环境监测系统的方案设计

[键入文字]2环境监测系统的方案设计2.1环境监测系统设计的基本步骤在研究与设计环境监测系统之前，需要有一个清晰的步骤设计，这个步骤设计会让设计系统方案的思路更加的清晰，有利于整个系统框架的搭建，让整个系统设计更好的进行。基本步骤如下：（1）、总体设计：在设计此系统时，需要先确定系统的每个步骤模块即对系统设计的任务需求、采集环境的参数、元器件的选型和实验环境区域进行严谨的考察研究，证明本系统的完整性和可靠性。在对每个步骤模块研究的基础之上，还需做出相对完整和严谨的系统设计方案。确定总体设计方案的进程中，还必须要考虑对系统设计所选取的外围电路、每个传感器的工作环境、工作特性以及其他元器件的情况进行综总体的、细致的分析。当然，有些部分还得需要在各个步骤实验的过程中具体进行。（2）、硬件设计：总体设计完成后，环境监测系统设计需要的硬件设计以及软件设计两个板块的完整体系框架也基本构建完成。而接下来就依靠构架来完备一个成型的环境监测系统。在整个环境监测系统的设计中硬件设计和软件设计起了最为关键的作用，硬件设计是整个系统完成的物质基础，软件设计则是整个系统实现所有功能的核心。硬件设计框图确定完成，根据总体设计中的思路计划确定元器件的需要，对元器件进行深入学习、了解，然后根据所需元器件绘制硬件电路原理图，并焊接实物以便在今后系统设计完成后检验完成结果的可行性。（3）、软件设计：软件设计涵盖了起始方案设计、绘制主程序和子程序流程框图、最后根据流程框图和硬件工作原理所需求来使用C语言进行具体的程序编写。在系统实验测试阶段在与硬件实物相结合观察系统整体的执行情况来验证程序编写的正确性以及软件设计的可行性。（4）、上位机设计：上位机的设计环节在本系统设计中也是非常关键的一个步骤，上位机设计的编写完成主要是依靠LibVIEW软件，所以在上位机设计之前，还需对LabVIEW软件进行相对应的学习。上位机的完成也代表着此系统设计的90%完成。（5）、系统的整体运行与调试：系统的整体运行（其中包括下位机和上位机的运行）情况检测了系统的完整性和正确性，验证了各个模块按照程序执行的功能是否达到了设计的整体要求及预想结果。调试则安排在运行结果出现以后，若运行结果没有达到预期结果，则分别检测硬件设计中的各个模块、软件设计中的模块程序的编写、上位机设计，哪里出现了问题。检测出问题源头之后开始调试。运行-调试-运行-调试-运行知道结果达到预期。2.2环境监测系统的总体方案设计本环境监测系统的结构是由下位机和上位机两个部分共同构成，所谓上位机（也可称之为主机）在本系统中上位机主要是被动接受下位，依靠蓝牙模块，通过无线传输输出的数据，一般是PC、主计算机、上位计算机,屏幕上显示各种信号变化包括温度、湿度、PM2.5浓度等。而下位机（也可称之为从机）在本系统中是对环境参数进行采集，以单片机为控制核心的软硬件结合部分。在本环境监测系统中上位机依靠蓝牙模块，通过无线传输从下位机得到其采集的数据进行数据的处理分析显示储存等工作，下位机的任务有：进行有关数据参数的采集、传输、显示。如图2-1“环境监测系统整体设计框图”所示，本系统的下位机由电源模块、环境参数传感器、单片机、LCD液晶显示屏还有无线传输模块五个模块组成，而上位机则是由无线传输模块和PC机终端组成。下位机组成下位机组成上位机电源模块环境参数传感器上位机电源模块环境参数传感器无线传输模块无线传输模块单片机单片机PC机终端PC机终端LCD液晶显示屏无线传输模块无线传输模块图2-1环境监测系统总体设计框图Figure2-1blockdiagramofEnvironmentalMonitoringSystem2.3环境监测系统设计的工作原理在被监测的小区域中安装本系统中的下位机，通过环境参数传感器将所需环境参数采集并传输到单片机，然后单片机通过无线传输模块将采集到的数据发送至上位机，由上位机界面软件显示采集到的数据，并将其储存，这就做到了对被监测小区域进行的环境监测。2.4本章小结本章通过对设计基本步骤的论述为本系统设计提供了大体的思路，接着根据设计要求做出了系统总体设计框图，更进一步清晰了整体的设计思路，最后介绍了此系统的基本工作原理。3系统的硬件设计3.1环境监测系统下位机各参数传感器的选型及其原理介绍3.11温湿度传感器的选型及其原理介绍在本系统下位机的环境参数传感器硬件选型设计中，需要一款可以对温湿度进行采集、传输的温湿度传感器。在被测小区域中，对于温湿度这两个参数的采集本系统选用的是广州奥松有限公司生产的一款集湿温度监测为一体的数字传感器-DHT11。DHT11传感器内部包括了一个电阻式测湿元件还有一个NTC测温元件，并且在其内部还存在一个高性能8位单片机与电阻式测湿元件和NTC测温元件连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接，就能够实时的采集被测小区域湿度和温度并且将数据传出给单片机。（1）、DHT11温湿度传感器简介：DHT11数字温度传感器的内部结构存在着一个电阻式测试元件还有一个NTC测温元件，这两个元器件的存在让DHT11可以正常的检测外界温湿度的变化。