基于串口通信的无线传感器网络系统上位机软件开发（设计成果+说明书+任务书+开通报告）

摘要本课题采用VisualC+6.0开发工具，利用安全性较高的Access作为后台数据库，以软件工程理论为指导，通过一个病员监控系统来体现，实现上位机软件基本功能，达到研究本课题的目的。无线传感器网络的低成本特点和灵活快速的部署能力，成为日常生活的重要组成部分，极大地改变我们的生活。本文主要设计数据采集系统中的上位机控制，通过串口通信的程序来控制PC机与单片机之间的串口通信，进而实现对单片机的数据进行采集和设置。该系统界面友好，操作简单，易学易用，从总体方案上力求达到该软件所需的目标要求。关键词串口通信，MSComm控件，C+，无线传感器网络AbstractTheissueusesVisualC+6.0asdevelopmenttoolandAccesswiththehighersecurityasthebackgrounddatabase.ThetopicthattakessoftwareengineeringtheoryasaguideisbymeansofmonitoringsystemtoreflectandrealizethebasicfunctionsofPCsoftwaresoastoachievethepurposeofstudyingthesubject.Thesensorthatpossessesnotonlylow-costcharacteristicbutalsorapid,flexibledeploymentcapabilitieshasbecomeanimportantpartofoureverydaylifeandgreatlychangedourlives.Inthispaper,themaindesignisPCcontrolofdataacquisitionsystem.ThesinglechipdataisgatheredandsetbythewayofcallingserialcommunicationprocedurestocontroltheserialcommunicationbetweenPCandMCU.Thesystempossessesfriendlyinterface,simpleoperation.Italsocanbelearnedandusedeasily.Itisstrivingtoachievetherequiredobjectivesandrequirementsofthesoftwareattheaspectoftheoverallprogram.Keywordsserialcommunication,MSCommcontrol,VisualC+6.0,WSN目录1引言.11.1课题研究背景及研究意义.11.2国内外研究与发展现状.21.3VISUALC+串口通信编程概述.31.4本章小结.92系统总体设计.92.1上位机软件需求分析.92.2系统功能模块设计.102.3数据库总体设计.132.4系统实现框图.212.5本章小结.223系统详细设计.223.1系统主控平台.223.2登录窗口的设计与实现.233.3串口通信模块.253.4基础数据设置模块.273.5人事档案管理模块.283.6数据库管理模块.313.7系统管理模块与帮助模块.313.8本章小结.324系统实现及测试.334.1运行环境.334.2系统测试.334.3测试方法.334.4测试内容.344.5测试结果.354.6本章小结.35结论.36致谢.37参考文献.3801引言1.1课题研究背景及研究意义随着微机电系统(Micro-Electro-MechanismSystem,MEMS)、片上系统（SOC，SystemonChip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中的现象。如果说Internet构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的信息方式，那么，无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界于客观上的物理世界融合在一起，改变了人类与自然界的交互方式。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响力的21项技术和改变世界的10大技术之一，是21世纪世界最具有影响力的21项技术之一。