基于无线智能信息处理的地铁站led照明节能控制系统设计与开发

基于无线智能信息处理的地铁站LED照明节能控制系统设计与开发摘要本文研究基于智能信息处理的地铁站LED照明节能控制系统设计与开发。因LED照明可通过控制其电流来调节其照明亮度,所以可通过地铁站每天不同时间段和环境等的变化对照明的要求,经过智能信息处理来控制LED照明,达到节能控制要求。本项目提出一种基于智能信息处理的LED照明控制系统，通过采用GSM网络代替有线网络，实现上位机对下位机控制器的智能控制与管理的可视化。通过采用无线传感器网络技术，实现下位机控制器对N套LED照明系统根据上位机发出的指令进行控制与管理。采用VB编制相应的LED照明系统控制软件，在实验室内进行实际测试验证，实现远程数据的实时显示以及LED照明的远程调控等功能，取得预期的远程监控效果。关键词LED照明；GSM网络；智能控制；节能控制4271RESEARCHONSUBWAYSTATIONLEDENERGYSAVINGLIGHTINGCONTROLSYSTEMBASEDONINTELLIGENTINFORMATIONPROCESSINGABSTRACTTHISPAPERMAINLYFOCUSONRESEARCHONSUBWAYSTATIONLEDENERGYSAVINGLIGHTINGCONTROLSYSTEMBASEDONINTELLIGENTINFORMATIONPROCESSINGLEDLIGHTINGBYCONTROLLINGTHECURRENTTOADJUSTTHEBRIGHTNESSOFTHELIGHTING,SOTHROUGHTHESUBWAYSTATIONEVERYDAYDIFFERENTTIMEPERIODSANDENVIRONMENTALCHANGESINLIGHTINGREQUIREMENTS,THROUGHINTELLIGENTINFORMATIONPROCESSINGTOCONTROLLEDLIGHTINGTOSAVEENERGYCONTROLREQUIREMENTSTHEPROJECTISPROPOSEDBASEDONLEDLIGHTINGCONTROLSYSTEMS,INTELLIGENTINFORMATIONPROCESSINGBYUSINGTHEGSMNETWORKINSTEADOFAWIREDNETWORK,THEHOSTCOMPUTERINTELLIGENTCONTROLANDMANAGEMENTTOTHENEXTCONTROLLERVISUALIZATIONBYUSINGWIRELESSNETWORKTELECOMMUNICATIONTECHNOLOGY,THEMACHINECONTROLLERNSETSOFLEDLIGHTINGSYSTEMACCORDINGTOTHEDIRECTIVESISSUEDBYTHEHOSTCOMPUTERCONTROLANDMANAGEMENTVBPREPARATIONOFTHECORRESPONDINGLEDLIGHTINGSYSTEMCONTROLSOFTWARE,THEACTUALTESTINSTATISTICALANALYSISOFTHEREMOTEDATAANDLEDLIGHTINGREMOTECONTROLFUNCTIONS,TOACHIEVETHEDESIREDREMOTEMONITORINGEFFECT41KEIL软件简介2242KEIL软件菜单栏介绍235LED照明节控制系统监控终端软件设计2651模糊控制算法26511模糊控制算法简介26512模糊控制算法设计2652系统主程序设计2753系统节点启动程序设计2854LED灯节点任务程序设计2955消息指令处理程序设计3056LED照明亮度调节事件处理3157地铁LED灯协调器网关设计326上位机软件设计3461设计软件的原则3462监控软件介绍34621通用监控软件介绍34622监控软件开发环境35623上位机串口通信设计37624上位机界面设计397系统分析4271系统的优点4272系统的缺点428总结与展望4381总结4382下一步展望43致谢44参考文献45,42711绪论11课题来源和背景根据国家能源局发布的2012年我国全社会用电数据表明2012年全社会用电量累计达到49691亿千瓦时，同比增长55，其中第一产业1013亿千瓦时，第二产业36669亿千瓦时，第三产业5690亿千瓦时，城乡居民生活6219亿千瓦时。