数据采集系统整体设计与开发PDF电子书下载

第1章 数据采集系统概述 1

1.1 采集系统总体需求 1

1.1.1 需求背景 1

1.1.2 虫情采集方式设想 1

1.1.3 系统总体设计思路 2

1.1.4 采集硬件通用框架模型 3

1.2 采集器软硬件设计原则 4

1.2.1 系统整体设计的基本原则 4

1.2.2 软硬件协同设计 5

1.2.3 硬件设计的基本原则 6

1.2.4 软件设计的基本原则 8

1.3 开发环境及工具的选择 9

1.3.1 软硬件开发环境 9

1.3.2 常用硬件开发工具 9

1.3.3 软件开发工具 11

1.3.4 程序设计语言的选择 11

1.4 采集系统总体规划设计思路 12

1.4.1 采集系统整体规划 12

1.4.2 采集板硬件总体规划 12

1.4.3 集传感器规划 13

1.4.4 采集芯片软硬件规划 13

1.4.5 采集系统通信规划 14

1.4.6 数据管理服务器规划 15

1.4.7 数据库设计规划 16

1.4.8 上位机系统总体规划 16

1.5 系统的整体架构 18

1.5.1 整体架构规划 18

1.5.2 系统要达到的目标 18

第2章 硬件电路设计分析 20

2.1 硬件开发任务 20

2.1.1 硬件系统组成 21

2.1.2 采集系统工作原理 21

2.2 硬件设计思路 23

2.2.1 采集板总体架构设计思路 23

2.2.2 存储器设计思路 27

2.2.3 I/O设备接口电路设计思路 29

2.2.4 串口通信电路设计思路 30

2.2.5 供电电源设计思路 30

2.2.6 硬件电路框图设计 32

2.3 MCU微控制器设计与选择 34

2.3.1 MSP430单片机电气特性介绍 34

2.3.2 MSP430F5438引脚功能分析 35

2.3.3 硬件电路设计评估 41

2.3.4 MCU外围单元电路设计 41

2.4 存储器电路设计 45

2.4.1 铁电存储器电路设计 45

2.4.2 SD存储卡电路设计 45

2.5 I/O设备接口电路设计 46

2.5.1 基本输入／输出分析 46

2.5.2 传感器状态参数 47

2.5.3 模拟电路输入设计 48

2.5.4 数字量电路输入设计 49

2.5.5 液晶显示与键盘电路输入设计 50

2.5.6 无线通信电路设计 51

2.5.7 RS-232/RS-485扩展接口电路设计 53

2.5.8 开关量输出接口电路设计 56

2.6 电源电路的设计 57

2.7 电路板设计规则 59

2.8 硬件电路的PCB板图绘制 62

2.8.1 PCB板图设计的工作流程 62

2.8.2 PCB设计技巧与注意事项 64

2.8.3 PCB设计原则与抗干扰措施 65

2.9 抗干扰技术 68

2.10 可靠性设计 69

2.10.1 影响可靠性的因素 69

2.10.2 可靠性设计技术 70

第3章 虫情采集传感器设计 74

3.1 传感器开发任务 74

3.1.1 虫情采集传感器设计 74

3.1.2 高精度虫情传感器设想 75

3.2 传感器概述 75

3.2.1 传感器的分类 75

3.2.2 传感器的性能要求 75

3.2.3 传感器选用原则 76

3.2.4 常用传感器类型 76

3.2.5 虫情采集传感器设计思路 77

3.3 虫情传感器设计遐想 78

3.3.1 电感式接近开关设计遐想 78

3.3.2 扬声器工作原理设计遐想 80

3.3.3 光电传感器采集方案 80

3.3.4 红外线传感器设计方案 81

3.3.5 虫情采集传感器方案选择 81

3.4 虫情采集传感器设计 83

3.4.1 压电陶瓷虫情采集传感器设计思路 83

3.4.2 虫情采集调理原理图设计 83

3.4.3 红外线虫情监测原理 86

3.5 虫情采集传感器发展趋势 89

3.5.1 虫情采集传感器存在问题 89

3.5.2 红外光谱原理 89

3.5.3 条码技术基础知识 90

3.5.4 射频技术 90

3.5.5 生物识别技术 90

3.5.6 未来虫情采集传感器发展探索 91

第4章 采集器芯片程序设计 92

4.1 芯片软件开发主要任务 92

4.1.1 硬件与芯片固件主要功能 92

4.1.2 采集传感器通用算法 92

4.1.3 数据通信远程传输模式 92

4.1.4 数据与网络连接方式 93

4.2 软硬件协同设计 93

4.2.1 硬件结构概述 93

4.2.2 软件结构设计 95

4.2.3 采集板可靠性设计 98

4.2.4 采集器固件程序报文格式定义 101

4.2.5 采集器固件编程方案选择 106

4.2.6 总体设计重点内容 106

4.2.7 上位机数据转换流程图及源程序 109

4.3 传感器算法 111

4.3.1 传感器的静态特性 111

4.3.2 A/D转换器的性能指标 112

4.3.3 传感器常规技术指标 113

4.3.4 传感器基本算法 114

4.4 中断服务程序设计 116

4.4.1 中断程序概念 116

4.4.2 中断程序设计 119

4.5 采集系统程序设计 120

4.5.1 采集程序设计思路 120

4.5.2 采集板初始化子程序 123

4.5.3 采集板采集模块子程序 125

4.5.4 数据存储 127

4.6 数据采集程序设计 133

4.6.1 模拟量数据采集程序设计 134

4.6.2 数字量采集程序设计 138

第S章 采集系统通信整体设计 140

5.1 数据传输开发重点任务 140

5.1.1 数据传输硬件技术 140

5.1.2 数据传输原理 140

5.1.3 无线通信技术AT指令 140

5.1.4 数据通信整个过程 141

5.2 数据通信整体设计思路 142

5.2.1 下位机与上位机通信原理 142

5.2.2 通信设计要素 143