无线传感器网络又被称为全球未来的三大高科技术产业之一1。很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三要素2。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，从而极大地推展现有网络的功能和人类认识世界的能力。无线传感器网络的低成本特点和灵活快速的部署能力，将为远程传感开辟许多新的、以前不可想象的应用空间。随着无线传感器的大量应用，它将成为我们日常生活的重要组成部分，极大地改变我们的生活。无线传感器网络在军事、安全、环境、工业、交通、健康和家居等领域，有着广阔的应用前景3。本课题的研究将采用VisualC+6.0开发工具，利用安全性较高的Access作为后台数据库，结合VC动态链接库高级编程技术，以软件工程理论为指导，1通过一个病员监控系统来体现，实现上位机软件基本功能，达到研究本课题的目的。本课题有一定的深度、难度和广度，工作量较大、难度较高，对于设计者也是一次综合所学知识、提高知识水平、充分联系实际的很好的锻炼机会。上位机是一个相对的概念，是相对于下位机来说的，它是指工业控制中位于较高层次的计算机4。上位机直接服务的对象是人，它是可以直接发出操作命令的计算机，通常是PC。一般来说控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，它类似与计算机中的服务器和客户机，又如在一个触摸屏和PLC的系统中，PLC是下位机，触摸屏是上位机。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。上位机监控系统界面友好、在控制安全可靠、精度高、数据存储量大，已越来越受用户亲睐，在功能应用上也更强大。下位机把现场数据通过通信装置处理后送入上位机。上位机对数据进行分析、存盘、综合处理、打印、报警、图形显示、人机对话、并可通过数据传送对下位机进行控制。在软件编程过程中，人机界面非常重要，因为它直接与操作员产生信息交流，友好的人机界面包括主画面、实时数据查看画面、历史数据画面、报警画面、口令画面、开关状态画面、各画面间可以相互切换。当然也可根据用户习惯编辑不同的人机界面，具有很好的灵活性。每天生成的数据都存放在当天的数据库里，要查看数据可以从数据库中提取。基于串口通信的无线传感器网络系统上位机软件，就是利用一台工业控制计算机和通信模块组成的计算机控制系统，取代以往的人员现场监视和现场控制，使得单人可以监控多个下位机设备，并且可以进行操作控制、安全控制、数据纪录、历史查询等功能。能够顺利实现人事信息管理、实时监控、存储记录查看及数据库管理等功能，高度可视化、全中文界面、具有可扩展性，减少了认为的差错，它与通信模块和下位机等共同构成监控系统。1.2国内外研究与发展现状无线传感器网络是近几年发展起来的一种新兴技术,在条件恶劣和无人坚守2的环境监测和事件跟踪中显示了很大的应用价值。无线传感器网络是面向物理世界的一种崭新信息处理系统，是一种新的计算模型，涉及网络的组织、管理和服务框架，信息传输路径的建立机制、面向需求的分布式信息处理模式等问题。无线传感器网络从最初发展到现在，已经成为IT领域的研究热点之一，吸引了众多的学者进行各方面的研究，每个领域都已经有许多的研究成果，并有新的不断涌现5。无线传感器网络技术将有限距离的传感器应用扩展为无处不在，种类丰富的网络应用，在客观世界对象与人之间建立了一种有效的沟通方式，成为一项有着广阔发展空间于美好发展前景的应用技术6。我国最近几年也开始重视WSN技术的研究，国家自然科学基金委员会资助了很多WSN研究项目。在“中国未来20年技术预见研究”报告中提出了WSN的重要性。在很多情况下，远程监控和自动化领域系统常见的通信编程多为串口通信编程。计算机串口编程在通信软件中有着十分广泛的应用。在VisualC+、Ddphi、VisualRasis、TC、BC等开发工具之间，VisualC+由于功能强大和应用灵活，同时也得到Miscrosoft系统的最好支持，因此涉及硬件操作的通信编程，一般采用VisualC+。计算机之间或计算机与终端之间的数据传输可以采用串行通讯、并行通讯和网卡通信等几种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。接口是目前最常用的一种串行通讯接口，它是数据终端设备和数据通讯设备之间串行二进制数据交换接口的技术标准。