再加上一个8位的性能高的单片机和这两个元器件相连，将两个测温测湿元器件产生的数据变化通过AD数模转换转换为数字信号并将其输出。所以DHT11数字温湿度传感器具有很多的优点，例如：抗干扰性强、价格便宜但性能强大、响应速度极快等。DHT11数字温湿度传感器有自己专用的数字模块采集方式和温湿度传感技术，这也是DHT11保持自己可靠性和长期稳定性的重要保障。每个DHT11传感器都会在非常精准的湿度校验室中进行校准。OTP内存中会以程序的方式对校准系数进行储存，这些校准系数会在DHT11传感器内部处理检测信号的过程中被调用。DHT11传感器的单总线传输方式，让系统的集成变得容易并且快捷。DHT11数字温湿度传感器之所以成为了各式各类的应用，甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择，是因为其体积的小巧，功耗的低下，信号传输距离之远可以达到20米以上等优点。DHT11数字温湿度传感器为4针单排引脚的封装。连接非常方便，特殊封装形式可根据用户自己的需求而提供。作为本环境监测系统下位机中的环境参数传感器之一，DHT11数字温湿度传感器所具有的极强的抗干扰性是非常重要的，也是本环境监测系统下位机所选择这款传感器的重要因素。在环境监测系统下位机中存在着内部干扰（元器件数量的增加其互相之间的干扰也会随之变大）和外部干扰（环境），这些干扰很非常影响系统的工作效率以及系统的准确可靠性。所以本系统选择了这款抗干扰性极强的DHT11数字温湿度传感器。如图3-1所示，为DHT11温湿度传感器的内部结构。DHT11DHT11电阻式感湿元件OTP电阻式感湿元件OTPNTC测温元件NTC测温元件MCU图3-1：DHT11温湿度传感器内部结构Figure3-1:internalstructureoftheDHT11temperatureandhumiditysensorDHT11的特性如下：表3-1DHT11的特性Table3-1dht11featuresDHT11的特性温湿度复合传感器全量程标定校准，单线数字输出超低功耗超长的信号传输距离出色的长期稳定性超小体积，无需额外配件DHT11采用4针单排引脚封装，电路连接方便DHT11主要技术参数包括：表3-2DHT11主要技术参数Table3-2dht11maintechnicalparameters输出单总线数字信号湿度测量范围20～90%RH温度测量范围0～+50℃湿度测量精度±5.0%RH温度测量精度±1.0℃响应时间5sDHT11供电电压3-5.5V（2）、DHT11温湿度传感器基本工作原理：电阻式感湿元件是利用湿敏元件的电气特性，其电阻值随湿度的变化而变化的原理对湿度测量进行的传感器，湿敏元件会进行吸收水汽和脱离水汽的行为，在这一行为进行中，水分子分解出的离子H+的传导状态发生变化，进而影响元件的电阻值随湿度的变化而变化。NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。NTC热敏电阻器的电阻值会随着温度的变化而产生相对应变化。温度降低时，这些氧化物材料的载流子例如：电子和孔穴的数目会变少，从而让其电阻值变高；随着温度的升高，载流子数目会变多，从而让电阻值变低。这两个测温测湿元器件会在DHT11数字温湿度传感器内部与一个8位高性能的单片机相连，两个测温测湿元件会将数据变化传输到单片机，再由单片机将两个测温测湿元器件产生的数据变化通过AD数模转换转换为数字信号并将其输出。其中整个环境监测系统的单片机控制部分与DHT11之间的通讯和同步用到的是DATA管脚，两者之间采用单总线数据方式进行传输。一次传送40位数据，高位先出。数据格式为8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验位。数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。如图3-2所示，为DHT11的管脚排列。11234VOCDHT11DATANCGND图3-2：DHT11管脚排列Figure3-2:DHT11PINarrangement其中，DATA为单总线I/O口，用于传输数据；GND连接地线；VCC为电源输出端；NC为空脚。（3）、DHT11温湿度传感器对温湿度的采集实验将下位机安装到被测小区域当中（桃城区宝云街小区）进行对温湿度参数采集的实验，实验时间为2020年5月15日早8.00~晚8.00，每两个小时采集一次实验数据，实验结果如表3-1所示。表3-3DHT11采集实验结果Table3-3dht11experimentalresults实验编号实验时间实验结果温度湿度18.0020.4度39%210.0023.3度45%312.0025.8度46%414.0026.2度44%516.0026.5度43%618.0025.6度43%720.0022.2度43%3.1.2PM2.5浓度传感器的选择及其原理介绍在本系统下位机的环境参数传感器硬件设计中，需对被测小区域中的PM2.5浓度进行采集。对于PM2.5浓度这个参数的采集本系统选用的是夏普公司开发生产的GP2Y1026AU0F