从分类用电量看，全国工业用电量为36061亿千瓦时，其中，轻、重工业分别为6083亿千瓦时和29978亿千瓦时11。针对LED照明系统的工作特点，开发一套有效的LED照明监控系统对其进行实时监控，并根据采集到的信息人工控制LED的照明亮度。本文所做的工作有（1）对比各种通信方式的有点与缺点，选择无线通信在这套系统中的应用，完成监控中心与监控终端之间的通信。（2）具有上位机智能控制与管理的可视化管控系统。通过GSM网络SMS短信息通信方式，完成监控中心与终端之间的通信。（3）下位机控制器具备N套LED照明系统能够通过上位机的智能化的分布式控制与管理去控制LED照明用电系统。通过SMS短信的形式对LED照明进行简单的人工无线操作。（4）要能准确采集监测区域传感数据。如照明亮度，电流等。以便于通过对采集的数据进行分析，为接下来的进一步研究提供一些数据资料。（5）通过对实验的结果与数据的分析，提出下一步的设想引入客流计数器系统，在地铁入口增加客流计数器，系统自动根据每分钟的客流量来自动调节灯的亮度；根据外界天气情况来自动调节LED灯的亮度。2LED照明节能控制系统整体方案介绍LED照明节能系统主要包含监测系统和监控系统（1）监测，即监测LED照明系统中LED照明电流与照明亮度等数据；（2）监控，即根据监测参数去控制终端LED照明设备执行机构等。监控系统是传感器技术、通信技术、网络技术、计算机技术等信息技术的综合。LED照明节能系统为两层的集散控制系统，即控制设备终端和监控中心。每个设备终端负责对传感器信号的采集、处理和执行的控制，实现了采集信号、控制动作分散；监控中心负责对采集数据的在此处理、存储，实现管理的集中。终端设备和监控中心的计算机网络之间的通信、传感器与终端设备之间的通信、监控中心与终端动作设备之间的通信传输，是通过传输信道实现的。图23板子资源简图板上主要资源1、串口通信电平转换芯片MAX232及RS232接口，可与电脑或者其他设备连接做串口通讯，STD单片机程序的下载烧录也是此串口通过的。2、芯片40引脚引出插针，扩展设备连接使用。3、4个LED灯输出，状态显示的一种设备。4、一个中断按钮，可做按键输入。5、ISP接口，可连接ISP下载器使用。6、一个在开关之后的3组电源扩展接口，可做扩展其他设备是取电。7、设计了双复位切换电路J1插针，支持51/AVR单片机实验。214各功能模块介绍1电源部分电源部分如下图24所示。电源输入采用21电源座，可外接DC5V，经单向保护D1接入开关S1。S1为板子工作电源开关，按下后接通电源，提供VCC给板子各功能电路。电路采用两个滤波电容，给板子一个更加稳定的工作电源。LED为电源指示灯，通电后LED灯亮。图24电源部分电路图2扩展电源如图25所示为扩展电源电路图，这里是内部电源5V电源引出接口，在电源开关之后，可用于外扩展电路供电。提供三组方面各种场合使用。图25扩展电源电路图3复位电路51单片机与AVR单片机的复位电平不同，前者为高电平复位，后者为低电平复位，因此设计了插针J1来转换，这也是支持51和AVR的原因所在。J1的下插针切换复位按键的连接方式VCC和GND，51单片机连接VCC，AVR单片机连接GND，J1的上插针是为了51单片机引入上复位电路，电容和电阻组成简单的上电复位，而对于AVR单片机内部的上电复位电路且上电复位电平也不同时就无需接入，因此J1的上插针有一个空脚。图26复位电路电路图4发光二极管LED灯的光源采用低压直流供电，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点。LED灯不仅维护成本低，与高压钠灯相比，还可节电60以上。22LED照明监控系统的整体结构由于LED照明监控系统比较复杂，而且在监控时还要采集照明亮度，电流等参数。