（光学工程专业论文）液力变矩器性能试验计算机测控系统的研制.pdf

摘要 液力变矩器在汽车的传动系统中应用广泛，是汽车上的最重要的零部件乏一，其性能质 量直接影响汽车的使用寿命和行驶安全，所以对其进行科学测试和试验是确保汽车质量的重 要环节。 本论文针对液力变矩器性能教学试验台完成了计算机测控系统的研制。液力变矩器性能 试验计算机测控系统是集机械、电子、测控和计算机技术予一体的典型机电一体化的系统。 本系统主要任务是测定液力变矩器的外部特性，即泵轮和涡轮轴上的转矩和转速之间的关系 和液力变矩器的效率。本文介绍的测试方法是采用计算机对数据进行采集、处理并对试验 设备进行控制，最终的试验结果经计算机软件处理后，在计算机上显示或保存起来。 本论文重点说明了测试系统的硬件组成和软件设计，在硬件部分，论述了多功能数据 采集模块、传感器及调理电路、执行器及驱动电路。在软件设懈分重点对组成系统软件 的各个子模块进行了描述，同时对系统所遇到的软件设计核心技术进行了说明。整个系统具 有分层次、模块化的结构。在文章的最后讨论了系统噪声信号的处理方法。 本文介绍的液力变矩器性能试验计算机测控系统，经过验证设计合理，使用方便，稳定 性好，减少了操作人员的劳动强度，消除了人为因素对测量结果的影响。同时，友好的人机 交互界面便于教学和试验。该方法可供生产和维修变矩器的企业借鉴。 关键词液力变矩器，数据采集，计算机控制 a b s t r a c t t o r q u ec o n v e r t e r ，w i d e l yu s e da m o n gt h em e c h a n i s mo ft r a n s m i t t i n g ，i so n eo ft h em o s t i m p o r t a n tp a r t s o ft h ea u t o m o b i l e ，t h e r e f o r e ，i ti sv e r yi m p o r t a n tt ot e s ti t sc h a r a c t e r i s t i c st o e n s u r et h eq u a l i t yo ft h ea u t o m o b i l e t h i sp a p e ri sa b o u tt h er e s e a r c h o fc o m p u t e rt e s t i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mo l lt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft o r q u ec o n v e r t e r t h es y s t e mi sap a r t i c u l a ri n t e g r a t i v es y s t e mc o m b i n e d w i t hm e c h a n i c s ，e l e c t r o n i c s ，a u t o m a t i o na n dc o m p u t e rs c i e n c e t h et a s ko ft h et e s t i n g s y s t e mi st ot e s te x t e r n a lc h a r a c t e r i s t i c so ft o r q u ec o n v e r t e r , i ti s a b o u tt h er e l a t i o no ft h e o u t p u tt o r q u e ，i n p u tt o r q u e ，e f f i c i e n c ya n do u t p u tr ev a b o u tt h ew a yo ft e s t i n g , d a t a a c q u i s i t i o na n dd a t ap r o c e s s i n gi sb yp c t h eh a r d w a r ea n dt h es o f t w a r ed e s i g no ft h et e s t i n gs y s t e ma r ee x p o u n di nd e t a i l f o r h a r d w a r e ，t h et e c h n o l o g yt h a th o wt oa c q u i r ed a t aa n dc o n t r o lo u t p u ts i g n a la l ed i s c u s s e d f o rs o f t w a r e ，t h es o f t w a r em o d u l e so ft h es y s t e ma r ei n t r o d u c e d i nt h ee n dh o wt od e a lw i t h d i s t u r b a n c e si ss p e c i a l l ye x p o u n d t h et e s t