粉尘传感器。（1）、GP2Y1014AU粉尘传感器简介：GP2Y1014AU粉尘传感器是由光学传感系统构成的尘埃传感器。红外线发射二极管和光电转换器对角排列在这个装置中，它可以探测空气中粉尘的反射光，特别是对探测香烟烟雾等非常细小的颗粒非常有效。此外，它还可以通过输出电压的脉冲模式区分烟尘和房屋灰尘GP2Y1026AU0F

粉尘传感器的特性如下：1、紧凑，薄包装(46.0×30.0×17.6mm)。2、低功耗电流(Icc:MAX.20mA)3、尘埃的存在只能通过一个脉冲的光度测量来检测。4、能够分辨烟尘和房屋灰尘（2）、GP2Y1026AU0F

粉尘传感器基本工作原理：GP2Y1026AU0F

粉尘传感器是夏普生产的一款光学灰尘监测传感器模块，在GP2Y1026AU0F

粉尘传感器的中心存在一个较大的孔洞，空气可以在其中自由穿梭，其里面邻角位置放着光电晶体管和红外发光二极管，红外发光二极管会定向发送红外线，当空气中存在着细小颗粒阻碍红外线时，红外线发送产生漫反射，光电晶体管就会接收到红外线，因此信号输出引脚电压发送变化。如图3-3所示为GP2Y1026AU0F

粉尘传感器管脚排列：1123456GNDVccNCNCRXDTXD图3-3GP2Y1026AU0F

粉尘传感器管脚排列Figure3-3GP2Y1026AU0FDustSensorpinarrangement其中，TXD为数据输出；GND连接地线；VCC为电源输出端；NC、RXD为空脚。（3）、GP2Y1026AU0F