所以采用在LED照明灯控制器内部对参数进行采集，使用现有的GSM网络对数据进行长距离传送，在监控中心采用VB软件编程对数据进行接收，再通过人工判断使用手机短信的形式进行长距离遥控处理的方案。LED照明无线监控系统主要是由三个部分组成的2（1）数据信息监控处理中心，就是指负责监控的计算机以及显示参数数据的软件设备；（2）数据通信的通道；（3）终端控制系统，此系统中为LED终端控制器。终端控制器主要负责采集数据与信号和与上级通信的模块，其中数据采集模块由DSP和各信号采集电路构成，实现对电流、照明亮度等参数的数据采集；与上一层通信模块是由GSM模块TC35组成的，可以实现数据的长距离无线传输；监控软件是通过监控中心计算机的VB软件编成，可以对接收到的数据进行实时的显示和保存，以便于工作人员进行分析。工作人员可以通过短信的方式对LED照明灯发送动作指令，降低LED照明灯的亮度，达到节能的目的。221终端控制系统终端控制系统的主要功能是采集由传感器传来的电流和照明亮度的参数信息；根据预先设定的参数极限，发出不同的控制信号；与监控中心通过传输信道进行通信，传输被测量信息，并接收中心站的命令。进行数据采集时作为系统中一个独立的工作站，这时RTU可以完成连锁控制、前馈控制、PID控制等工业上常用的控制调节功能；进行通信时作为一个远程数据通讯单元，完成或响应控制中心的通讯和控制任务4。（3）与监控中心的通讯。实时将远端的终端数据传送到总站；一旦终端数据发生故障，方便监控中心做出及时的反应和处理。222通讯网络本项目中选择GSM的通讯方式来进行动作指令与数据的传输。GSM即全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。GSM是基于窄带TDMA制式，允许在一个射频同时进行8组通话。GSM系统能提供话音、数据、补充业务等多种服务。话音业务是GSM系统提供的基本业务，允许用户进行双向通话联系。语音信箱业务使声音信息被存储，以备收方提取。数据业务提供了固定用户和ISDN用户所能享用的大部分业务，包括文字、图像、传真、计算机文件、访问INTERNET等服务。因而使用GSM作为通信网络，能稳定、安全、高效的将LED节能系统的关键参数传送到监控中心站，同时将监控中心的命令指令传送到监控终端，有效的建立起对LED灯系统的监控，保证LED照明灯系统的正常运行。223数据信息监控处理中心监控中心主要由一个计算机局域网构成，可包括多个工作站和支持网络功能的设备，以完成不同的工作。它通过控制中心软件管理系统数据库，可以通过主控软件监测远端现场的工作状态和参数，下发控制命令对LED照明灯进行控制，并完成报表显示及打印等功能。23LED照明控制系统的工作原理下位机控制器与上位机之间的无线通讯模块是TC35模块，下位机控制器与LED照明灯之间是C51单片机技术。本系统中使用的是TC35的短消息收发功能。因此只是用TC35的数据输入，输出接口。实验中使用的是高度集成的GSM模块，集成了标准的RS232接口以及SIM卡，可以在计算机上通过串口对它设置。下位机控制器与LED照明灯之间，通过C51单片机连接，对监控中心发出的指令，下位机控制器发送到LED照明灯上，使其工作。同时，LED照明灯上的数据参数也可以通过该网络发送到下位机控制器上，下位机控制器再通过GSM网络发送到监控中心的计算机上。（2）光缆。光缆可包括1根光纤（有时称单纤）或2根光纤（有时称双纤），或者更多（48纤、1000纤）。光缆是以光导纤维为传输介质，以光波为载频进行信息传输的。光波也是一种电磁波，其波长为M级，频率为10101015HZ，光波是通过光纤进行传输的。光缆传输信号时，首先将电信号变换为光信号，通过光缆传输，而后再将光信号还原为电信号。312无线通信方式本系统中使用到两种无线通信方式，一种是长距离无线通信，还有一种短距离无线通信。首先介绍长距离无线通信，通常使用不同的无线介质产生不同的无线通信方式。最常见的三种介质为无线电波、微波和红外线光19。（1）无线电波通信无线电波可以通过各种传输天线产生全方位广播或定向发射。