i n gs y s t e mw o r k e dw e l li np r a c t i c e t h ei n d u s t r yo fp r o d u c i n gt o r q u ec o n v e r t e r c a nu s ei tf o r r e f e f e n c e s k e yw o r d s ：t o r q u ec o n v e r t e r ，d a t aa c q u i s i t i o n ，c o m p u t e rc o n t r o l 独创性声明 v7 7 4 0 6 0 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：藩子枣矗身 时间：，九，r 年弓月， 曰 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名： 导师签名 两冬椅 啤焱 时间：f 年月n 曰 时间： 淅s 年月i 日 中国农业大学硕士学位论文 第一章 绪论 第一章绪论 液力变矩器在汽车、筑路机械的传动系统中应用广泛，是汽车上的最重要的零部件之一，其 性能质量直接影响汽车的使用寿命和行使安全，所以对其进行科学测试和试验是确保汽车质量的 重要环节。 液力变矩器是利用液体作为工作介质来传递动力的一种装置，它的主要工作特点是具有对外 载荷的自动适应性，能够无级调速和变矩，使发动机的功率得到充分利用。由于液力变矩器内能 量的转换和工作液体的流动状态极其复杂，有关的设计理论和计算方法目前尚不完善，难以用理 论的方法求得足够准确的特性，因此，目前一切液力传动装置的设计、制造、研究都是依据液力 元件的试验特性而进行的。 液力变矩器性能试验台是进行车辆液力变矩器性能试验的必要设备，在进行车辆液力变矩器 新产品开发时，必须进行液力变矩器的静态、动态性能试验，以确保液力变矩器的设计正确、制 造精度高：或在变矩器改型时，用试验方法来分析变矩器有关参数的变化对其静动态性能的影响。 传统的试验方法是采用人工采集记录数据的，测试工作量大，且难以保证各个试验参数的同 步获取，加之数据处理时需做大量计算，绘制特性曲线过程中也要进行拟合和平滑，处理结果受 人为的影响较大，导致试验的精确性下降。本课题采用的基于p c 仪器的测控方法采用计算机 对数据进行采集、处理，并对试验设备进行控制，极大地减少人工工作量，提高了试验结果的精 度和可靠性。同时，友好的人机交互界面便于教学和试验。 1 1 测试技术的作用及发展 在科学技术高度发展的时代，先进的测试系统所起的作用越来越大。根据液力变矩器性能测 试系统要求，开始试验时首先根据实验要求对执行机构( 比例溢流阀和电动机) 进行闭环控制， 在它们达到实验设雹要求的状态时，自动记录此时的试验数据，并送入计算机进行分析和处理， 同时系统实时监测液力变矩器性能试验台的状态，发现异常及时报警。要完成这种集采集、处理、 控制三位于一体的测试任务，简单的仪器是不能胜任的，需要复杂而先进的测试系统。 自动测试技术是近5 0 多年才发展起来的。在摄初的十多年间，自动测试技术取得了一定的 成功，但因测试系统结构庞大，代价高昂，一宜没有得到广泛的应用。直到6 0 年代，由于半导 体集成电路和数字计算机的迅速发展，各种自动测试系统才相继出现。这期间的自动测试系统基 本具备了精度高、速度快、功能强的优点，而且有一定的数据分析和处理能力。但这些系统都是 由分立元件和中小型规模的集成电路组成，其可靠性不高，且大多数是专用系统，缺乏通用性和 灵活性。7 0 年代，大规模集成电路的飞速发展和微处理器的问世加快了自动测试系统发展的步伐， 特别是8 0 年代后期出现了c a m a c 标准接口系统以及后来相继出现的g p - i b 通用接口系统、v x i 总线接口系统等，给自动测试系统注入了新的活力。 计算机测控系统是以计算机为核心的测控一体化的自动测试系统，这种系统对被控对象的控 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 制是依靠对被控对象的测量结果决定的。因此，它实质上是一种闭环控制系统，其基本组成如图 卜i 所示。图卜1 中左侧的输入、输出通道是联系计算机与被控对象的渠道，因此，称之为“测 控通道”。 涣f吨酬模拟量输入通道p 叫人一机接口 拄 吨酬模拟量输出通道r 计 列 吨翻开关量输入通道p 算 机0 4 通信接口| 象 吨翻开关量输出通道r 图卜1 计算机测控系统典型结构 图l - l 中右侧“人一机接口”是计算机与操作人员的联接渠道，称为“人一机通道”，最 常用的有：输入命令和数据用的键盘、显示测量结果和运行状态的显示器、打印机以及各种记 录器等。“通信接口”是计算机与其他计算机之间的联系通道，称为“相互通道”。多机测控系 统的各个计算机之间通过“通信接口”传送命令或数据。 由图l - l 可以看出计算机测控系统是以p c 为核心，有测量功能软件支持，具有虚拟控制面 板、必要的仪器硬件和通讯能力的p c 仪器。