1.3VisualC+串口通信编程概述1.3.1VisualC+6.0VisualC+（简称VC）由于功能强大、应用灵活,与Miscrosoft操作系统的兼容性较好,因此涉及硬件操作的通信编程,采用VC作为开发工具是值得推的。在VC下进行串口编程,既可以使用Win32应用程序接口(API)函数,也可以使用VC提供的MSComm(MicrosoftCommunicationsControl)。用API编写程序时往往要考虑多线程问题,编写出的程序十分庞大,而且结构复杂、继承性差。3二十世纪九十年代以来，伴随着计算机硬件技术的高速发展，Windows操作系统风靡全球，形成了操作系统市场的垄断地位。Windows应用软件也蓬勃发展，广泛应用于各个行业，包括教育领域。对于应用软件的开发，微软公司也提供了强大、复杂的开发工具VisualC+(以后简称VC+)，借助其生成代码的向导，能快速生成可运行的Windows应用程序的外壳。VC+附带的基本类库，即MFC封装了大部分从前进行开发所用的API函数，己经成为许多C+编译器进Windows开发的行业标准。VC+开发工具包含两个完整的Windows应用程序开发系统。一个是只使用Win32API函数开发C+语言的Windows程序；另一个是在MFC类库应用程序框架范围内的C+编程。使用MFC类库编程接口也可以直接调用一些Win32函数7。本课题采用了第二种方法进行应用程序的开发。如无特殊说明，一般指基于MFC类库的开发。VisualC+应用程序创建过程如图1-1所示。VisualC+代码编译资源编译Windows头文件源文件运行时头文件MFC头文件编译器OBJ文件资源脚本文件（RC）资源编译器位图、图标和其它资源资源文件（RES）Resource.h链接程序可执行文件（EXE）Windows运行库和MFC库图1-1VisualC+应用程序创建过程4VC+被称为可视化集成开发环境是由于在VC+中能够执行如下的功能：（1）生成不用编写代码的起始应用程序；（2）通过许多不同方法查看项目文件；（3）编辑源文件和包含文件；（4）建立应用程序的可视界面(菜单和对话框)；（5）编译和链接；（6）运行时调试应用程序。下面介绍几个vc+中的常用组件8：（1）应用程序向导(Appwizard)。Appwizard是一个标准的C+源代码生成器。它通过一系列的对话框来提示用户输入所需创建的程序的信息。然后APPWizard生成一些文件，这些文件构成程序的框架。由APPwizard生成的程序是一个基本的Windows程序，它生成的是基本代码，用户应在此基础上完善自己内容。（2）类向导(Classwizard)。Classwizard是一个交互式工具，主要进行类代码的维护。用来建立新的类，定制类，把消息映射为类成员函数，或者把控制框映射为类变量成员。在开发程序时，可用Classwizard建立程序所需要的类，包括消息处理和消息映射例程(用于定位处理消息的代码)。（3）资源视图(ResoureeView)。ResourceView包含了项目中所有的层次列表，用于编辑和管理应用程序中用到的各种可视元素，包括快捷键、对话框、图标、菜单、字符串、工具栏等。（4）类视图(ClassView)。ClassView用于显示项目中所有的类信息，主要是定制现有的类和建立新的类，并在每个类中，显示了成员函数和成员变量，还可以完成添加、删除、定位的功能。（5）文件视图(FileView)。FileView视图同ClassView非常相似，将项目中的所有文件(C+源文件、头文件、资源文件、Help文件等)以视图的形式分类显示。在视图中可以显示和编辑源文件和头文件。1.3.2串口通信串行通信接口经过使用和发展，目前已经有很多种，但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。5（1）RS-232标准目前较为常用的串口有25针串口（DB-25）和9针串口（DB-9）两种9。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组:异步通信的9个电压信号（含信号地GND）（2、3、4、5、6、7、8、20、22）；20mA电流环信号9个（12、13、14、15、16、17、19、23、24）；空6个（9、10、11、18、21、25）；保护地一个（PE），作为设备接地端（1）。而DB-9只提供异步通信的9个信号。DB-25和DB-9连接器引脚示意图如图1-2所示，DB-9和DB-25的常用信号引脚说明见表1-1。