摘 要

在现代工程领域中，时常需要对设备进行调试，编写相应的调试代码，有时因为现场原因并不方便实时的在线调试设备，所以需要做一种通用数据采集及模拟系统，实现对现场设备数据进行采集，并可按现场设备输出，如串口、以太网等输出。因此本文使用C#设计了一个通用数据采集及模拟系统。

本次设计的数据采集及模拟系统是一个上位机程序，通过C#设计用户界面及程序。使用者通过用户界面可以简单地选择串口或网口，读取数据保存到数据库，选取时间段读取数据库数据，并按时间戳输出到指定接口。本系统可以用于对网口及串口的数据采集，同时也能将采集到的数据模拟输出，便于对现场的设备进行调试。同时在发送和接收数据的同时，会将数据显示出来，使用户能清晰明了地了解发送和接收的内容。

关键词：数据采集系统；数据库；用户界面；C#

Abstract

In the field of modern engineering, we often need to write the debugging code in order tot debug the devices. Sometimes because the site is not convenient for the on-line devices debugging, it is necessary to design a general data acquisition and simulation system which can be used to collect the data of field devices. And it can also simulate the output of field devices to different ports, such as serial port, Ethernet port. So this paper designs a universal data acquisition and simulation system based on C#.

The design of the data acquisition and simulation system is a PC program, using C# design user-interface and procedures which is convenient for engineer to use. The user can simply select the serial port or the network port through the user-interface, and all the data is saved to the database. the time stamps are selected to read the database data, and the data is output to the selected port . The system can be used for data acquisition of the network port and serial port, and can also be used to simulate the output of data, which is convenient for the debugging of the equipment on the spot. While sending and receiving data at the same time, the data will be displayed. Users can clearly know the contents of the sending and receiving data.

Keyword: Data Acquisition System;Database;User-Interface;C#

目 录

第1章 绪论 1

1.1设计背景及目的 1

1.2国内外研究现状 1

1.3设计要求及预期目标 2

第2章 系统总体设计 3

2.1总体设计方案 3

2.2系统流程设计 3

2.2.1系统总流程设计 3

2.2.2数据采集流程 4

2.2.3数据处理及数据库存储流程 5

2.2.4数据输出流程 6

第3章 用户界面和数据采集设计 7

3.1用户界面设计 7

3.2数据采集系统设计 8

3.2.1数据结构分析 8

3.2.2串口数据采集设计 8

3.2.3网口数据采集设计 10

3.3.3网口数据处理 11

第4章 数据库及模拟输出设计 12

4.1数据库设计 12

4.1.2连接数据库创建表 12

4.1.2数据库语句设计 12

4.2模拟输出系统设计 14

4.2.1输出延时设计 14

4.2.2串口输出设计 15

4.3网口输出设计 16

第5章 软件功能测试 17

5.1测试串口功能 17

5.2串口测试结果及分析 21

5.3测试网口功能 21

5.4网口测试结果及分析 23

第6章结论 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1设计背景及目的

在现代工程领域的应用过程中，数据采集（Data Acquisition）是不可或缺的，例如反馈环节就是高精度的生产和制造中的负反馈部分，依靠数据采集系统（Data Acquisition System^[1]）和先进的传感器来实现生产制造过程的PID控制等，这些措施有利于保障安全生产、提高产品质量、降低生产成本等。

数据采集就是将不同种类的传感器采集的信号经过滤波、AD转换等处理后送入计算机中，再由计算机进行数据处理，便于对生产制造中的重要指标进行检测及操控。由于世界各国许多硬、软件厂家对IBM-PC采取了积极靠拢的支持态度,使PC总线机种有了一个良好而广泛的硬、软件支持环境^[2]，于此同时给予PCI总线的数据采集板卡应运而生，而且取得了长足的进步。现代工业生产和科学研究对于数据采集的越来越多，数据采集系统的地位也越来越重要。

1.2国内外研究现状

数据采集技术的发展在很大程度上取决于计算机和微电子技术的发展， 目前在美国和欧洲的集成电路技术越来越高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统。其中以其中以TI公司、AD公司和Altera公司，以及NI公司的产品较为突出。例如NI公司的PC -6363数据采集板卡，具有32路模拟输入,2 MS/s (单通道), 1 MS/s (多通道); 16位分辨率，±10V。 4路模拟输出, 2.86 MS/s, 16位分辨率, ±10V。48条数字I/O线(其中32条为10 MHz硬件定时线)。4路32位计数器/定时器, 针对PWM、编码器、频率、事件计数等。还有高级定时和触发, 配有NI-STC3定时和同步技术。同时NI公司自主开发的LabVIEW软件还能为用户提供简单易行的上位机开发，可以免去程序员的大量底层开发工作。

除了NI公司外，NYSE:KEYS公司推出的U5303A PCIe 12位高速采集卡，可带有增强的FFT选件，这个板卡拥有两个通道和从1GS/s到3.2GS/s的采样率，可以动态的选择单通道和双通道模式，高速 FFT 可以 3.2 GS/s 的采样率,在 10.24 μs 内完成 32,768 个数据值的计算;，输入带宽在 3.2 GS/s 采样率时高达 1.4 GHz,谱线分辨率为 97.66 kHz。其在信号非常强烈的FM频带上，仍可提供灵敏的观测太阳射电爆发结构，这在世界是最为顶尖的技术了。从目前看来，在数据采集技术的开发上，美国已经走在了世界的先列。