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系統(tǒng)設(shè)計(jì)測試論文
設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的模塊層次結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)模塊的控制流程，其目的是明確軟件系統(tǒng)"如何做"。這個(gè)階段又分兩個(gè)步驟：概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。
第一篇
1MapX在不同開發(fā)環(huán)境下應(yīng)用比較
此處列出VisualC++下部分工具對應(yīng)的參數(shù):miZoomOutTool縮小工具miArrowTool箭頭工具miPanTool手掌工具(移動(dòng)地圖)miSelectTool選擇工具miRadiusSelectTool圓形選擇工具miRectSelectTool矩形選擇工具以上為在VisualC++開發(fā)環(huán)境下的舉例。
在Labview開發(fā)環(huán)境下將MapX作為控件插入ActiveX容器[9]中，然后通過設(shè)置其屬性、調(diào)用其方法和響應(yīng)其事件來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)基本工具。
地圖放大工具實(shí)現(xiàn)如圖1所示。
因?yàn)長abVIEW是用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言，完成地圖放大工具只需要把MapX的CurrentTool的參數(shù)(miZoomInTool)和Current-Tool屬性節(jié)點(diǎn)相連接就可以。
此處列出LabVIEW下部分對應(yīng)的參數(shù)，如圖2所示。
通過比較，發(fā)現(xiàn)在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下開發(fā)所需要的系統(tǒng)存在著很大的優(yōu)勢，只需要連接相應(yīng)屬性參數(shù)圖標(biāo)到相應(yīng)的屬性節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)，編程較簡單，減少了工作量。
但是它也存在很多開發(fā)困難:1)應(yīng)用VisualC++，VB，Delphi等開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)屬于主流，造成用LabVIEW開發(fā)可參照的例程比較少。
2)Labview程序設(shè)計(jì)是基于數(shù)據(jù)流的，如果忽略這一點(diǎn)會(huì)造成意想不到的錯(cuò)誤。
2系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
2.1基本工具功能的實(shí)現(xiàn)在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)是可行的，MapX提供了幾個(gè)常用的地圖化基本工具，如放大、縮小、漫游、居中等。
地圖縮小工具的實(shí)現(xiàn):把MapX的CurrentTool的參數(shù)(miZoomOutTool)和CurrentTool屬性節(jié)點(diǎn)相連接，如圖3所示。
ToolNumber是代表自定義工具的常量，這個(gè)值可以是1到999之間的整數(shù)。
這里創(chuàng)建500來代表測距工具。
Type是決定工具行為的ToolTypeConstants值。
在這里，指定為使用戶可以用該工具拖動(dòng)鼠標(biāo)來畫直線的miToolTypeLine，常量。
Cursor創(chuàng)建為5，它代表miSizeCursor這個(gè)常量，地圖漫游工具的實(shí)現(xiàn):把MapX的CurrentTool的參數(shù)(miPanTool)和CurrentTool屬性節(jié)點(diǎn)相連接，如圖4所示。
在這里只列出所需要的基本工具程序，其他的可根據(jù)上述程序舉一反三。
2.2自定義工具功能的實(shí)現(xiàn)MapX還支持自定義工具的設(shè)計(jì)，以滿足用戶特殊的需要。
這里以系統(tǒng)中的測距工具為例介紹自定義工具的設(shè)計(jì)。
測距工具的用途是確定地圖上兩點(diǎn)之間的距離。
創(chuàng)建自定義工具，首先調(diào)用CreateCustomTool方法[10]，如圖5所示。
在CreateCustomTool方法調(diào)用過程中，指定了3個(gè)必選參數(shù):ToolNumber，Type和Cur-sor。
ToolNumber是代表自定義工具的常量，這個(gè)值可以是1到999之間的整數(shù)。
這里創(chuàng)建500來代表測距工具。
Type是決定工具行為的ToolTypeConstants值。
在這里，指定為使用戶可以用該工具拖動(dòng)鼠標(biāo)來畫直線的miToolTypeLine，常量。
Cursor創(chuàng)建為5，它代表miSizeCursor這個(gè)常量，意味著當(dāng)工具被選中時(shí)，它會(huì)以方向光標(biāo)的形式出現(xiàn)。
CreateCustomTool有3個(gè)可選的參數(shù)，它們也取CursorConstants，常量值。
ShiftCursor指示應(yīng)在Shift鍵被按下時(shí)出現(xiàn)光標(biāo)，可選。
如果省略，Shift鍵對光標(biāo)沒有影響。
CtrlCursor指示應(yīng)在Ctrl鍵被按下時(shí)出現(xiàn)光標(biāo)，可選。
如果省略，Ctrl鍵對光標(biāo)沒有影響。
bInfoTips如果想顯示infotips，設(shè)置為true，默認(rèn)值為false。
當(dāng)CreateCustomTool方法調(diào)用以后，編寫實(shí)現(xiàn)自定義工具的相應(yīng)程序。