(a)DB-25连接器引脚示意图(b)DB-9连接器引脚示意图图1-2DB-25和DB-9连接器引脚示意图表1-1DB-9和DB-25的常用信号脚说明9针串口（DB9）25针串口（DB25）针号功能说明缩写针号功能说明缩写1数据载波检测DCD8数据载波检测DCD2接收数据RXD3接收数据RXD3发送数据TXD2发送数据TXD4数据终端准备DTR20数据终端准备DTR5信号地GND7信号地GND6数据设备准备好DSR6数据设备准备好DSR7请求发送RTS4请求发送RTS8清除发送CTS5清除发送CTS9振铃指示DELL22振铃指示DELL串口通信最为简单且最常用的三线制接线法，即接收数据针脚(线)与发送数据针脚(线)相连，彼此交叉，信号地对应相接。RS-232串口通信接线方法如表1-2。表1-2RS-232串口接线方法9针-9针25针-25针9针-25针2332226322333557757（2）串口通信流控制数据流在串口之间传输时，接收方与发送方只有在数据接收或发送速度相匹配时，数据传输才会正常，否则将会出现丢失数据的现象，流控制能解决个问题。流控制可以控制数据传输的进程，当接收端数据处理不过来时，就发出“不再接收”的信号，发送端就停止发送，直到收到“可以继续发送”的信号再发送数据。从而防止数据的丢失。PC机中常用的两种流控制是硬件流控制（包括RTS/CTS、DTR/DSR等）和软件流控制XON/XOFF（继续/停止）10。l)硬件流控制硬件流控制常用的有RTS/CTS(请求发送/清除发送)流控制和DTR/DSR(数据终端就绪/数据设置就绪)流控制，硬件流控制必须将相应的电缆线连上。用RTS/CTS流控制时，应将通讯两端的RTS、CTS线对应相连，数据终端设备(如计算机)使用RTS来起始数据通讯设备的数据流，而数据通讯设备(如调制解调器)则用CTS来启动和暂停来自计算机的数据流。其工作过程为：在编程时根据接收端缓冲区大小设置一个高位标志(可为缓冲区大小的75%)和一个低位标志(可为缓冲区大小的25%)，当缓冲区内数据量达到高位时，在接收端将CTS线置低电平(送逻辑0)，当发送端的程序检测到CTS为低后，就停止发送数据，直到接收端缓冲区的数据量低于低位时再将CTS置高电平。RTS则用来标明接收设备有没有准备好接收数据。常用的流控制还DTR/DSR(数据终端就绪/数据设置就绪)。其工作过程与RTS/CTS流控制类似。2)软件流控制软件流控制一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。常用方法是：当接收端的输入缓冲区内数据量超过设定的高位时，就向数据发送端发出XOFF字符(十进制的19或Control-S)；发送端收到XOFF字符后就立即停止发送数据；当接收端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时，就向数据发送端发XON字符(十进制的17或Control-Q)，发送端收到XON字符后就立即开始发送数据。应该注意，若传输的是二进制数据，标志字符也有可能在数据流中出现而引起失误操作，这是软件流控制的缺陷，而硬件流控制不会有这个问题。7串口应用是一种常见的应用技术。无论是在工业控制领域，还是在其他行业，其应用都屡见不鲜，开发串口应用的编程语言也有很多。在诸多编程语言中，使用VisualC+进行串口开发无疑是性能最佳的方式，串口通信可以应用在PC与PC、PC与单片机、PC与智能仪器、PC与PLC、PC与GSM短信模块、PC与远程I/O模块等。在无线传感器网络上位机编程中，使用MSComm控件进行编程来实现串口通信，上位机软件通过串口接收数据并显示，操作人员根据上位机显示的相应信息作出相关举措。1.3.3Acess数据库Access是微软公司推出的基于Windows的桌面关系数据库管理系统（RDBMS），是Office系列应用软件之一。它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象；提供了多种向导、生成器、模板，把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化；为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便，也使得普通用户不必编写代码，就可以完成大部分数据管理的任务。Access是一种关系型数据库管理系统，其主要特点如下：（1）存储方式单一Access管理的对象有表、查询、窗体、报表、页、宏和模块，以上对象都存放在后缀为（.mdb）的数据库文件种，便于用户的操作和管理。