粉尘传感器输入电压（V）与灰尘密度（mg/m*3）曲线，如图3-4所示。图3-4GP2Y1026AU0F

粉尘传感器特性曲线Figure3-4gp2y1026au0fDustSensorcharacteristiccurve（4）、GP2Y1026AU0F

粉尘传感器使用注意：1、如果传感器位于噪音发生器附近，噪音会产生影响。传感器输出可能受到引线噪声的影响。除此之外，电源线的噪音也会影响传感器的输出。在设计系统时，要考虑噪声的影响。2、GP2Y1026AU0F

粉尘传感器周围振动所带来的影响，传感器在机械振动下可能改变其值。所以在下位机被使用前，要确保装置周围震动减弱在应用程序中正常工作。3、还存在一种情况入射光影响，当外部光线通过印刷面上的孔洞进入灰尘时，传感器输出可能受到影响。（5）、GP2Y1026AU0F

粉尘传感器对PM2.5浓度的采集实验及结果将下位机安装到被测小区域当中（桃城区宝云街小区）进行对温湿度参数采集的实验，实验时间为2020年5月15日早8.00~晚8.00，每两个小时采集一次实验数据，实验结果如表3-2所示。表3-4GP2Y1026AU0F采集实验结果Table3-4gp2y1026au0fexperimentalresults实验编号实验时间实验结果18.008%210.008%312.008%414.009%516.009%618.009%618.009%3.2环境检测系统下位机主控部件的选择及其原理介绍3.2.1单片机的型号选择单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能，可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路，集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。单片机已经成为现代集成电路设计中的重要组成部分，单片机已经全面进入了我们的生活，在我们生活中的每个领域都有单片机身影的出现：医疗设备、工业测控、家用电器、汽车电子。本系统对单片机型号选择的要求在于系统需要控制的对象、单片机的功能、数据传输的速度以及准确度、高性价比等方面。根据以上多方面要求本系统选择了由意法半导体(ST)公司生产的STM32f103c8T6单片机作为本系统下位机的控制元件，STM32f103c8T6单片机的内核是高性能的ARM⑧CortexTM.M332位的RISC内核，它的工作频率为72MHz，另外其内置高速存储器，高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM，丰富的增强I/O口和连接到两条APB总线的外设。STM32f103c8T6单片机包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口。3.2.2STM32f103c8T6单片机的介绍STM32f103c8T6单片机的基本参数：表3-5STM32f103c8T6单片机的基本参数Table3-5stm32f103c8t6mcubasicparameters总线宽度32-位速度72MHz外围设备DMA，电机控制PWM，PWM，温度传感器输入/输出数37程序存储器容量64KB(64Kx8)程序存储器类型FLASHRAM容量20Kx8电压-电源(Vcc/Vdd)2V~3.6V数据转换器A/D10x12b振荡器型内部工作温度-40°C~85°C（2）STM32f103c8T6单片机的功能特性概括：STM32f103c8T6单片机标准结构包括：高性能的ARM⑧CortexTM.M332位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM)，丰富的增强IO端口和联接到两条APB总线的外设。