這里主要用到ConvertCoord和Distance兩個(gè)調(diào)用節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)調(diào)用ConvertCoord節(jié)點(diǎn)時(shí)把屏幕的Horizontal和Vertical坐標(biāo)傳遞給ScreenX和ScreenY兩個(gè)參數(shù);MapX和MapY兩個(gè)參數(shù)設(shè)置為0;Direction參數(shù)設(shè)置為miScreenToMap，這代表把屏幕的坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榈貓D上的坐標(biāo)(即經(jīng)緯度);Distance節(jié)點(diǎn)用于計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)之間距離，把起點(diǎn)和終點(diǎn)轉(zhuǎn)變地圖上相應(yīng)的坐標(biāo)傳遞給X1，Y1，X2，Y2等4個(gè)參數(shù)就可完成兩點(diǎn)間距離的測量。
具體實(shí)現(xiàn)過程如圖6所示。
2.3定位功能的實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備GPS定位就是對無線設(shè)備采集的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后在電子地圖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成可視化的過程。
無線設(shè)備GPS定位系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)在山東理工大學(xué)大棚附近進(jìn)行。
每一個(gè)無線設(shè)備在接收到采集GPS數(shù)據(jù)命令后，開始采集并且向系統(tǒng)發(fā)送GPS數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
這里以設(shè)備一為例，由于只需要經(jīng)緯度兩個(gè)數(shù)據(jù)，無線設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)格式為$GPGGA，083435.00，3648.52284，N，11759.33423，E就可滿足要求。
3648.52284為采集的緯度，表示36°48.52284';11759.33423為采集的經(jīng)度，表示117°59.33423'。
這些數(shù)據(jù)還統(tǒng)一需要轉(zhuǎn)化成度，如圖7所示。
首先通過截取字符串函數(shù)從索引號(hào)17開始截取2個(gè)字符為緯度36°，從索引號(hào)19開始截取8個(gè)為緯度48.52284'，再把把字符串通過分?jǐn)?shù)/指數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)化函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)值[9]，48.52284'除以60加上36°得出緯度值為36.808714°;同理得出經(jīng)度為117.988904°。
得出經(jīng)緯度后把緯度傳遞給AddSym-bol節(jié)點(diǎn)的X參數(shù)，經(jīng)度傳遞給Y參數(shù)。
這樣就可以在相應(yīng)的坐標(biāo)位置以符號(hào)的形式顯示無線設(shè)備了，如圖8所示。
3監(jiān)控界面
通過無線設(shè)備GPS定位系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)，完成了設(shè)備一的定位顯示，如圖9所示。
4結(jié)論
通過現(xiàn)場小規(guī)模測試實(shí)驗(yàn)得出，利用MapX控件在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下可以快速方便地完成冬棗栽培環(huán)境因子監(jiān)測系統(tǒng)中的無線設(shè)備GPS定位功能，效果良好，可以達(dá)到VisualC++，VB，PowerBuilder，Del-phi等完成的水平。
在以后的使用過程中還可以對其進(jìn)行功能的追加或者進(jìn)行功能的修改，使其功能更加的可靠、完善。
作者：蘇夏侃 楊自棟 單位：山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院
第二篇
1關(guān)鍵技術(shù)
1.1模擬濾波電路設(shè)計(jì)由于測量環(huán)境中不可避免的存在各種噪聲，為此設(shè)計(jì)了有源二階壓控低通濾波電路，采用大電阻與小電容結(jié)合的方式，搭建了截止頻率為31.2kHz的低通濾波器如圖5所示，其頻率特性如圖6所示。
從AD8495輸出的信號(hào)不在0～5V范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)了二級放大器。
1.2數(shù)字電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)1.2.1AD轉(zhuǎn)換器信號(hào)經(jīng)過模擬適配電路后需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這里運(yùn)用CC430內(nèi)部自帶的12bitAD轉(zhuǎn)換器。
基于溫度是一個(gè)緩變信號(hào)，因此其采樣頻率較低為25kHz。
而CC430的外部高速晶振為26MHz[7-8]，經(jīng)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其采樣頻率可達(dá)80kHz，滿足測量頻率的要求。
1.2.2無線射頻(RF1A)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用CC430作為主控芯片，其將MSP430單片機(jī)與CC1101無線射頻集成于一體。