它是将计算机技术和仪器技术有机结台，充分利用 飞速发展的计算机技术，用计算机的c r t 模拟各种仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测 结果：以计算机软件来实现各种各样的信号分析、处理，完成多种多样的测试。 1 2 液力变矩器试验台计算机测控系统的研究内容 本测试系统主要任务是测定液力变矩器的外部特性，即输出轴和输入轴上的特性，它是以泵 轮和涡轮轴上的转矩与转速之间的关系来表示。试验方法有两种：一是在泵轮转速一定的情况下， 改变负载进行试验；二是在负载一定的情况下，分别设定不同的泵轮转速进行试验，最终根据实 验数据绘制出液力变矩器的外特性曲线。本系统中用变频器改变电机的转速，组成转速控制环； 由比例溢流阀控制改变负载，组成压力控制环。需要测定的参数有：泵轮转速( n b ) 、转矩( t 。) 、 涡轮转速( n w ) 、转矩( t w ) 、油压等，根据上述参数计算出效率( n ) ，绘制出 t u = f ( n w ) ，t w = f ( n w ) ，n = f ( n w ) 等三条曲线，称之为液力变矩器的外特性曲线。 液力变矩器性能试验的两种方法，设计过程基本相同，系统软件界面及实现方法一样，差别 在于系统控制时，转速环和压力环先后控制顺序不同，所以软件设计仅依据第二种方法进行。因 此本论文主要是编制液力变矩器的外部特性的试验软件。 2 中国农业大学硕士学位论文第二章液力变矩嚣性能试验介绍 第二章液力变矩器性能试验介绍 2 1 液力变矩器性能试验台构成 液力变矩器性能试验台由液力变矩器、驱动装置、加载装置和钡4 控系统等组成，如图2 - 1 所 示。驱动部分采用变频调速的三相异步电动机( y 2 5 0 - 2 型) ，变频器采用a b b 公司的a c s 6 0 0 型； 加载装置采用液压技术实现，主要由液压泵( 排量7 5 m l r ，压力2 l * 眈，转速2 0 0 0 r p m ) 、比例 溢流阀、油箱总成等组成，通过比例溢流阀调节液压泵的工作压力，从而实现对液力变矩器的加 载控制。测控系统是以台计算机与多功能数据采集卡为核心，通过相应的软件实现对整个测试 过程的程序控制。 l 电机；2 联轴嚣：3 转矩转速传感罂：4 液力变矩器：5 液压泵 6 变频器：7 供油装置：8 信号变换模块；9 计算机。 图2 - i 液力变矩嚣性能试验台 2 2 液力变矩器 2 2 i 液力变矩器工作原理 液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮构成，三个工作轮装在一个密封的壳体内，泵轮与液力变矩 器壳体固定在一起，并与发动机的飞轮同步转动，涡轮与输出轴相连，输出转矩。导轮固定在涡 轮和泵轮之间，并保持一定的轴间间隙。液力变矩器安装在发动机的飞轮曲轴上，其作用与采用 3 中国农业大学硕士学位论文第二章澈力变矩器性能试验介绍 手动变速的汽车离合器相似。液力变矩器利用液力传动的原理，通过泵轮将发动机的机械能转变 为液体的动能，再由涡轮把这种动能转变为机械能输出。 图2 - 2 为液力变矩器工作原理图。如图22 所示，液力变矩器工作时密闭的壳体内充满有一 定压力的油液，当发动机带动泵轮旋转时，泵轮叶片带动油液运动，由于离心力的作用，油液由 内缘向外缘流动，在这个过程中，油液获得了动能，速度环量增加，同时压力也有所增加；具有 高速度的油液流入涡轮中，作用在涡轮叶片上，从而推动涡轮转动。做功后的油液动能减少，速 度环量减少，并沿着叶片之间的通道流入到导轮，导轮固定不动，油液经过导轮叶片改变方向后 又进入了泵轮叶片，这样油液在泵轮叶片、涡轮叶片、导轮叶片间形成环流，周而复始形成液力 变矩器的工作过程。由此可知，功率是由泵轮输入，漏轮输出；泵轮获得能能量，涡轮释放能量； 导轮固定不动，但能改变油液的流动方向。因此根据能量守恒原理和环量保持原理，t b + t t + t 。 = 0 ，即作用在三个工作轮叶片上的转矩之和为零。只要保证t d 0 ，则t t t b ，即涡轮输出转 矩大于发动机的输出转矩，k t t ，t b 称为变矩比，这就是液力变矩器的变矩原理。在发动机转 速一定的情况下，涡轮输出转矩随着涡轮转速发生变化，涡轮转速越低，涡轮所能传递的转矩越 大，这就是液力变矩器的自动适应性。可见液力变矩器不仅能传递发动机的转矩，还能在发动 机转速不变的情况下，随着反映汽车速度的涡轮转速变化，自动改变涡轮的输出转速实现无级变 速。 22 2 液力变矩器的外特性分析 田2 - 2 液力变矩器分解圈 液力变矩器能自动适应行驶阻力的变化，自动地、连续地根据输出轴的转矩改变输出转速。 在泵轮转速n 8 和转矩t b 不变的条件下，即发动机在某一工况工作时( 如额定工况) ，可将液力变 矩器的传动效率n 及涡轮转矩h 随涡轮转速n t 而变化的规律用图2 3 表示出来。 图2 - 3 中，横坐标为涡轮转速，纵坐标为转矩和效率，m 表示当变矩器的变矩比kl 时的 4 触謦_ 围2 - 3 液力变矩器外特性曲线 涡轮转速。由图2 - 3 可知，当l i t 0 ，所以- t t t b ：当n t = n ， 时，t d = 0 ，所以t t = ；当n t n 。