STM32f103c8T6单片机包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口。（3）STM32f103c8T6单片机的管脚说明：图3-5STM32f103c8T6引脚图Figure3-5stm32f103c8t6PinDiagram3.3环境监测系统硬件的整体设计3.3.1硬件设计注意问题（1）、在本系统的硬件设计开始之前，必须清晰的了解整个环境监测系统对其要实现的功能需求，基于整个环境监测系统架构的需求等其他各类需求。在硬件设计时，必须与软件设计相结合，来确定对某些硬件的需求，例如：硬件的内存大小，对外接口与调试接口数量的多少和它们的类型等细节。以及对某些硬件的深入了解，例如：硬件的内部结构，接口的具体作用等。软件和硬件是整个系统最为重要的两个部分，两者缺一不可，只有当两者结合时整个系统才可以正常能够运行工作。（2）、硬件设计中电路原理图的绘制问题也需要引起注意，在电路原理图的绘制上本设计借助了很多外来资源，例如STM32f103c8T6单片机最小系统电路。再经过充分学习理解最小系统电路后，加入了一些自己的设计想法。在绘制电路原理图之前对每个硬件的每个接口作用进行了解是进行绘制的大前提也是重中之重，电路原理图的绘制不能只靠一己之力，一定要充分学习了解其他电路设计从而完善自己对于整个电路原理图的绘制。（3）、电源是整个环境监测系统能完成工作任务的基本条件，所以电源模块的设计也是重中之重。在硬件设计中电源模块的设计必须进行诸多细节的分析：单片机工作电压上下限的多少，每个环境检测传感器工作电压上下限的多少以及其他元器件的工作电压的确定；电源需要提供电流的大小；电源效率的高低等。电源模块的设计是重中之重，不管本环境监测系统用到的还是用不到的电源模块的注意细节，都必须要谨慎思考对待，不能出一丁点儿的差错。（4）、硬件设计完成之后的运行和调试是证明硬件设计可以成为环境监测系统下位机一部分的重要凭证。在向硬件设计中下载程序之前需首先用视力来检查硬件在焊接过程中各个部分元器件管脚是否与其相对应的其他元器件的管脚连接正确。不要出现管脚连接错误以及短路等情况。若以上步骤没出现错误，接下来将程序下载进硬件设计，通过程序的运行来检测硬件是否可以正常工作。当然这也是在确保软件程序没有错误的情况下。所以说软硬件设计息息相关互相影响。3.3.2硬件设计框图在整体硬件选型完毕后本设计根据整体设计要求做出了硬件设计框图，来明确硬件设计的整体思路与方向。如图3-6所示,整个的硬件设计共由五大模块：电源模块、环境参数采集模块、单片机控制模块、显示模块、无线传输模块组成。LCD显示屏电源模块LCD显示屏电源模块STM32f103c8T6单片机DHT11DHT11传感器蓝牙模块蓝牙模块PM2.5浓度传感器PM2.5浓度传感器图3-6硬件设计框图Figure3-6HardwareDesignBlockDiagram3.3.3单片机对环境参数进行采集的实现单片机实现环境参数采集作为本系统下位机最核心的关键功能，也是环境参数采集系统下位机制作依据所在，环境参数采集系统下位机包括:主控芯片STM32f103c8T6单片机、温湿度传感器DHT11、PM2.5浓度传感器GP2Y1026AU0F

