些數據將會顯示在數據

43、表里點擊結束通訊時，指示燈又會變為紅色。在溫度顯示曲線這一模塊中，只要點擊打開按鈕，系統就會開始繪制曲線，將采集來的溫度數據顯示在溫度時間曲線 Curves 上，并且系統會自動統計出這組數據的溫度差值。當要退出系統時，只需點擊右上角的退出按鈕即可。4.2 串口設計4.2.1 RS-232 概述通信的主要目的是將數據從一端傳送到另一端，實現數據的交換，從人與人之間的對話，計算機與設備之間的數據交換，計算機與計算機之間的數據傳送，乃至于廣播或衛星信號的傳送，全都屬于通信疇。一個完整的通信系統包括發送端、接收端、轉換數據的接口以與傳送數據的實際信道或媒體。隨著個人計算機的迅速發展，個人計算機成為信息

44、傳輸的良好工具，數臺計算機可以連接成一個速度很快的網絡系統?；ハ嘟粨Q數據。傳輸設備與媒體的快速發展，成本的大幅度下降，也使得距離越來越不是問題，因此以計算機為基礎發展出相當多的通信方法。18 / 49常用的串行通信有兩種，并且串行通信端口（Serial Communication Port）在系統控制的疇中一直占據著極其重要的地位，它不僅沒有因為時代的進步而遭淘汰，反而在規格上越來越完善，應用也越來越廣泛?，F在，串行端口（RS-232）是計算機上的標準配置，常用于連接調制解調器來傳輸數據。當然，它的重要性還不止如此。以下將對通信端口進行深入的介紹。RS-232 的通信端口是每臺計算機上的必要配

45、備，通常含有 COM1 與 COM2 兩個端口。一般的計算機將 COM1 以 9 引腳的接頭接出，而以 25 引腳的接頭將COM2 接出。新一代計算機均以 9 引腳的接頭接出所有的 RS-232 通信端口。在計算機上的 RS-232 均是公頭，這點是不會改變的。通常與計算機連接的設備，最簡單的通信接口就是 RS-232，不僅實際操作簡單，而且價格上也便宜很多。另外，在工業應用的場合中，工業計算機的使用比一般計算機普遍。圖 4-1 是RS-232 標準接頭。8圖 4-1 RS-232 標準接頭RS-232 各針腳標號如圖 4-2 所示。圖 4-2 RS-232 串口針腳標號 RS-232 各針腳

46、功能如下表 4-1 所示。 表 4-1 RS-232 各針腳功能針腳 信號 定義 作用 19 / 491 DCD 載波檢測 Received Line Signal Detector(Data Carrier Detect)2RXD 接收數據 Received Data3TXD 發送數據 Transmit Data4DTR 數據終端準備好 Data Terminal Ready5 SGND 信號地 Signal Ground6 DSR 數據準備好 Data Set Ready7 RTS 請求發送 Request To Send8CTS 清除發送 Clear To Send 9 RI 振鈴提示

47、Ring Indicator4.2.2 所用組件介紹RadioGroup 是一個單選組框，位于standard組件的頁面上。這種組件的特點是能使數個單選按鈕成為一組，同組的單選按鈕之間具有互斥性，只能選一個。單選組框組件的主要屬性為：1) Colums 屬性：用來獲得或設置單選分組框的列數，它的取值圍為116，默認值為 1。即如果為 1，則是一列（如圖 4-3a）,如果是 2，則是兩列（如圖 4-3b） 。圖 4-3a 組件外觀 1 圖 4-3b 組件外觀 2 2) Itemlndex 屬性：用來獲得被選擇項的索引，默認值為-1，表示沒有選項被選中，索引為 0 的時候表示第一項被選中，其他的以

48、此類推。Itemlndex是設計時使用的，運行時由用戶的選擇而自動改變它的值。3) Items 屬性：用來列出單選分組框的各個單選按鈕。它含有一個Strings 對象，用來設置各個單選按鈕標題。設計期間可以點擊 Object Inspector 窗口中 Items 屬性右端的按鈕來對其進行編輯。Memo 組件是一個標準的 Windows 多行編輯組件。可以用來輸入與顯示數據，雖然 Edit 組件也有此功能，但它只能進行單行輸入，而 Memo 組件則可以多行20 / 49輸入，它主要用于輸入備注型的字符串，但它不能進行文字格式的設置。在需要多行輸入的情況下，使用 Memo 組件是比較合適的選擇除