时，t d o ，所以t t 大于 = 大于等于 - 小于等于 ) 不等于 除了上面所提到的运算符外，l i k e 运算符在w h e r e 条件从句中也非常重要。l i k e 运算符的 功能非常强大，通过使用l i k e 运算符可以设定只选择与用户规定格式相同的记录。此外，我们 还可以使用通配符“”用来代替任何字符串。举例如下： s e l e c tf i r s t n a m e ，i a s m a m e ，c i t y f r o me m p l o y e e w h e 聪、国和鲫蛾磷l 范e ；( 注意，字符串必缚被包含在单括号内) 本测控系统中在t q u e r y 控件中应用s q l 语句如下：， 在日数据输出界面上放置有一名为“查找”的按钮，其双击事件代码如下： p r o c e d u r et d a y d a 噶b u r o n s e a r c h c l i e k ( s c n d e r ：t o b j e c t ) ； i , e g n w i t hq u o r y ld o b e g i n c l o s e ； s q | c l e a t ； s q l a d d ( s e l e c t f r o m + d a y d a h a + _ w h e r e 运行日期 ：b e g n t i m ? ) d s o l 套询语句 ：二 p a r a m b y n a m e ( ：l j ! e g i n t i m e ) a s d a t e ：= d a t e t i m e p i c k e r l d a t e ；脯入开始时间 p a r a m b ”a m “i c n d d m e a s d a t e ：= d a t e t i m e p i c k e r 2 d a l e ；h 输a 截止时间 o p e n ； e n d ； e n 6 4 2 4 系统软件设计 根据系统实现的功能，整个测试软件可划分为系统参数配置模块、数据采集模块、控制管理 模块、数据库管理模块、数据杳询及输出模块的等，图4 一l 为系统的软件结构。从图中可以看出： 数据库放各模块所共享。 硬 参数配嬖模块 件 匿。( 三 数据采集模块 、q 驱 控制管理模城 动 巴 程 4 - ，系统的软件总体结构 2 4 中国农业大学硕士学位论文 第四章 测控系统软件设计 4 2 4 1 参数配置模块 参数配置模块的作用是设置系统参数( 如采样周期等) 以及系统被控量( 转速和油压) 的 设定值和初始值，等待时间，报警值等实验参数，它在数据采集之前进行配置。图4 2 为系统参 数配置界面，实验号是为本次实验的名称，由不大于1 0 个字符的英文字母或数字组成。泵速、 涡速、泵矩、涡矩及压力最大值皆指相应的传感器能正常工作的晟大值，超过这个值。传感器测 定的数据可能不准确，另外如果实时数据超过了系统设定的最大值，就会报警。实验开始，泵速 首先要达到设定的值并保持不变，然后改变负载进行试验，而负载的改变是通过出口油压的变化 来体现的，所以按一定的增量加载，在每次加载后经过一段等待时间，待系统状态稳定后，记录 实验数据，再进行下一次自动加载直至达到实验要求的状态。 田4 - 2 系统参数设置界面 在参数设置的同时，参数设置的结果存入实验参数设置数据库，以便系统其他部分调用。例 如在数据采集前，系统要获取采样周期，下面这条语句的作用就是把实验参数数据库中的采样周 期赋给采样时间控件。每采样间隔记录采样数据一次。 t i m e r l i n t e r v a | ：= d a l a m d t a b l e c o n f i 9 1 f i e l d s 1 a s i n t e g e r ； 该界面设计用到的主要控件：数据访问控件t t a b l e 、t d a t a s o u r c e ；数据浏览控件t d b g r i d 、 t d b e d i t 、t d b n a v i g a b d r 。 t r a b l e 控件使用说明 利用t t a b l e 控件程序设计人员甚至可以不需要编写任何程序便可对数据库进行访问，在一 个应用程序窗体中放置一个t t a b l e 控件的过程如下： 1 、在控件选择板上选择d a t aa c c e s s 页； 2 、单击t a b l e 图标； 3 、在窗体内单击鼠标，获得一个t t a b l e 控件； 4 、为t t a b l e 控件设置有关的属性： d a t a b a s e n a m e 属性指定要访问的数据库所在的路径名，路径名可以用别名来表示。 t a b l e n a m e 属性指定要访问数据库中具体的数据库表。 a c t i v e 属性设置为t r u e 时，表示打开要访问的数据库表；设置为f a l s e 时，暂时不打开要访问 的数据库表。 