粉尘传感器、电源模块、蓝牙无线通信模块以及各个外围电路。其电路原理图如图3-7所示。图3-7硬件设计电路原理图Figure3-7schematicdiagramofHardwareDesignCircuit其中单片机控制模块本设计应用了单片机最小系统电路，其电源模块可用5V蓄电池直接供电（此处是使用电脑USB接口直接供电），最小系统中存在AMS1117降压芯片将5V转化为3.3V以满足单片机的正常工作。整个硬件设计是以STM32f103c8T6单片机为核心，DHT11温湿度传感器、GP2Y1026AU0F

粉尘传感器将采集到的环境参数发送给单片机再由单片机经过蓝牙传输给上位机进行数据的显示与储存。3.4本章小结本章介绍了系统的硬件选型和硬件设计。在对硬件选型的过程中对各个硬件的基本情况和在本设计中的作用也做了详细介绍。对硬件设计的思路以及硬件设计整体的电路原理图进行了展示。4系统的软件设计4.1所用编程软件及语言的介绍本设计软件编程使用的是KeiluVision5软件，以下简称keil5。Keil5是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，并且通过一个集成开发环境(μVision)将这些部分组合在一起。本设计软件编程使用的是C语言。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。所以本设计选择了C语言。4.3程序设计及分析本环境监测系统的软件设计分为了两个部分：主程序还有子程序。在本设计中，主程序和子程序串行。各个子程序对应了其可以实现的功能。本设计的软件程序主要是实现温湿度传感器、PM2.5浓度传感器将采集到的数据传输到STM32f103c8T6单片机再通过STM32f103c8T6单片机传输到蓝牙。以做到下位机的工作——采集传输数据。如图4-1所示为主程序流程框图.程序开始程序开始初始化各模块初始化各模块环境参数采集处理环境参数采集处理发送数据发送数据图4-1主程序流程图Figure4-1flowdiagramofmainprogram4.3本章小结本章介绍了软件设计所用的软件、语言以及主程序流程图。5上位机设计5.1上位机的基本功能在本环境监测系统中上位机的功能主要包括数据的处理、显示、存储。上位机依靠蓝牙模块进行无线传输从下位机取得监测采集数据并对数据进行处理、分析、显示还有储存。在本系统中上位机只是被动的依靠蓝牙模块进行无线传输接受下位机传输来的数据。5.2上位机软件的编程上位机的完成主要是依靠了LabVIEW软件，使用LabVIEW软件编写程序VI，此上位机VI包括前面板和程序框图两个部分。前面板的作用为：控制，指示，修饰。前面板中控制和指示一般被统称为前面板对象和控件。程序框图一般存在两种节点和数据连线。节点有：功能函数，结构，代码接口节点，子VI。数据端口有：指示端口，控制端口和节点端口这三种端口。5.3LabVIEW的介绍美国国家仪器(NI)公司研制开发的LabVIEW是一种程序开发环境，同时也是一种图形化的编程语言，研究实验室、学术界和工业界都广泛地接受并利用LabVIEW去开发属于自身的程序软件。并且将其看作是一个非常标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VISA、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。LabVIEW还内置了便于应用的软件标准的库函数例如TCP/IP、ActiveX等。这是一个功能非常强大并且很灵活的软件。利用LabVIEW可以简单便捷的地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都比较有乐趣并不像很多编程软件都是一句一句的代码，虽然看起来很严谨科学但还是会稍微影响编程人员的心情。使用这种语言编程时，程序代码是极其少见的，基本上不会写程序代码，取代程序代码则的是流程图。LabVIEW尽最大可能利用了科学家、技术人员、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个可以面向最终用户的编程工具。它可以增强构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用LabVIEW对环境监测系统进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW可以产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位/64编译器。它的方便之处就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能。5.4上位机软件的总体设计本系统上位机可分为五个部分组成：系统的连接与开关、系统数据的显示、系统数据的调试、系统数据的存储、系统数据的传输。所以上位机软件的制作也会分为四个方面来介绍，最后将整个系统依靠数据流连线来完成。打开LabVIEW软件，新建VI，VI主要包括前面板、程序面板、图标/连线版。本设计主要运用到的是前面板和程序面板。前面板中可以在数值选板中找到相对需要的部件，而程序面板中则是源程序代码所在编写需要通过函数选板。