49、此之外，ScrollBar的使用，也使得 Memo 組件中的數據具有容易查看的效果。此組件在組件面板中的位置與外觀如圖 4-4 所示。 圖 4-4 memo 組件外觀1) Lines 屬性：可以訪問多行文本中的每一行。2) ScrollBars：此屬性用于設置是否要加上滾動條。本屬性設定了以下 4個用戶可選值：ssNone不加滾動條；ssHorizontal加上水平滾動條；ssVertical加上垂直滾動條；ssBboth水平和垂直滾動條都加上。3) WantReturn：用于解決按下“enter”鍵適用于換行還是作用于按鈕WantTabs 每按一次 Tab 鍵，將使光標在多行文本編輯器中移動

50、一個制表位WordWrap，當輸入文字到了多行文本編輯器的右邊界時，文字自動換行。即當此屬性設為 True，按下“Enter”鍵就是換行。如果設為 False，按下“Enter”鍵就不是換行，而是作用與按鈕，這時候要換行必須按“Ctrl+Enter”組合鍵。4) WantTabs 屬性：如果 WantTabs 屬性設為 True，每按一次“Tab”鍵，將使光標在多行文本編輯器中移動一個制表位。如果該屬性設置為 False，按下“Tab”鍵使輸入焦點在同一個 Form 的組件之間依次切換，這時候，要在多行文本編輯器中移動一個制表位，必須按“Ctrl+Tab”組合鍵。5) WordWrap 屬性：

51、如果此屬性設置為 True，當輸入的文字到了多行文本編輯器的右邊界時，文字自動換行。當編輯器的水平尺寸改變時，編輯器中的文字也將自動調整。6) 常用屬性如下表 4-3 所示。表 4-3 memo 常用屬性常用屬性 說明 Name 對象名稱，對象擺放完成后給予，是第一個必要設置的屬性 Font 決定字體、顏色、大小21 / 49 Text 決定文本框的容ScrollBar 決定此組件要出現與使用的滾動條使用 Text 屬性，就可以設置或讀取 Memo 的容，使用 Lines 屬性亦可。 Label 組件是專門用來顯示文字和數字的組件。它通常配合其他的對象一起使用，并提供其他對象的簡要說明和標注。

52、由于通常被用來做標注，事件的使用就不會太頻繁。在組件面板中的位置與外觀如圖 4-5 所示。 圖4-5 Lable 外觀常用屬性設置如表 4-4 所示。 表 4-4 Lable 屬性常用屬性 說明 Name 對象名稱，對象擺放完成后給予，是第一個必要設置的屬性Caption 標簽的標題 Font 顯示字體的設置4.2.3 串行通信的實現在 Windows 環境下，利用 C+ Builder 實現串口通信主要有兩種編程方法：一種是使用 ActiveX 控件，另一種是使用 Windows 的 API 函數。下面將分別介紹這兩種方式。ActiveX 控件：使用 ActiveX 控件可快速實現小型的組件

53、重用、代碼共享。通過使用 ActiveX 控件，可以很快的在網址、臺式應用程序、以與開發工具中加入特殊的功能。開發控件可以使用各種編程語言，如 C，C+。它可以跟支持ActiveX 控件的任何主機應用程序函數結合并擴展函數的功能，例如C+Builder、Delphi、Visual Basic、InternetExplorer 和 Netscape Navigator 等。ActiveX 實現一組特定的允許這種集成的接口。21例如，C+Builder 跟幾種 ActiveX 控件結合在一起，包括圖表、電子表格和圖片控件等。用戶可以把這些控件添加到 IDE 中的組件欄中，然后就可以像使用標準的 V

54、CL 組件一樣使用它們，把他們拖放到窗體上并使用 Object 22 / 49Inspector 設置它們的屬性。ActiveX 控件也可以在網上發布，并可以被 HTML 文件引用和在支持ActiveX 的網絡瀏覽器中顯示。C+Builder 提供的向導可以創建兩種類型的 ActiveX 控件。1) 捆綁 VCL 類庫的 ActiveX 控件通過綁定 VCL 類，用戶可以把存在的組件轉化為 ActiveX 控件；或者創建一個新控件，并在本地對它們進行測試，然后把它們轉化成 ActiveX 控件。ActiveX 控件總是被嵌在大型的主機應用程序。2) ActiveFormActiveForm 允