t d a t a s o u r c e 控件使用说明 t d a t a s o u r c e 控件是连接数据集控件t t a b l e 、t q u e r y 和数据控制控件t d b g r i d 、t d b e d i t 等 的桥梁，t t a b l e 、t q u e r y 控件通过b d e 可以实现与磁盘上的数据库连接即访问，但它们本身不 能显示数据库中的数据信息，而数据控制控件如t d b g r i d 、t d b e d i t 等能够提供可视化的界面， 显示数据库中的数据信息，但它们不具备访问磁盘数据库的能力，正是t d a t a s o u r c e 将这两者有 机地结合起来，使得用户才能交互地对数据库中的数据信息进行查询、修改、插入、删除等操 作。 在应用程序窗体中放置t d a t a s o u r c e 控件的过程如下： l 、在控件选择板上选择d a t aa c c e s s 页； 2 、单击d a t a s o u r c e 图标： 3 、在窗体内单击鼠标，获得一个t d a t a s o u r c e 控件； 4 、为t d a t a s o u r c e 控件设置有关的属性： d a t a s e t 属性指定一个数据集控件，可以是t t a b l e 、t o u e r y 或t s t o r e d p r o c 控件的名字。 t d b n a v i g a t o r 控件使用说明 t d b n a v i g a t o r 控件主要用于在数据集中进行记录导航和为用户操纵数据集中的记录提供了 一组简单明了的控制按钮。t d b n a v i g a t o r 控件中包含一组控制按钮，用户单击其中的按钮可以向 前向后移动记录指针、插入记录、修改现存记录、投寄对记录的修改、取消修改、删除记录：以 及刷新记录的显示等。 下图为t d s n a v i g a t o r 控件中的控制按钮。 田4 - 3t d b n a v i g a t o r 控件中的控制按钮 主垦奎些奎娑b 箸l l l 鳖l l - | ，三登篮翟盘鐾窒坠 下表描述了t d b n a v i g a t o r 控件中的各个控制按钮。下面依次是上图从左至右按钮名称。 袁4 - 1t o b n a v i g a t o r 控件中的控制按钮描述 按钮名称 主要功能 将当前记录指针移到数据库表中第一条记录处 将记录指针移到当前记录的前一条记录处 将记录指针移到当前记录的后一条记录处 将当前记录指针移到数据库表中最后一条记录处 调甩数据集控件的i n s e r t 方法，在当前记录的前面插入一条新 记录，并将数据集控件置为插入状态 删除当前记录，如果t 1 ) b n a v i g a t o r 控件的c o n f i r o m e l e t e 属性设 置为t r u e 时会弹出删除确认对话框 将数据集控件置为编辑状态，以便用户修改当前的记录 保存对当前记录的修改 取消对当前记录的修改，井将数据集控件置为浏览状态 清除数据浏览控件的显示缓冲区，并用与其相连的数据集控件 ( t t a b l e 或t q u e r y ) 中的记录刷新显示缓冲区。 t d b g r i d 控件使用说明 t d b g r i d 控件用于全屏幕显示和编辑数据库表中的记录，t d b n a v i g a t o r 用于在数据记录之间 导航、插入记录、删除记录、投寄被修改的记录。 t d b g r i d 用网格的形式显示数据库表中的记录信息，网格中的各列可以在设计阶段使用字段 编辑器创建也可以在运行过程中用程序设定。 4 2 42 数据采集模块 数据采集模块主要完成数据的采集和处理。实验开始后首先对多功能数据采集模块进行初始 化，然后根据系统配置信息调用硬件驱动程序，发出相应的硬件操作命令，开始数据采集。本系 统采集的数据有泵速、涡速、泵矩、涡矩等。数据采集模块将采集来的数据先进行数字滤波等分 析处理，再根据相应的计算公式变换为相应的工程量，最后将其写入实时历史数据库和送显示 画面实时显示。 图4 - 4 为系统主界面，厕面有实时数据、实时曲线显示，该部分用到了重要控件有主菜单控 件t m a i n m a i n , 绘图控件d b c h a r t ，数据摩控件t d a t a b a s e ，时钟控件t r i m g r 。t m a i n m a i n 用于创 建主菜单。它通常分为两级，第一级是窗口标题下的菜单栏，含有下拉菜单的名称；第二级是下 拉菜单所包含的菜单项，菜单项也可以包含子下拉菜单。d b c h a r t 可以直接把数据库中的数据绘 成各种图形。下面代码为系统使用绘图控件d b c h a r t 时，绘图函数在调用时参数设置情况： d b c h a r t l & 媾对2 1 a d d x y ( d a t a m d ，t a b l e r c a lf i c l & 2 1a s l n l c g e r 2 7 o ， n 拈 “ 8 s 0 t t e e t t c r ：至k 附 i 吾时 中国农业大学硕士学位论文第四章测控系统软件设计 图4 4 系统主界面 t d a t a b a s e 控件用于建立与数据库的永久连接。