无线电发射器决定了信号的频率及功率。（2）微波通信微波是指频率在300MHZ300GHZ范围内的电磁波，其波长是M级的。微波在空间是直线传播的，如果在地面传播，地球表面是一个曲面，其传播距离收到限制，一般只50KM左右。为了实现远距离通信，必须再一条无线通信信道的两个终端之间增加若干个中继站，中继站把前一站送来的信息进行方法后再送到下一站。通过这种接力方式进行通信。（3）红外线光通信红外线传输建立在红外线光的基础上，采用光发射二极管、激光二极管或光电二极管来进行站点与站点之间的数据交换。红外无线传输既可以点到点通信，也可以广播式通信。在实际应用中，无线电波通信是最常用的方法。目前比较常用的几种无线通信方式有（1）GSMGSM是GLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATIONS的缩写，由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，GSM是全球移动通信系统GLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATIONS的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80以上。GSM较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代2G移动电话系统12。32GSM模块GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。目前，GSM模块依然在广泛的工业应用领域使用，在各行各业都能看到GSM模块应用的产品。例如，在车载监控领域，使用GSM模块将车辆行驶的GPS数据传输回车辆管理中心；在电力、水务系统，通过GSM模块实现了远程智能抄表，可以实时监控用户的用电和用水量；在测绘行业，为很多偏僻的测绘点安装了GSM模块实现了实时的监控，不必再人工收集数据；在家庭，可以安装无线报警系统，一旦发生火情或盗窃行为，可以立即通知户主和报警；在国外，很多老人小孩带了个人跟踪器，防止老人和小孩走失或意外发生，里面也是集成了GSM模块。可以说，随着GSM的网络建设的完善，GSM模块的应用范围也越来越广1718。33SMS短消息通信331通信模式分析为了控制和实现短消息服务，SMS协议中提供了三种接口协议用来在移动台实现对短消息的控制，这三种协议分别为BLOCK模式二进制模式、TEXT模式文本模式和PDU模式协议数据单元模式。（1）BLOCK模式BLOCK模式就是利用二进制数据来控制移动台的短消息功能，因为其格式比较复杂并且不直观，使用BLOCK模式需要手机生产厂家提供驱动支持，不适合实际应用，现在使用的场合也比较少，已经逐渐被取代。（2）TEXT模式TEXT模式是一种利用文本信息控制移动台短消息功能的接口协议，它主要是用AT命令集完成对移动台的操作。而且，这些操作使用的都是文本信息，比较直观，是现在常用的一种方式。（3）PDU模式3683108200105F0短信息中心号码，其每两位是位置颠倒的。实际号码应为8613800210500由于电话号码位奇数11,因此加入F来保证8位1、2、3通称短消息中心地址（ADDRESSOFTHESMSC）。地址及内容设置100短信息中心地址长度。在这里为0，表示使用存储在SIM卡中的短信息中心地址；例子中直接写的信息中心号，首次发送写，其余可以写也可不写。211SMS_SUBMIT的第一个8位300发送方地址信息。