（2）面向对象Access是一个面向对象的开发工具，利用面向对象的方式将数据库系统中的各种功能对象化，将数据库管理的各种功能封装在各类对象中。它将一个应用系统当作是由一系列对象组成的，对每个对象它都定义一组方法和属性，以定义该对象的行为和外国，用户还可以按需要给对象扩展方法和属性。通过对象的方法、属性完成数据库的操作和管理，极大地简化了用户的开发工作。同时，这种基于面向对象的开发方式，使得开发应用程序更为简便。（3）界面友好、易操作Access是一个可视化工具，是风格与Windows完全一样，用户想要生成对象并应用，只要使用鼠标进行拖放即可，非常直观方便。系统还提供了表生成8器、查询生成器、报表设计器以及数据库向导、表向导、查询向导、窗体向导、报表向导等工具，使得操作简便，容易使用和掌握。（4）集成环境、处理多种数据信息Access基于Windows操作系统下的集成开发环境，该环境集成了各种向导和生成器工具，极大地提高了开发人员的工作效率，使得建立数据库、创建表、设计用户界面、设计数据查询、报表打印等可以方便有序地进行。（5）Access支持ODBC（开发数据库互连，OpenDataBaseConnectivity）利用Access强大的DDE（动态数据交换）和OLE（对象的联接和嵌入）特性，可以在一个数据表中嵌入位图、声音、Excel表格、Word文档，还可以建立动态的数据库报表和窗体等。Access还可以将程序应用于网络，并与网络上的动态数据相联接。利用数据库访问页对象生成HTML文件，轻松构建Internet/Intranet的应用。1.4本章小结本章描述了课题背景、意义及研究现状，分析了与课题相关的一些关键技术：数据库、C+、串口通信，介绍了软件开发环境Visua1C+6.0，它是一个功能非常强大的可视化应用程序开发工具。接着分析了VC开发数据库技术的特点、Assess语言的使用及ODBC数据库访问技术。然后简单介绍了串口通信的基本原理及VC+中串口通信的实现方法。2系统总体设计2.1上位机软件需求分析系统开发所应用的语言为目前流行的C+语言，数据库采用MicrosoftAccess2003，都为主流技术，在技术的易用性上不会产生障碍，而且由于使用主流技术开发，遇到技术问题时可参考的资料十分丰富，使问题能够得到良好的解决，所以在技术方面是可以完成系统开发的。上位机工作站的主要任务就是给操作人员提供可视化界面，监测病员的实时状态并通过串口通讯设备进行数据通讯。本系统主要实现串口通信和人事管理功能，本软件在VC+环境下，采用MSComm控件结合Access2003数据库开发串口通信监控软件，并采用ODBC数据库访问技术将串口接收到的数据9存储Access2003数据库中，以方便查询和后续处理。软件需具备以下几项主要功能：（1）系统管理。管理系统操作人员，设置操作人员口令和权限。在满足不同系统用户的操作需求的基础上，提高系统的安全性。（2）基础数据库设置。维护人事管理相关的一些基础数据。（3）人事档案管理。监控软件具有人事管理功能，对工作人员的基本信息都有所统计并可以查询、修改和删除。（4）数据库管理。对现有的数据库进行管理，包括数据备份和恢复，以方便对数据库的管理和维护，提高安全性。（5）串口通信模块。具有档案浏览、资料查询和统计、实时监控平台功能，实现与下位机的通信。2.2系统功能模块设计系统功能设计是确定本系统所应包含的功能模块，得到如图2-1所示的系统功能模块图：病员监控系统系统管理模块串口通信模块基础数据设置模块人事档案管理模块数据库管理模块系统设置模块帮助模块图2-1系统功能模块图2.2.1模块功能介绍（1）系统管理模块系统管理模块功能如图2-2所示：10系统管理模块用户设置重新登录退出登录图2-2系统管理模块图本模块包括3个功能：重新登录、用户设置、退出系统。重新登录：重新登录窗口功能其实与登录窗口一样，其功能就是为了一个用户使用完系统后，在不关闭系统的情况下，另一个用户就可以重新登录，打开主界面。用户设置：当用户以系统管理员的身份登录后不仅可以修改自己的密码，而且可以为系统添加用户，以及修改他们的密码；当以普通用户登录时只能修改自己的密码。退出系统：用于结束系统操作并退出应用系统。（2）基础数据管理基础数据管理模块功能如图2-3所示：基础数据设置模块民族档案设置职工类型设置文化程度设置职称类别设置政治面貌设置职务类别设置部门类别设置工资类别设置图2-3基础数据管理模块图本模块包括8个功能：民族档案设置、职工类型设置、文化程度设置、政治面貌设置、部门类别设置、职工类别设置、职称类别设置、职务类别设置。