代码实现如下 t t i m o r 控制着数据采集的开始与停止，即当t i m e r l e n a b l e d ：= t r u e 时，数据采集开始， t i m e r l e n a b l e d ：- f a l s e 时，数据采集停止。 该部分还用到了其他重要控件有：数据访问控件t t a b l e 、t d a t a s o u r c e ；数据浏览控件t d b e d i t ， 2 8 他们的使用方法见参数设置模块部分说明。 4 2 4 3 控制管理模块 控制管理模块接收用户在系统参数配置模块中给定的参数，与采集的实际数据、p i d 算法、 执行结构( 液压系统和电机调速系统) 及试验台组成闭环，自动完成系统测试任务。调速闭环和 油压闭环控制都采用位置式p i d 控制算法，算法流程图如。其中，e ( k ) 为t = k t 时刻的误差值；u ( k1 ) 为t = ( k - 1 ) t 时刻的控制量；酶、k z 、岛分别为比例、积分、微分常数，其值大小可有实验确 定；t 为采样周期。 n 田4 - 5 位置式p i d 算法流程田 控制模块与数据采集模块是这个测控系统的核心，完成系统的主要功能。它们是两个并发的 进程，通过一组全局变量进行通信。图3 为系统控制主程序流程图，图中总控制任务是指转速状 态和油压( 负载) 转态都要达到系统设定值。 4 2 4 4 数据输出模块 围4 - 6 系统控制程序流程图 数据输出模块主要主要功能是 进行实验结果的查询 导出实验结果 实验曲线的绘制 实验数据查询及输出界面如图4 7 所示。 1 ) 实验结果查询 查询条件采用模式匹配的技术是通过在s q l 查询语句中s e l e c t 语句，查询完毕后以数据表格方式 显示。 “奄找”按钮的双击事件的代码实现如下： b o 垂n 诵t h q c 蝌】如 b e g i n c l o s e ； s q lc l c a r ； 姆 s q l a d d ( s e l e c t 0 葶麓鎏c x p c r + fw h e r e 实验号。：e x p e r n o ) ；s q l 奄询语阳 p a r a m b 聃a n 骥奄x 辨州o ) a s s t r i n g ：= e d i t l t e x t ； e x c e p t s q l c b & “ ，掌曩 中国农业大学硕士学位论文第四章测控系统软件设计 测控系统软件设计中多次使用t q u e r y 编写s q l 查询命令，使用方法步骤与上例完全相同 田4 - 7 实验数据查询及输出茴面 该部分用到的主要控件是t q u 口y 、t d a t a s o u r e e 、t d b c u i d 、t d b e d i t 、t d b n a v i g a t o r 。 t q u e r y 控件使用说明 因为t t a b l e 部件不能使用s o l 语言，而在t o u e r y 部件可以使用s o l 语言，因而t o u e r y 部 件也就具备了强大的关系查询能力。 在d e l p h i 应用程序中编写和使用的s o l 语句有两种：即静态s q l 语句、动态s o l 语句。静 态s q l 语句是在程序设计阶段，将s o l 命令文本作为t q u e r y 部件的s o l 属性值设置。而动态s o l 语句编程是s o l 语句中包含一系列的参数，在程序运行过程中各参数值是可变的，即可以动态地 给s q l 语句中的参数赋值。 静态方式是把s o l 命令文作为t q u e r y 部件的s q l 属性值进行设嚣，这样，当执行应用程序 中国农业大学硕士学位论文 第四章瀑4 控系统软件设计 时，d e l p h i 便执行t q u e r y 部件s o l 属性中设置的s o l 命令。如果是s o l 中的查询命令，把t q u e r y 部件通过t d a t a s o u r c e 部件与数据控制部件相连，查询的结果将会显示在与t q u e r y 部件相连接 的数据浏览部件中。动态s o l 语句是指s q l 语句中包含一些参数变量，在程序中可以为这些参数 赋值，在程序运行过程中，各个参数值是变化的。t o u e r y 部件的s q l 属性中的s o l 语句的编写 也有两种方法，一种方法是在程序设嚣阶段便将相应的s o l 语句写入到t q u e r y 的s o l 属性中， 另一种方法是在d e l p h i 开发的应用程序将s o l 语句，包含在p a s c a l 代码单元中。 t o u e r y 控件是我们使用s o l 语言开发数据库应用程序的有力工具，因为使用s q l 语言，我们 可以非常方便灵活地对一个或多个数据库表中的记录进行访问，所以利用t o u e r y 我们可以奁询 本地的数据库如p a r a d o x 和d b a g e 数据库系统中的数据，我们还可以使用t o u e r y 控件对一个远 地的数据库s q l 服务器进行访问，建立c l i e n t s e r v e r 模式的应用程序。 