在这里为0，表示使用本机号码；40D接收方号码长度591接收方号码类型TYPEOFNUMBER63126611304F6接收方号码实际号码；700协议标识TPPID（TPPROTOCOLIDENTIFIER）808数据编码方案TPDCS（TPDATACODINGSCHEME）BITNO7与BITNO6一般设置为00；BITNO50文本未压缩，1文本用GSM标准压缩算法压缩；BITNO40表示BITNO1、BITNO0为保留位，不含信息类型信息，1表示BITNO1、BITNO0含有信息类型信息；BITNO3与BITNO200默认的字母表，018BIT，10USC2（16BIT），11预留；BITNO1与BITNO000CLASS0，01CLASS1，10CLASS2（SIM卡特定信息），11CLASS39AA有效期TPVP（TPVALIDPERIOD）100C用户数据长度TPUDL（TPUSERDATALENGTH）若发送7BIT编码数据，则TPUDL为实际字符个数若为8BIT数据或16BIT编码的UNICODE,则TPUDL为数据字节（8位）的个数。116D4B8BD55DF27ECF5C317EEA用户数据TPUD（TPUSERDATA）34通信协议的制定341通信协议的基本要求上位机与下位机之间的交流就像是人与人之间的交流，也是整套系统正常工作，达到信息互通的主要途径。除了选择一个好的通信方式为整套系统服务以外，制定通信协议也是非常重要的。对于一个稳定的工作系统，一个好的通信协议需要考虑到整套系统的各个影响因素。（4）对适用性的要求通信协议的制定还应考虑使用环境的多样性，同时提供多种通信接口，允许多种传输介质，允许多种网络拓扑结构，甚至针对不同的应用平台应发出不同的应用层协议、而这是对通信协议的较高的要求。综上所述，一个较好的通信系统要综合对准确性，高效率，可靠性，可扩展性、兼容性、适用性等几方面考虑。342通信协议的设计本系统通信机制主要有三种，分别是问讯式、主动上传式和定时上传式。问讯式是由监控中心发起，发送命令给监控终端，就是说由数据中心发起数据传输请求，RTU应答并发送/接收数据。主动上传式是指监控终端在其数据发生异常报警时，主动传送相应数据给主站的形式。定时上传式是由监控终端根据事先设置的发送数据间隔向主站发送数据，由监控中心发送结束命令后，则停止传送。一般来说，由监控中心发起的命令帧可以分为两类，一种点对点的数据传送，比如监控中心对某一监控终端的控制和对该监控终端的数据要求。一种是广播命令也就是说一点对多点的数据传送，主要就是监控中心同时对所有终端或某一组所有终端进行控制和数据传送。在目前情况下，系统对于所有终端和某组终端的命令其实还是基于点对点的数据传送5。由于在主站设备和远端设备之间进行的数据通信采用的主要方式是短消息，因此短消息中每个数据信息代表的具体意义，以及短消息中数据的排列规则都需要通信的双方达成一致。因此通信双方必须具有数据协议。由于受到存储芯片的容量限制，因此短消息传送的数据量要有一个具体的限定，同时为了便于定位有用的数据信息，短消息中数据信息以开头，以单个结尾，下面主要介绍通信双方所采取的不同的命令字及状态代码。意义LED灯编号命令字参数校验和其中参数值说明如下命令字代表了主站发往远端设备的数据的意义。命令字定义如下00请求发送当前状态数据01设定电压最大值02设定电压最小值03设定电流最大值04设定电流最小值参数它的值就是主站给远端设备设定的各个参数的值。校验和判断传送数据过程中是否出现错误，此处采取把前面的数据相加之后除128取余的校验方式。C51单片机开发环境简介41KEIL软件简介KEILC51集成开发环境主要由菜单栏、工具栏、源文件编辑窗口、工程窗口和输出窗口五部分组成。工具栏为一组快捷工具图标，主要包括基本文件工具栏、建造工具栏和调试工具栏，基本文件工具栏包括新建、打开、拷贝、粘贴等基本操作。建造工具栏主要包括文件编译、目标文件编译连接、所有目标文件编译连接、目标选项和一个目标选择窗口。调试工具栏位于最后，主要包括一些仿真调试源程序的基本操作，如单步、复位、全速运行等。在工具栏下面，默认有三个窗口。左边的工程窗口包含一个工程的目标（TARGET）、组（GROUP）和项目文件。右边为源文件编辑窗口，编辑窗口实质上就是一个文件编辑器，我们可以在这里对源文件进行编辑、修改、粘贴等。下边的为输出窗口，源文件编译之后的结果显示在输出窗口中，会出现通过或错误（包括错误类型及行号）的提示。如果通过则会生成HEX格式的目标文件，用于仿真或烧录芯片。如下图41所示为KEIL软件操作界面。