5.3 下位机通信程序设计 145

5.3.1 数据通信模块工作原理 145

5.3.2 RS-232-C标准串口工作原理 145

5.3.3 下位机通信协议 149

5.3.4 RS-232串口通信程序初始化 149

5.3.5 采集系统无线通信设计 152

5.3.6 无线通信模块工作原理 157

5.3.7 采集站与上位机数据通信机制 158

5.3.8 网络通信设计思路 170

5.4 上位机通信程序设计 172

5.4.1 上位机串口通信编程方法的选择 172

5.4.2 Pcomm主要命令码 173

5.4.3 上位机（网络）通信协议 174

5.5 采集板子通信程序设计 174

5.5.1 无线数传电台设计简述 174

5.5.2 ZigBee技术设计思路 176

第6章 数据服务器软件设计 178

6.1 数据服务器开发任务 178

6.1.1 采集数据与网络连接 178

6.1.2 数据解析方式 178

6.1.3 采集数据与数据库连接 178

6.1.4 数据采集参数设置工具开发 179

6.2 TCP/IP协议概述 179

6.2.1 互连网络层 179

6.2.2 IP协议 180

6.2.3 ARP协议 183

6.3 采集系统报文格式总体说明 187

6.3.1 报文格式 187

6.3.2 报文交换过程 187

6.3.3 编写说明 187

6.3.4 报文格式说明 189

6.4 数据管理工具设计思路 200

6.5 JDBC基本概念 208

6.5.1 JDBC框架结构 208

6.5.2 JDBC工作原理 209

6.5.3 JDBC应用模型 210

6.5.4 JDBC连接数据库的方法 210

第7章 采集系统数据库设计 214

7.1 数据库开发任务 214

7.1.1 数据库开发基本任务 214

7.1.2 数据库设计的方法 214

7.1.3 数据库设计的过程 216

7.1.4 实时数据库设计关键技术 217

7.1.5 数据库管理系统的软件组成 217

7.1.6 java数据库程序开发步骤 218

7.2 数据库设计与分析 219

7.2.1 数据库设计应考虑的因素 220

7.2.2 数据库特殊需求考虑方法 221

7.2.3 编写数据字典的重要性 222

7.2.4 数据字典的主要任务 223

7.2.5 系统数据字典类型和特征 224

7.2.6 采集系统数据字典实例 225

7.3 系统概念模型设计 229

7.3.1 概念结构 229

7.3.2 概念结构设计的方法与步骤 229

7.3.3 采集系统概念模型设计 231

7.4 逻辑模型设计 234

7.4.1 E-R图向关系模型的转换 235

7.4.2 数据模型的优化 235

7.4.3 设计用户子模式 237

7.5 数据库物理设计 238

7.5.1 数据库的物理设计的内容和方法 239

7.5.2 确定数据库的存储结构 240

7.5.3 评价物理结构 241

7.6 数据库实施 243

7.6.1 使用SQL数据字典来构建数据库 243

7.6.2 数据库运行和维护阶段 246

7.6.3 数据的载入和应用程序的调试 246

7.6.4 数据库的试运行 247

7.6.5 数据库的维护 248

7.7 网络数据库结构模式思考 249

7.7.1 C/S模式 249

7.7.2 B/S模式 249

7.7.3 C/S、B/S架构两者特点的比较 250

第8章 上位机应用软件设计 252

8.1 上位机软件开发任务 252

8.1.1 注册用户登录与权限管理 252

8.1.2 采集数据界面显示 252

8.1.3 短信预警发布 252

8.1.4 上位机应用程序工作任务 253

8.1.5 Java Web应用开发核心技术 253

8.2 动态网页技术 257

8.2.1 动态网页工作原理 257

8.2.2 ASP技术特点 258

8.2.3 PHP技术特点 259

8.2.4 JSP技术特点 259

8.2.5 三种动态网页技术比较 260

8.3 搭建开发环境 262

8.3.1 Java Web开发环境简述 262

8.3.2 JDK的安装与配置 263

8.3.3 安装与配置Tomcat服务器 264

8.3.4 安装与配置SQL Server2008数据库 265

8.3.5 安装使用SQLServer图形化工具软件 266

8.3.6 Java Web技术概述 267

8.4 需求总体架构设计 268

8.4.1 上位机软件设计思路 268

8.4.2 上位机各个模块接口设计 272

8.5 Java Web程序设计 279

8.5.1 开发环境 279

8.5.2 三层架构思想 280

8.5.3 数据访问层的设计 280

8.5.4 业务逻辑层的设计 284

8.5.5 界面层及实体类的设计 293

8.5.6 用户登录程序实现与代码注释（图8-13） 296

8.5.7 三层架构实现效果评价 299

8.6 预警信息模块设计与实现 300

8.7 上位机软件测试 311

8.7.1 测试记录、测试报告保存期限 311

8.7.2 测试实施 311

8.8 系统运行环境的搭建简述 312

8.8.1 安装Windows Server 2003企业版 312

8.8.2 SQL Server 2005数据库的安装及配置 313

8.8.3 Tomcat安装 314

8.8.4 架设Web服务器的基本设置方法 316

8.8.5 I2S的高级设置 316

8.8.6 NETFramework 2.0的安装 317

8.8.7 JRL——农田病虫害监测预警系统安装 317

8.8.8 系统卸载 318

8.8.9 系统运行 318

8.8.9 系统配置要求 318

8.8.10 常见问题的解决方法 319