在一个应用程序窗体中放置一个t q u e r y 控件的过程如下： 1 、在控件选择板上选择d a t aa c c e s s 页： 2 、单击q u e r y 图标： 3 、在窗体内单击鼠标，获得一个t q u e r y 控件； 4 、为t q u e r y 控件设置有关的属性： d a t a b a s e n a m e 属性指定将要访问的数据库的路径名。 s q l 属性指定对数据库表进行访问s o l 语句，它可以是一条查询语句也可以是一条修改语句或插 入语句等。在对象浏览器上，单击s q l 属性时，会打开一个字符串编辑器供程序设计者输入s q l 语句。 在这里要注意在t q u e r y 控件中，不是用t a b l e n a m e 属性来指定要访问的数据库中的数据库 表，而是在s q l 属性中，通过s o l 语句来指定将要访问的数据库表。 在t o u e r y 控件中编写简单的s q l 查询命令 使用t q l l e r y 控件编写简单的s q l 查询命令，并在d e l p h i 应用程序中实现s o l 查询。 例如，如果我们想查询出表d a y d a t a d b 中在b c g i n t i m e 与c n d t i m c 时间之间的数据，我们按下列 步骤来实现： 1 、在应用窗体中放置一个t q u 8 r y 控件、一个t d a t a s o u r c e 控件一个t d a t a o d d 拄件，并将它们 连接起来 2 、设置窗体t q u a y 控件q l l l e f y l 的d a m b 髂e n a m e 属性值为g d m ( g d m 是数据库别名) 3 、双击o b j e c tl u s p c c t o r 窗i z 中o u c r y l 的s o l 属性，d e i p h i 将显示s n d n gl i s te d i t o r 窗口。窗 口如图4 8 所示： 4 、在此窗口中输入s q i 语句： s e l e c t4f r o md a 、, d a t a ： 5 、单击o k 按钮，关闭s a 4 s l i s t e m t o r 窗口。 6 、设置q u e r y 的o p e n 属性为t r u c 。 中国农业大学硕士学位论文 第四章测控系统软件设计 曼量曼! 曼! 曼! 曼曼曼曼曼! ! ! ! ! ! ! ! ! 曼鼍寰曼曼皇皇曼! 曼! 曼曼曼曼曼曼! 簟簟毫曼曼曼曼曼曼曼曼蔓! 曼曼曼曼! ! 曼! 曼曼曼蔓_ i l l l 图4 - 8s o l 语句输入窗口 2 ) 导出实验结果 有时我们需要将数据的查询结果以文本的形式保存，再遁过e x c e l 等其他工具进行统计或绘 制曲线，本过程主要完成查询数据的文本导出。步骤如下： 声明文本类型变量 建立文本文件 利用的q u e l l 逐条写入文本文件 关闭文件 代码实现如下： 中国农业大学硕士学位论文 第四章测控系统软件设计 程序运行后，单击“导出”按钮，出现以下画面，即可保存导出数据文件。 图4 - 9 导出实验数据对话框 3 ) 实验曲线绘制 一种方法是用导出的实验数据在e x c e l 中打开，然后绘图，这种方法毋需赘叙。二是利用 绘图控件d b c h a r t 来绘制实验曲线。实验中用d b c h a r t 生成的实验曲线如图4 1 0 所示。 中国农业大学硕士学位论文第四章测控系统软件设计 42 5 数据库设计 圈4 1 0 用d b c h a r t 生成的实验曲线 数据库是本系统软件的核心，软件的各部分都要和数据库发生关系，在以上的软件设计部分， 已经介绍了一些常用数据库控件的功能、对数据库的访问及操作。下面比较系统的介绍d e l p h i 的数据库。 4 25 1d e l p h i 的数据库特性及功能简介 直到目前为止。计算机软件的开发分为两个不同的体系，其中一个体系是使用传统的程穿设 计语言( 如p a s c a i 、b a s i c 和c 等) 开发数值控制、数值运算等软件，围绕它们的重点是算术、 数据结构以及近年产生的面向对象技术。另一个体系则是通用的数据库管理软件领域( 数据库应 用程序的开发) 。这两个体系的发展都极为迅猛，但是二者并没出现混合渗透迹象。如果使用数 据库语言进行传统的算术编程，虽然也能完成相应的功能。但是其编程过程可能极为复杂。如果 使用传统的编程语言进行数据库编程，通过调用专用的数据库应用程序接口函数和过程，利用这 些函数和过程提供的功能，可能也能做得比较完善，但这做起来大多是极其困难的。而d e l p h i 结合了两个体系的优点，它结合了传统的编程语言o b j e c tp a s c a l 和数据库语言的强大功能，它 即可以用于传统的算术编程又可以用于数据库编程，特别是d e l p h i 具有强大的数据库功能，利 用d e l p h i 的数据库工具，我们根本不需要编写任何o b j e c tp a s c a l 代码便可以自建一个简单的 数据库应用。 d e l p h i 是b o r l a n d 公司于1 9 9 4 年底发布的用于开发数据库应用程序的工具，它是面向对象 3 5 中国农业大学硕士学位论文第四章测控系统软件设计 的它是目前开发客户服务器数据库应用程序的强有力的工具。