图41KEIL软件操作界面TOOLBOX用于显示或隐藏KEIL的自定义工具条PERIODICWINDOWSUPDATE在程序运行时刷新调试窗口INCLUDEDEPENDENCIES用于显示或隐藏项目的包含文件2PROJECT菜单提供单片机项目的创建、设置和编译等命令。PROJECT菜单各个命令的功能如表42所示。表42PROJECT菜单菜单命令功能命令NEW创建新的项目及新的工作空间IMPORTVISIONPROJECT创建VISION1的项目OPENPROJECT打开一个已存在的项目CLOSEPROJECT关闭当前项目MANAGE管理项目的包含文件、库的路径及多项目工作空间SELECTDEVICEFORTARGET为当前的项目选择一个单片机的类型REMOVEFILE从当前项目中移除选择的文件OPTIONSFORTARGET设置当前项目的配置环境CLEANTARGET清除编译中创建的中间文件BUILDTARGET编译文件并生成可执行文件REBUILDALLTARGETFILES重新编译所有文件并生成可执行文件BATCHBUILD批量编译文件并生成可执行文件TRANSLATE编译当前文件STOPBUILD停止编译当前项目3DEBUG菜单DEBUG菜单中的命令大多用于仿真调试过程中，提供断点、调试方式及逻辑分析等功能。DEBUG菜单各个命令的功能如表43所示。表43DEBUG菜单菜单命令功能说明START/STOPDEBUGGING开始/停止仿真调试模式RUN运行程序STEP单步执行程序，遇到子程序则进入SERIAL打开串口仿真对话框TIMER打开定时器仿真对话框A/DCONVERTER打开A/D转换器仿真对话框D/ACONVERTER打开D/A转换器仿真对话框12CCONTROLLER打开12C总线控制器仿真对话框CANCONTROLLER打开CAN总线控制器仿真对话框WATCHING打开看门狗仿真对话框5LED照明节控制系统监控终端软件设计51模糊控制算法511模糊控制算法简介模糊概念用数学语言来说就是模糊集合。模糊集合的基本思想是把经典集合中的绝对隶属关系灵活化，用特征函数的语言来讲就是；元素对集合的隶属度不再是局限于取0或1，而是可以取从0到1的任一数值。映射在两个集合X、Y之间，如果有一个法则F，使得对X种的每个元素X，在Y中都有唯一元素Y与之对应，则称F是X到Y的映射。给定非空集合X与非空集合Y我们把记号称做从X到Y的映射，所谓映射实质上是函数概念的推广，它的意思是指，对每个XX都存在着唯一确定的元素YFXY与之对应。模糊子集设给定论域U和一个资格函数把U中间每个元素X和区间0，1中的一个数AX结合起来。AX表示X在A中的资格的等级。此处的A我们就说是U的一个模糊子集。此处的AX相当于CAX，不过其取值不仅是0和1，而是扩展到0，1中的任一数值。一般也称模糊子集为模糊集，而经典集合是模糊集的特例。隶属函数设给定论域U，U在闭区间0，1中的任一映射A可确定U的一个模糊子集ANSPMPSONSNSNMNMNMPSPSONSNMNMNMNBOONSNMNBNBNB52系统主程序设计C51单片机通信任务函数和LED灯控制任务都运行在操作系统上，系统对任务时间进行触发来实现任务调度。每个任务包含若干事件，当一个事件产生时，对应任务的事件变量就被设置相应的事件号，这样事件调度程序就会调用相应的任务处理程序。其主程序流程图，如图52所示。图52主程序流程图53系统节点启动程序设计本文设计了两种LED照明控制系统的启动方式。LED照明控制系统节点完成各种初始化以后，读取网络层的启动NV条目，查看是否恢复网络信息。如果是恢复网络信息，则程序直接从NV中读取节点以前运行时保存的网络信息NV条目，完成启动，否则节点以自动加入网络的方式启动。LED照明控制系统节点终端启动流程图如图53所示。图53KED灯系统节点启动流程图54LED灯节点任务程序设计除了协议栈完成的功能外，应用上层用户需要添加自己的任务函数，包括初始化函数和任务事件处理函数。任务事件处理函数处理任务所有的事件，包括时间、消息和其他用户定义的事件。