運(yùn)用軟件SmartRFStudio對RF參數(shù)進(jìn)行仿真[9]，目前國內(nèi)用的比較多的免費(fèi)頻315MHz和433MHz，315MHz使用較多，易干擾，因此寄存器初始化中心頻率設(shè)為433MHz。
設(shè)計(jì)中選用SMA接頭的全向天線，天線阻抗為50Ω，只要設(shè)計(jì)相應(yīng)的天線匹配電路，即可實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能。
運(yùn)用軟件SI9000對微帶線進(jìn)行了線寬和銅厚設(shè)計(jì)[10]，設(shè)計(jì)其線寬為55mil，銅厚為1OZ，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該射頻收發(fā)模塊在中心頻率為433MHz，數(shù)據(jù)傳輸率為250kbit/s時(shí)，在300m以內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)收發(fā)。
2軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩部分:一是基于CC430的智能型無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)控制終端的軟件設(shè)計(jì);二是上位機(jī)監(jiān)測軟件VB的設(shè)計(jì)[11-12]。
2.1控制終端的軟件設(shè)計(jì)基于CC430的智能型無線溫度檢測系統(tǒng)的下位機(jī)控制終端是在IAR環(huán)境中采用C語言開發(fā)的，控制終端的主程序流程如圖7所示。
本設(shè)計(jì)使用的是無協(xié)議通信方式，其屬于點(diǎn)對點(diǎn)的通信，即兩個(gè)子系統(tǒng)通信獨(dú)享一條線路。
其發(fā)射板和接收板之間采用中斷來進(jìn)行發(fā)射和接收，用LED閃爍表示響應(yīng)，程序流程圖如圖8所示，其中圖8(a)為射頻發(fā)送程序流程，圖8(b)為射頻接收程序流程。
2.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)采用VB開發(fā)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作界面，界面如圖9所示。
操作界面中顯示當(dāng)前的溫度值，有溫度上限及下限設(shè)置功能，當(dāng)測量點(diǎn)溫度超出閾值范圍時(shí)，則會(huì)有報(bào)警，故障燈由綠色變?yōu)榧t色。
3熱電偶校準(zhǔn)與測試數(shù)據(jù)分析
為驗(yàn)證該系統(tǒng)的可靠性及精度，運(yùn)用便攜式干體溫度校驗(yàn)爐對該測試系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)校準(zhǔn)，如圖10所示。
圖中左邊為K型熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)源，其測量出的爐內(nèi)溫度顯示于左邊的顯示欄中，右邊為實(shí)驗(yàn)所用的K型熱電偶，熱電偶的輸出端接至該智能型無線測溫系統(tǒng)中，測試結(jié)果顯示于上位機(jī)的界面中，測試數(shù)據(jù)如表1所示。
本次試驗(yàn)的最大誤差為0.4℃，精度在±1%以內(nèi)，滿足測試要求。
理論上，K型熱電偶的輸出熱電動(dòng)勢與被測溫度之間為線性關(guān)系，在Mathcad軟件中對采集到的數(shù)據(jù)運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，得到K型熱電偶的靈敏度和線性度，圖11中實(shí)線為標(biāo)準(zhǔn)熱源的輸出熱電動(dòng)勢與被測溫度間的曲線圖，擬合出的方程為:y1=0.009·x+0.2911，靈敏度為0.009V/℃，相關(guān)系數(shù)為:R2=1，表明該標(biāo)準(zhǔn)溫度源的輸出熱電動(dòng)勢與被測溫度之間為線性關(guān)系且可靠性高;圖中虛線為本測試系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)曲線圖，擬合出的方程為:y2=0.0092·x+0.29，靈敏度為0.0092V/℃，相關(guān)系數(shù)為:R2=0.9995，與標(biāo)準(zhǔn)熱源相比，其線性誤差為-0.5%。
計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與被校準(zhǔn)系統(tǒng)之間的相關(guān)系數(shù)，若滿足ρ>0.9997則認(rèn)為本次校準(zhǔn)有效并采用該數(shù)據(jù)。
經(jīng)計(jì)算得到:ρ1，2=1滿足上述條件，故認(rèn)為本次校準(zhǔn)有效，該被校系統(tǒng)可以使用，滿足要求。
4結(jié)語
本文介紹了基于CC430的智能型無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量溫度，滿足設(shè)計(jì)要求。
與參考文獻(xiàn)中的系統(tǒng)相比其集成度高、使用方便、功耗低，使用專門的K型熱電偶補(bǔ)償芯片，且對系統(tǒng)進(jìn)行了校準(zhǔn)，提高系統(tǒng)精度;但是，其對溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測是在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)的，不便于攜帶，故需要進(jìn)一步的改進(jìn)，將其做成便攜式智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。
作者：岳晗 裴東興 張單位：中北大學(xué)電子測試技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
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