用户可以对这8个基础数据进行添加、删除操作。（3）串口通信模块11串口通信模块如图2-4所示：串口通信模块病员档案浏览病员监控平台图2-4串口通信模块图本模块包括2个功能：病员档案浏览、病员监控平台。病员档案浏览：可以浏览当前纪录病员基本信息，可以增加病员，删除病员，修改，保存和撤销。病员监控平台：可以实时监控病房的温度、光强、以及是否有人进入，可以实时监控病员呼叫，监控平台会显示呼叫的病员信息并发出呼叫报警声。（3）人事档案管理人事档案管理模块功能如图2-5所示：人事档案管理模块人事档案浏览人事资料查询人事资料设计图2-5人事档案管理模块图本模块包括3个功能：人事档案浏览、人事资料查询和人事资料统计。人事档案浏览：可以按8种基础数据类型进行查询，可以增加新员工，删除员工，修改，保存和撤销。可以浏览当前记录的基本档案、家庭成员、工作经历、奖惩记录、职称评定、培训记录。人事档案查询：可以输入个人信息和部门信息进行查询，当选择了精确匹配时，进行精确查询，否则是模糊查询。符合要求的记录将显示在查询窗口下面的列表中。人事档案统计：分别按11项进行统计，包括性别、年龄、民族、籍贯、职12务、职称、文化程度、政治面貌、职工类型、工资类型、婚姻状况。选中项的统计结果将显示在右边的列表中。（4）数据库管理数据库管理模块功能如图2-6所示：数据库管理模块数据库备份数据库恢复图2-6数据库管理模块图本模块包括2个功能：数据库备份、数据库恢复。数据库备份：可以将数据库备份到当前目录的backup文件夹下，备份文件名为manager.bak。数据库恢复：用备份的数据库文件来恢复覆盖当前的数据库。2.3数据库总体设计2.3.1数据表的实体E-R图在系统的数据库设计中，先要分析系统各数据存储之间的关系，然后才能得出系统的关系模式。可以采用ER图的方法进行数据结构分析，ER图由实体、属性、联系三部分组成11。ER图图例如图2-7所示。实体属性联系13图2-7ER图图例（1）员工属性ER图如图2-8所示：因为属性较多，将员工属性分为(a)和(b)两个部分。电子邮箱联系电话身份证号婚姻状况民族年龄出生日期性别姓名工号住址手机籍贯员工属性(a)14职工类型入职时间参加工作时间三级部门二级部门所在部门毕业时间专业毕业学校员工属性职务职称政治面貌文化程度工资类别(b)图2-8员工属性ER图(2)基础数据属性ER图如图2-9所示：工资类别部门类别政治面貌文化程度职工类型职务类别职称类别民族档案基础数据属性图2-9基础数据属性ER图15(3)员工家庭成员属性ER图如图2-10所示：联系电话政治面貌担任职务与本人关系成员姓名编号出生日期工作单位家庭成员属性图2-10家庭成员属性ER图(4)员工工作经历属性ER图如图2-11所示：级别部门名称担任职务开始时间编号结束时间工作单位工作经历属性图2-11工作经历属性ER图16(5)用户属性ER图如图2-12所示：用户名密码是否管理员用户属性图2-12用户属性ER图(6)病员基本信息属性ER图如图2-13所示：病员基本信息属性姓名性别年龄籍贯疾呼次数诊断结果主治医生入院日期出院日期帮助床号房号备注联系电话家庭住址监护人图2-13病员基本信息属性ER图(7)病员呼叫信息属性ER图如图2-14所示：17呼叫次数呼叫时间呼叫日期病员呼叫信息属性标识图2-14病员呼叫信息属性ER图2.3.2访问技术鉴于ODBC（OpenDatabaseConnectivity）是用于数据库访问的应用最广泛的应用程序编程接口，它允许应用程序使用相同的代码访问不同的数据库管理系统，本系统采用ODBC的方式访问数据库。ODBC是为数据库应用程序访问关系型数据库时提供的一个统一接口。我们不需要在【控制面板】手动的建立Access数据库的ODBC数据源，我们只需要在程序的初始化文件中进行如下配置：SQLConfigDataSource(NULL,ODBC_ADD_DSN,MicrosoftAccessDriver(*.mdb),DSN=Manager0Description=Hotel0FileType=Access0DBQ=.Manager.mdb0);SQLConfigDataSource()的具体用法说明：(1)HWNDhwndParent:调用ConfigDataSource的窗口句柄，若hwndParent取值为：m_pMainWnd-m_hWnd，则在App启动的时候弹出创建数据源的对话框要求用户自己添加数据源；若hwndParent取值为：NULL，则系统自动的创建数据源，不会弹出创建数据源的对话框；(2)WORDfRequest:ODBC_ADD_DSN:添加用户数据源；ODBC_ADD_SYS_DSN:添加系统用户数据源；(3)第三个参数：驱动程序的描叙；(4)数据库的具体属性；在运行程序时便可实现ODBC数据源的自动安装12，13。