d e l p h i 在w i n d o w 3 1 以上版本 的系统环境下运行，目前具有两个版本：d e l p h i 的标准版本和客户服务器版本。标准版本包含 一个b o r l a n dd a t a b a s ee n g i n e 的局部拷贝，它允许用户刨建能访问d b a s e 、p a r a d o x 和l o c a l i n t e r b a s e 服务器的数据库应用，它还支持具有o d b c 接口的数据库。d e l p h i 的客户服务器版 本包括b o r l a n ds q ll i n k ，它能直接访问o r a c l e 、s y b a s e 和m i c r o s o f ts q ls e r v e r ，i n f o r m i x 以及i n t e r b a s e 数据库服务器。 d e l p h i 可以访问多种数据库管理系统的数据库，凭借窗体( f o r m s ) 和报表( r e p o r t s ) ， b d e ( b o r l a n dd a t a b a s ee n g i n e ) 可以访问诸如p a r a d o x 、d b a s e 、本地i n t e r b a s e 服务器的数据 库，也可以访问远程数据库服务器上的数据库( 如o r a c l e 、s y b a s e 、i n f o r m i x 等客户服务器数 据库中的数据库) ，或任何经o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i c i t y ) 可访问的数据库管理系统中的 数据库。 d e l p h i 的数据库特性 跟其他的应用程序一样，d e l p h i 提供了许多控件以方便地创建数据库应用程序。数据库对象 的数据成员既可在设计阶段设置，也可在运行阶段通过程序代码进行设置。b e l p h i 的控件板上提 供了两页数据库应用程序开发中所要使用的控件； 数据访问页( d a t aa c c e s sp a g e ) 上的控件用于直接访问数据库中的数据库表。 数据控制页( d a t a c o n t r o lp a g e ) 上豹控件用来与用户交互，显示、修改数据库中的数据。 数据库应用程序首先是利用d e l p h i 提供的数据库控件与b d e 建立联系，然后再通过b d e 与数据 库联系。下图阐述了d e l p h i 的数据库工具和控件、d e l p h i 数据库应用程序与b d e 、数据源之间 的关系。 下表概括了d e l p h i 的数据库特性： 表4 - 2d e i p h i 的数据库特性 工具和控件 主要用途 访问数据库、数据库表、存贮过程等 d a t ac o n t r o lc o m p o n e n t s 与用户交互，提供显示、修改数据库中数据的界面 d a t a b a s ed e s k t o p ( d b d )建立、索引、查询数据库表以及访闻、编辑来自各数据中的数据 r e p o r t s m i t h 建立、浏览和打印数据库表中的数据 b o r l a n dd a t a b a s ee n g i n e ( b d e ) 数据库应用通过b d e 访问d b a s ep a r a d o x 数据库中的数据 和本地i n t e r b a s e 数据库服务器中的数据 b d ec o n f i g u r a t i o nu t i l i t y 建立和管理b d e 与数据库建立连接时所使用的数据库的别名 中国农业大学硕士学位论文第四章测控系统软件设计 ml| d e l p h i 上述这些特性使得我们创建数据库应用程序通过b d e 能够很灵活地与d b a s e 、 p a r a d o x 、l o c a l i n t e r b a s e 数据库服务器进行连接并可以方便地访问其中的数据。我们在创建一 个简单的数据库应用时通过使用d e l p h i 提供的上述工具和控件甚至可以不需编写任何程序。 b d e 被自动地包含在o e l p h i 中，因此，我们在创建数据库应用程序时，不必关心b d e 的有关内容。 o e l p h i 的安装程序自动为p a r a d o x 、d b a s e 和本地i a t e r b a s e s e r v e r 安装相应的驱动程序，并建 立了有关的配置，d b ec o n f i g u r a t i o nu t i l i t y 可以建立应用程序与数据库的连接信息，还可以 为数据库设置别名。 d e l p h i 可i ；l 访问的数据源( d a t a , s o u r c e ) d d p l l i 数据库应用程序是通过b d e 获取它们所需的数据的b d e 与不同类型的数据源打交道 b d e 可以使用的数据源有如衷4 - 3 所示 表4 - 3d e l p h i 可访问的数据源 d d p h i 数