电化学工作站上位机控制软件的开发全套开题报告.doc

重 庆 理 工 大 学毕 业 设 计（论文）开 题 报 告题目 电化学工作站 上位机控制软件的开发 二级学院 计算机科学与工程学院 专 业 软件工程 班 级 110030801班姓 名 学 号 指导教师 系 主 任 时 间 2014/2/23 1、本课题的研究目的及意义 电化学工作站，可以用于研究电化学机理、生物技术、物质的定性定量分析、常规电化学测试、纳米科学研究、传感器研究、金属腐蚀研究、电池研究、电镀研究等不同方面，对于生物化学的科学研究，占据相当重要的地位。现阶段的化学生产应用于社会各个阶层，包括制作建材，化纤等生活生产材料，包括净化水源，开发新能源等神态环保方面，等等，都有着举足轻重的作用。然而化学生产先需要经过严谨的化学实验，而化学实验是一项对于数据要求非常严谨的科学活动。其中，电分析化学则是通过一系列精密的电子仪器的测量，从而得出相对严谨的用于生产实验活动参考的数据的一门学科，而电化学工作站则是其中的重要的测量仪器之一，因此本项目所开发编写的软件程序对于该工作站必须要严谨且精密，对于生物化学的各种不同的化学测量实验提供精确而有效的实验数据，以有助于将实验成功进行并完成，然后将有效的实验成果推广到大规模的生产活动。2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析任务要求：本课题研究的是能够响应生物化学量，并按一定规律将其转换成电信号输出的，名为电化学工作站的装置的嵌入式程序开发。该装置主要用于研究电化学机理、物质的定性定量分析，而本系统是基于嵌入式电化学工作站，要求编写上位机控制软件系统，完成对下位机的控制功能，包括指令发送、常用的电化学分析方法如伏安法、溶出法、电流时间法、电压时间法等的方法设置、上述各种方法的参数设置，以及数据接收、存储、处理、交互式帮助等工作。可行性分析：技术上：电化学工作站上自带有单片机，有基础的内存、处理器等，更内置有数模转换器，可以通过调用相关模块直接进行数字/模拟信号转换；本设备使用的是51C类型号的单片机，可以通过51C语言对下位机进行嵌入式程序编写；本设备的上位机基于WINDOWS操作系统运行，可以通过C+平台提供的API以及MFC框架编写出高效的上位机程序，并设计出友好的用户界面；C+平台自带数据库链接的API，可以凭此进行数据库链接，并将处理好的数据存储于数据库内以日后查看。从上述分析来看，该系统在技术上是可行的。经济上：该电化学工作站的底层单片机已经设计完好，制作成本低廉且制作速度快，只需简单组装即可制成成品；该系统分三部分：下位机开发，上位机开发，数据处理与数据存储，共需要3位程序员参与开发，人工成本适中。从上述分析来看，该系统在经济上是可行的。法律上：该系统属于自主开发系统，知识产权由投资方与开发方共同拥有，因此不存在法律纠纷问题，在法律上是可行的。3、本课题的关键问题及解决问题的思路本项目分上位机与下位机两部分： 一、下位机下位机是对于工作站的底层51单片机的电子元件与端口等进行处理的嵌入式程序编写， 使下位机的单片机能够：读取并分析当前电路中的各元件的电压，电流，电阻，等信号，并能将这些信号从模拟信号转换成数字信号，同时也能将设定的电压，电流的数字信号转换成模拟电压，电流，使单片机能进行正常的测量工作，即模拟信号与数字信号之间的转换；能与上位机进行通信，包括接受上位机对于电流，电压的设定，方法的选择，同时将测量获得的电流电压等的模拟信号所转换成的数字信号发送回上位机。解决思路：单片机上自带有数模转换器，下位机的操控通过将写好切编译好，转换为二进制信号的程序烧录进记忆接口，并运行，来进行的，操控时需要将上位机所发送的数字信号转换成模拟信号；下位机的单片机上自带有测量电压与电流的元器件，可以获得当前的模拟电压与电流，并单片机上通过程序将其转换为数字电压与电流； 上位机与下位机的通讯通过USB数据线以及相互之间专用的I/O接口而完成，在需要通讯时，上位机与下位机的开发者需要商定好一个适合而高效的通讯协议，通过定义好的通讯信号，上位机可以给下位机发送命令，而下位机也可以将工作结果以数字信号的方式返回到上位机。二、上位机上位机是对于工作站的表层，包括友好的用户UI界面，可以让用户通过WINDOWS操作系统，用鼠标、键盘进行操作；能对下位机传输测量数据，能对下位机的测量方法进行操控；能接受下位机所返回的数据，同时根据数据在直角坐标系绘出相应图像；能将测量的数据组保存在相应数据库中随时调出来查看。解决思路：上位机程序基于WINDOWS系统，通过C+平台进行开发，可以用C+提供的API进行用户界面的开发；利用C+平台的MFC框架，可以进行数据表格以及坐标绘图的程序设计，同时通过对数据库的链接，可以进行数据的记录与调用。4、完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法完成本课题，需要的硬件条件有：以51单片机为基础的电化学工作站电路板、能流畅运行windows各版本系统的计算机，这些工具个人以及工作室已经具备；工具书：visualC+程序设计，嵌入式程序设计，单片机构造及运行原理，电化学工作站原理及应用，电分析化学基础原理上述工具书可以在图书馆借阅。实验：在调试下位机的嵌入式程序以及上位机的数据处理性能时，需要用到稳定且能通电的介质进行测试，我们选用了一块电容器作为实验素材。5、工作方案分析及进度计划 第12周：了解电化学工作站的工作方式，学习单片机的运行原理，学习基础嵌入式编程； 第34周：开始设计课题项目的功能模块，对项目组人员分派任务，查阅相关文献，进行可行性分析，设计不同的电化学测试方法，编写工作进度表； 第56周：设计上位机与下位机的通讯协议，开始对上位机与下位机进行编程工作。 第610周：完成所设计好的功能模块的程序编写，并在过程中进行适当添加或更改。第1012周：编程工作完成，对