用户定义事件有节点状态检测事件LAMP_STATE_DETECT和LED灯照度控制事件LED_LIGHTING_LEVEL。系统事件消息有ZDO状态改变、AF数据输入AF_INCOMING_MSG_CMD、消息确认事件和按键事件KEY_CHANGE等事件。地铁LED灯应用任务设计流程图如图54所示。6上位机软件设计61设计软件的原则实时性能够在对象允许的时间内完成对系统的检测、计算、处理和控制；针对性应用程序应根据具体系统的要求来设计。例如数据采集方式、数据；处理方式、控制算法的选取等；灵活性和通用性在稍加改变后就能适应不同系统的要求。为此，在进行程序设计时采用模块化结构，尽量把共用的程序编写成具有不同功能的子程序，这样易于设计和修改。可靠性可靠性是至关重要的。只有在硬、软件都非常可靠的情况下，系统才能可靠的正常运行。为此有必要设计一个诊断程序，使其对系统硬、软件能够进行检查，一旦发现错误就及时处理。在本项目中，软件设计主要包括串口通信程序的设计以及上位机监控软件的设计。62监控软件介绍621通用监控软件介绍在选择监控软件时需要注意以下两个方面。首先，要考虑有无实用的开发环境支持。一个好的开发环境使用便捷，能有效地提高软件开发效率。其次，要考虑该编程语言是否为主流语言。主流语言掌握的程序员比较多，便于交流与维护，而且，该语言能得到商家的关注而长期发展。监控系统使用的监控计算机，从90年代的386、486（CPU主频只有33MHZ）计算机，已发展到现在的P4（CPU主频已到27GHZ27000MHZ以上）计算机。计算机性能呈几何级数提高，操作系统也从九十年代中期的DOS、WINDOWS31单任务16位操作系统，已发展到现在的WINDOWS2000、WINDOWSXP、WINDOWS2003多任务32/64位操作系统，操作系统的性能得到了大幅度的提高，采用了大量的图形技术，使用户界面直观、容易操作。监控软件、也在逐渐升级换代。监控软件主要经过三个阶段1第一代监控软件93第三代监控软件随着监控点数量的增加，为了适应上百个监控点的通信和实时数据处理的需要，第二代监控软件已无法满足监控实时性、稳定性、可靠性、可维护性、可扩展性等方面的要求，因此有必要在总结前两代监控软件的基础上，运用现代最新的计算机软硬件技术，重新从根本上对监控软件进行设计，架构出一个能适应用户不断增加功能需求的，性能稳定可靠的监控系统。第三代监控软件按最新的面向对象的分布式多层结构的技术，结合管理的最新要求分为通讯服务器、数据库服务器，监控计算机，浏览计算机，可将通讯服务器数据库服务器分布到不同的计算机上运行，多台计算机一起协同工作，保证系统的性能、可靠性和稳定性7。622监控软件开发环境VISUALBASIC是一门快速语言，有非常便捷的开发环境，也是MICROSOFT公司的主流语言，关于编程中的疑难问题，可以到MICROSOFT的主页寻找答案，也可以通过搜索引擎查找例程，进行模仿和改进。本项目中选择VISUALBASIC作为监控软件。VISUALBASIC是一种采用面向对象的设计方法，具有时间驱动的变成机制的可视化程序设计工具。VB编程具有以下特点用户界面的编程工作量小一个实际的应用程序的设计可分为界面编程和非图形界面编程两部分。在VB中进行用户界面的编程，只需按实际要求将VB提供的基本控件（如按钮、文本框、标签和列表框等）添加到窗体中，然后设置它们的属性（设置各对象的外观样式等）即可。因此用VB编程，图形界面部分的编程工作量减少，缩短了软件开发的周期。VB以时间驱动为编程机制用户在界面中的任何一个操作将触发一个时间，如单机鼠标左键会产生单机时间、鼠标双击窗体会产生双击时间等。如果为某一事件编写了程序，即过程代码，则当该事件发生时就会执行该事件过程的代码，产生执行结果。可以给所有可能发生的时间编程，则任何一个事件的发生都会产生相应的程序执行的结果，从而做到由用户操作触发某个时间执行某个特定的功能。图62串口通信设计VB开发串行通信程序的方法有两种一是利用系统集成环境提供的控件；另一种是利用WINDOWSAPI应用程序接口。使用MICROSOFT提供的串行通信控件