182.3.3数据表的结构设计（1）病员基本信息表（patient）如表2-1所示：表2-1病员基本信息表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes联系人姓名name文本NoYes性别sex文本NoYes年龄age数字NoNo籍贯native文本NoNo疾呼次数num数字NoNo诊断结果result文本NoNo主治医生doctor文本NoNo入院日期indate日期/时间NoNo出院日期outdate日期/时间NoNo监护人keeper文本NoNo家庭住址addr文本NoNo联系电话phone数字NoNo备注remark文本NoNo房号house数字NoNo床号bed数字NoNo帮助helpcount数字NoNo（2）系统用户表（password）如表2-2所示：表2-2系统用户表名称字段名称类型主键非空用户名user文本YesYes密码passwd文本NoYes用户类型isadmin是/否NoYes（3）病员呼叫信息表（patienthelpinfo）如表2-3所示：表2-3病员呼叫信息表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes呼叫次数num数字NoYes呼叫日期date日期/时间NoYes呼叫时间time日期/时间NoYes（4）基本档案表（person）如表2-4所示：表2-4工作人员基本信息表名称字段名称类型主键非空工号ID文本YesYes姓名name文本NoYes性别sex文本NoYes19出生日期birth日期/时间NoNo年龄age数字NoNo民族folk文本NoNo婚否ismarry文本NoNo身份证号cardID文本NoNo联系电话phone文本NoNo电子邮箱email文本NoNo手机mphone文本NoNo籍贯native文本NoNo家庭住址addr文本NoNo毕业学校school文本NoNo所学专业subject文本NoNo毕业时间gdate日期/时间NoNo所属部门dept文本NoNo所属二级部门dept-1文本NoNo所属三级部门dept-2文本NoNo职工类型isworker文本NoNo（5）工作经历表（history）如表2-5所示：表2-5工作人员经历表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes工号code文本NoYes开始时间date1文本NoNo结束时间date2文本NoNo公司名称company文本NoNo部门dept文本NoNo职务duty文本NoNo级别level文本NoNo（6）家庭成员表（family）如表2-6所示：表2-6工作人员家庭成员表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes工号code文本NoYes名称name文本NoNo与员工关系relation文本NoNo出生日期date文本NoNo工作单位dept文本NoNo20电话phone文本NoNo职务duty文本NoNo政治面貌political文本NoNo（7）民族档案表（folk）如表2-7所示：表2-7民族档案设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes民族Folk文本NoYes（8）文化程度表（education）如表2-8所示：表2-8文化程度设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes文化程度education文本NoYes（9）职工类型表（status）如表2-9所示：表2-9员工类型设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes职工类型workstatus文本NoYes（10）部门类别表（dept）如表2-10所示：表2-10部门类别设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes部门类别dept文本NoYes（11）职称类别表（technical）如表2-11所示：表2-11职称类别设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes职称类别technical文本NoYes（12）职务类别表（duty）如表2-12所示：表2-12职务类别设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes职务类别duty文本NoYes（13）政治面貌表（political）如表2-13所示：表2-13政治面貌设置表名称字段名称类型主键非空标识ID自动编号YesYes21政治面貌political文本NoYes2.4系统实现框图系统实现框图如图2-15所示：无线传感器节点网关串口上位机软件系统管理基础数据库设置人事档案管理串口通信模块系统设置数据库管理图2-15系统实现框图2.5本章小结本章以上位机软件的设计为重点，通过需求分析设计出系统的总体结构，并对其各个组成部分、功能和特点做了简单分析，并对数据库进行了总体设计。3系统详细设计3.1系统主控平台主窗体是程序的控制中心，其他模块都是通过主窗体来调用的，从而可以22使用户比较直观的进行各方面的操作，这样便于用户使用，各项功能一目了然，避免绕弯子，同时在各个模块中又可以调用相应的功能窗体，功能连接紧凑，使用操作更加方便。所以主窗体的界面要设计得美观且容易操作。充分考虑界面易于操作的系统需求，主控制平台使用简单和直观的布局设计，提供菜单和工具栏两种操作方式。系统主控平台如图3-1所示：图3-1系统主控平台画面3.2登录窗口的设计与实现登录窗口是在整个程序运行之前，首先呈现给用户的界面，必须通过它进行用户的合法性验证，即除非用户输入正确的用户名和密码，否则将无法使用进一步的程序功能。本系统登录窗口用于管理员对系统进行操作时登录的界面，只需要用户名跟密码正确即可登录的。在系统中，用户需要通过登录后进入相应的界面，起初系统数据库用户权限表中没有用户登录信息，系统管理员先是凭着自己的用户名跟密码进入系统。进入系统后，管理员可以在系统管理功能中，添加能够使用该系统的用户，并设定其进入该系统的用户名跟密码。在下次使用该系统的时候有权限的用户即可进入该系统。登录窗口如图3-2所示：23图3-2登录窗口主画面登录窗口的流程图如图3-3所示：开始选择用户名输入登录密码是否正确登录主界面NY权限分配图3-3登录窗口流程图在本系统中，用户需要通过登录后进入后台管理的界面。当用户在文本框中输入用户名和输入密码后，系统会自动根据权限分配用户功能，后台程序将文本框中获得的值来和数据库中相应的字段来比较，如果比较结果相一致则表示登录成功。如果比较结果不一致则提示输入密码有误，重新开始登录。243.3串口通信模块这一部分是本系统的主要核心功能，主要划分为两个子模块：病员档案浏览模块和急呼监控平台模块。其中急呼监控平台模块主要实时监控室内温度，光强，是否有人（通过红外判断）以及病员呼叫显示功能，它是串口通信模块的核心，（1）急呼监控平台如图3-4所示：图3-4急呼监控平台画面急呼监控平台流程图如图3-5所示：25开始串口初始化发送命令帧延时事件驱动接受数据校验和正确结束NNYY图3-4急呼监控平台流程图在串口通信前，先设置串行口的通信参数，包括通信的波特率、数据位数、起始位、停止位及奇偶校验位等。然后点击“打开串口”按钮即可实现串口通信功能。参数检测一栏便会显示具体参数，工作人员依据显示的参数便可了解室内的环境并采取相应措施，若有病员按呼叫按钮，急呼患者一栏会将此病员的详细信息显示出来并伴随有呼叫报警铃声。（2）患者资料浏览患者资料浏览如图3-5所示：26图3-5患者资料浏览画面患者资料浏览这一模块从病员信息数据表中读取数据并显示在列表中，同时实现病员基本信息的添加、修改和删除功能。用户在列表中选择某一病员，则显示与该病员相关的全部档案信息。3.4基础数据设置模块从相应的基础数据信息表中读取基础数据并显示，同时实现对这些基础数据的添加、修改和删除功能。(1)各类基础数据对话框启动。(2)相应的基础数据信息表中读取基础数据并显示。(3)根据用户选择，完成基础数据的添加、修改和删除。由于各类基础数据界面设计基本一致，所以，此处仅以民族档案设置为例加以说明。处理过程是首先从民族档案数据表中提取数据并显示在数据列表中，然后根据用户数据更新民族档案数据表，或者将用户选择的纪录从数据表中删除。民族档案设置界面如图3-6所示：27图3-6