（1）系统的输入端和开关设计：此设计包括四个控件：1、连接控件（开关控件），连接控件是布尔类型控件，其作为布尔型控件在效果方面分为开关和按钮两种类型，开关和按钮的工作方式都是根据其真实状态进行工作；此外布尔型控件还被分为新式、银色、系统、经典这四种类型。本设计选取的是新式开关型，因其有三维立体效果和便捷的工作方式。2、端口号控件，找出方法：前面板-新式面板-I/O-VISA资源名称。3、波特率控件则在前面板的数值选板中可以找到。4、断开控件，同连接控件。（2）系统数据的显示：此设计可分为两类控件组成：1、3个字符串显示控件，这3个字符串显示控件分别显示被测小区域中的温度、湿度、PM2.5浓度。找出方法：前面板-新式控件-字符串与路径-字符串显示控件。2、3个波形图表控件，这3个波形图表控件分别显示被测小区域中的温度、湿度、PM2.5浓度的变化曲线。找出方法：前面板-新式控件-波形-波形图标。再找出波形图表控件后，在其属性中将XY轴数据改为本设计需要量程数据。（3）系统数据的调试：此设计只需一个字符串显示控件即可。对传输来的数据进行调试。（4）系统数据的存储:此设计包括四类控件组成，1、布尔控件：报表开关。找出方法：前面板-布尔控件-开关控件。2、字符串控件:4个字符串常量，找出方法：程序框图-函数控件-编程控件-字符串-字符串常量。1个连接字符串，找出方法：程序框图-函数控件-编程控件-字符串-连接字符串。其作用是将传输来的数据与符号进行汇总整理。3、文件I/O控件：1个路径常量控件，找出方法：程序框图-函数控件-编程控件-文件I/O-文件常量-路径常量，其作用是与其他文件I/O控件相连，为程序的储存提供路径。1个打开/创建/替换文件控件，找出方式：程序框图-函数控件-编程控件-文件I/O-打开/创建/替换文件。1个设计文件位置控件，找出方式：文件I/O-高级文件函数-设计文件位置。1个写入文本文件控件，找出方式：文件I/O-写入文本文件。1个关闭文件控件，找出方式：文件I/O-关闭文件。4、枚举常量控件，3个枚举常量控件，找出方式：程序框图-函数控件-编程控件-数值-枚举常量。它们的作用是分别与打开/创建/替换文件和设置文件位置相连，规定打开/创建/替换文件控件的打开、创建、替换的工作方式和读写，规定设置文件位置的开始或停止。（5）系统数据的传输：此设计是整个上位机设计的最为重要的部分，是整个设计的核心。1、首先需要找到一个对于传输数据很重要的控件—VISA配置串口，找出方法：程序框图-函数控件-编程控件-仪器I/O-VISA-高级VISA-总线/串口/VISA配置串口。其中在系统的输入端和开关设计中VISA资源名称、波特率、确定按钮都需和VISA配置串口对应接口连接，确定了传输内容、传输速率、以及指定读写时间。2、通过VISA配置串口将VISA资源名称输出和错误输出“其中错误输出是保持底层错误不变一直输入到顶层”，通过循环隧道连接一个Whlie循环结构，找出方式：结构控件-while循环。其作用是是系统一直接收和输出新数据。3、在Whlie循环结构中输出信息将通过一个属性节点，找出方式：VISA-高级VISA-VISA属性节点，作用是利用一个读取缓冲区字节数，读到字节数，就确定了VISA读取里面的字节数，然后用读取VISA读出来。也即前面的先侦测下串口缓冲区有多少数据，侦测完了就告诉VISA读，VISA就全读出来。其中还存在着1个数值常量控件和1个等待下一个整数毫秒控件，其找出方式为：定时-等待下一个整数毫秒。其作用是让多个并行Whlie循环的定时保持一致。属性节点输出的数值数据还需通过一个不等于0的比较控件，找出方式：比较-不等于0。其作用是当输入的数值不为0时返回TRUE也即其连接的第一个条件结构为真。下面的程序得以进行。4、第一个条件结构中存在VISA读取控件，找出方式：VISA-VISA读取。其作用是读取VISA串口所有数据。其读取缓冲区接线端与扫描字符串中的输入字符串接线端相连，将数据传输到扫描字符串。再用一字符串常量与扫描字符串的格式字符串的接线端相连指定输入字符转换为需要的输出参数。VISA资源名称输出接线端连接到VISA关闭控件，期间还通过隧道连接了第一个条件结构和While循环结构。扫描字符串，找到方式：字符串-扫描字符串。5、输出参数变为输出1字符串、输出2为32位有符号整数、输出3为32位有符号整数、输出4为32位有符号整数、输出5字符串。输出1通过分支选择器与第二个条件结构相连输入为字符串则执行下面程序若不是则不执行。输出2、3、4、5则通过隧道与此条件结构相连。6、输出5通过分支选择器与第三个条件结构相连输入为字符串则执行下面程序若不是则不执行。输出2、3、4则通过隧道与此条件结构相连。7、输入2、3、4分别与一个波形图表控件和一个数值至十进制数字符串转化控件连接，将32位有符号整数转化为十进制整形字符串，在和单位字符串常量一起与连接字符串控件，将数值字符串常量与单位字符串常量拼凑起来，一起传输给数值显示控件进行显示。数值至十进制数字符串转化控件找出方式：字符串-数值/字符串转换-数值至十进制数字符串转化。连接字符串控件找出方式：字符串-连接字符串。5.5上位机Labview前面板展示:图5-1前面板Figure5-1frontpanel5.6上位机Labview程序面板展示:图5-2程序框图Figure5-2blockdia