55、許用戶使用窗體編輯器來創建一個非常精致的窗體，它的行為就像一個對話框或一個完整的應用程序。開發一個完整的 Active 窗體跟開發一個 C+Builder 應用程序一樣。Active 窗體通常要在網上發布。ActiveX 控件有較強的功能且簡單易用，但靈活性較差，而且這種方法經常發生數據丟失的情況，不能滿足實時系統的需求。并且也存在被人利用的隱患，網頁中的惡意代碼往往就是利用這些控件編寫的小程序，只要打開網頁就會被運行。所以要避免惡意網頁的攻擊只有禁止這些惡意代碼的運行。API 函數：API 是 Application Programming Interface 的縮寫，也就是應用程序調用系統

56、功能的接口。它是一套用來控制 Windows 的各個部件(從桌面的外觀到為一個新進程分配的存)的外觀和行為的一套預先定義的 Windows 函數。用戶的每個動作都會引發一個或幾個函數的運行以告訴 Windows 發生了什么。這在某種程度上很象 Windows 的天然代碼，其他的語言只是提供一種能自動而且更容易的訪問 API 的方法。WindowsAPI 主要包括系統定義的函數、消息與與之相關的數據類型。這些函數可以為程序設計人員提供相當多的執行功能。就連操作系統本身也是由這些 API 函數所組成。它還可以搭建出各種界面豐富，功能靈活的應用程序。不管是哪種快速開發工具，最后都會調用到 API，由

57、 API執行操作。實際上如果我們要開發出更靈活、更實用、更具效率的應用程序，必然要涉與到直接使用 API 函數，雖然類庫和控件使應用程序的開發簡單的多，但它們只提供 WINDOWS 的一般功能，對于比較復雜和特殊的功能來說，使用類庫和控件是非常難以實現的，這時就需要采用 API 函數來實現，這也是 API 函23 / 49數使用的場合。對于 API 的聲明，該函數包含在位于系統目錄下的 DLL 文件中，可以自己輸入 API 函數的聲明,要想在你的工程中聲明 API 函數，只需運行 API Text Viewer,打開 Win32api.txt(或.MDB 如果已經把它轉換成了數據庫的話,這樣可

58、以加快速度)，選擇“聲明” ，找到所需函數，點擊“添加(Add)”并“復制(Copy)” ，然后粘貼到工程里。使用預定義的常量和類型也是同樣的方法。由于C+ Builder 已經將 Win32 API 聲明進去了，因此在 C+ Builder 里面使用 API時只要直接引用即可。這種方法雖然要復雜一些，但使用 API 函數，既能保證數據的完整，又可以讓我們清楚地掌握串口通信的機制，熟悉各種配置和自有靈活采用不同的流控進行串口通信。19綜合這兩種方法的優缺點考慮，本次畢設最終選擇通過調用 API 函數來實現串口通信的問題。API 函數中與串行通信相關的函數約有十七個，但常用的函數只有以下幾個。1

59、) CreatFile：用創建文件函數打開通信端口；2) CloseHandle：關閉通信端口；3) GetCommState：獲得計算機串行端口的設置參數；4) SetCommState：設置計算機串行端口的參數；5)WriteFile：用寫文件函數將數據由串行端口送出；6) ReadFile：用讀文件函數獲取送到串行端口的數據； 7) ClearCommError：清除串行端口的錯誤，并取得信息；8) PurgeComm：清除串行端口上的緩沖區；實現過程：在 Win32 下，對串口的操作就如同對文件一樣打開或關閉，對串行數據的讀寫可在用戶定義的讀寫緩沖區中進行，具體過程參見圖 4-6 所示

60、。24 / 49開始 用CreatFile打開通信端口設置通信參數發送或接收數據繼續？顯示打開失敗用CloseHandle關閉通信端口結束 是是否否否否是是打開成功否圖 4-6 串口流程圖1) 打開串口通信。串行通信前，要調用 CreatFile（）函數打開串行端口，當通信端口成功打開后，就返回一個串口句柄（Handle） ，以后只要使用這個句柄就可以對通信端口操作。然后進行串口配置，在打開通信設備句柄后，通常要對串口進行初始化工作，即配置參數如波特率、數據位數、停止位數、奇偶校驗以與握手協議等。配置串口通過改變數據結構設備控制塊 DCB（Device Control Block）來實現。只要