易 馳，文小玲，李鳳旭

（武漢工程大學(xué) 電氣信息學(xué)院，湖北 武漢430205）

在工業(yè)制造和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了降低成本、提高生產(chǎn)率，常常要對溫度、壓力進(jìn)行采集和分析。在很多環(huán)境比較惡劣的生產(chǎn)場合，不宜采用人工采集檢測。所以設(shè)計(jì)一種可以對溫度、壓力進(jìn)行自動(dòng)采集的系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。而LabVIEW是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)大的圖形化軟件開發(fā)集成系統(tǒng)。它提供了豐富的圖形界面組件和庫函數(shù)，有大量可見的儀器控制面板所需的控制對象，如按扭、圖表、示波器等，為用戶設(shè)計(jì)各種專業(yè)軟件提供方便，其在環(huán)境檢測等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[1-2]。與此同時(shí)，面對大量監(jiān)測采集到的數(shù)據(jù)信息，無論是手工數(shù)據(jù)管理還是文件系統(tǒng)管理，都不便于各類數(shù)據(jù)的查詢和管理。為了有效地管理和存儲數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)庫的虛擬儀器系統(tǒng)成為現(xiàn)代檢測采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括：數(shù)據(jù)信號的模擬、MySQL數(shù)據(jù)庫與LabVIEW的鏈接以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)3個(gè)部分的設(shè)計(jì)。

1 信號模擬的程序設(shè)計(jì)

1.1 時(shí)間的模擬

溫度、壓力值都是隨著時(shí)間的變化而實(shí)時(shí)的變化。整個(gè)系統(tǒng)都是依據(jù)時(shí)間為基準(zhǔn)在運(yùn)行，因此時(shí)間的模擬非常重要。圖1所示為分鐘模擬輸出的程序框圖。

圖1 分鐘模擬輸出的程序框圖

上面程序總體上是一個(gè)FOR循環(huán)結(jié)構(gòu)，程序每運(yùn)行一次，都要檢查定時(shí)器時(shí)間是否超時(shí)，如果沒有就產(chǎn)生等待，直到超時(shí)，然后再進(jìn)入下次循環(huán)，如果已經(jīng)超時(shí)可直接進(jìn)入下次循環(huán)。上面的程序中還用到了一個(gè)通知操作，它的作用主要是使其他程序能與分鐘輸出保持同步。

圖2所示為小時(shí)模擬輸出的程序框圖。

圖2 小時(shí)模擬輸出的程序框圖

此程序首先一直處于等待狀態(tài)，直到分鐘通知器發(fā)送來的信號，小時(shí)等待通知器接收到信號以后就會使上面的FOR循環(huán)執(zhí)行一次。通過這種通知器的操作就可以使分鐘小時(shí)輸出值達(dá)到同步。程序中通知器的另一個(gè)作用就是傳遞程序停止的信號，使系統(tǒng)停止工作。

1.2 溫度、壓力信號的模擬

為了能反映出一天的溫度變化，則使溫度信號值在4～14點(diǎn)之間緩慢上升，在14～次日4點(diǎn)之間緩慢下降，且溫度范圍在10～40℃之間。程序中還引入了隨機(jī)數(shù)，這樣會使每次模擬的溫度值不一樣，但溫度變化曲線保持一致。

壓力值是在一個(gè)基準(zhǔn)壓力值附近不斷隨機(jī)變化的值，其平均值基本穩(wěn)定在基準(zhǔn)壓力值。其基準(zhǔn)的壓力值是可控的。

圖3所示為溫度、壓力信號模擬輸出的程序框圖。

圖3 模擬的溫度壓力設(shè)計(jì)框圖

由于溫度、壓力信號變化是比較緩慢的一個(gè)過程，因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是每1小時(shí)輸出1次溫度、壓力信號值。程序中的等待通知器保證了整個(gè)程序與分鐘時(shí)間輸出變化保持同步，與小時(shí)輸出程序中的作用類似。

2 數(shù)據(jù)庫的鏈接

LabVIEW本身并不能直接訪問數(shù)據(jù)庫，但是由于LabVIEW提供了豐富的外部程序接口，例如ActiveX和.NET，因此在LabVIEW中可以通過ADO（ActiveX Data Object）、DAO（Data Access Object）或ADO.NET等方法與數(shù)據(jù)庫連接。其中ADO是使用最為廣泛的技術(shù)，因?yàn)閃indows操作系統(tǒng)已經(jīng)包含了ADO組件，而且ADO通過與ODBC連接能訪問任何支持ODBC的數(shù)據(jù)庫[3]。因此本設(shè)計(jì)采用ADO技術(shù)通過ODBC與數(shù)據(jù)庫來連接。

ODBC是數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序之間的一個(gè)公共接口，應(yīng)用程序通過訪問ODBC而不是直接訪問具體數(shù)據(jù)庫來與數(shù)據(jù)庫通信。一個(gè)基于ODBC的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的操作不依賴任何DBMS，所有的數(shù)據(jù)庫操作由對應(yīng)的DBMS的ODBC驅(qū)動(dòng)程序完成。ODBC的最大優(yōu)點(diǎn)是能以統(tǒng)一的方式處理所有的數(shù)據(jù)庫[4]。利用ADO與ODBC訪問數(shù)據(jù)庫的過程示意圖如圖4所示。

實(shí)際的鏈接方法是首先安裝MySQL數(shù)據(jù)庫的ODBC驅(qū)動(dòng)程序MySQL Connector/ODBC，然后在控制面板中的ODBC數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建一個(gè)DSN（數(shù)據(jù)源名）文件，以保證LabVIEW通過DSN來調(diào)用設(shè)計(jì)好的MySQL數(shù)據(jù)庫?？梢酝ㄟ^以下方法來創(chuàng)建DSN：打開控制面板上的管理工具，選擇數(shù)據(jù)源（ODBC），點(diǎn)擊“文件DSN”選項(xiàng)卡，再點(diǎn)擊“添加”，選擇MySQL ODBC驅(qū)動(dòng)，然后為DSN文件命名，這樣就建立了一個(gè)DSN文件[5-6]。建立好DSN文件后需要對其進(jìn)行配置才能使用，包括用戶名、密碼、設(shè)置本地服務(wù)器還是遠(yuǎn)程服務(wù)器以及選擇哪個(gè)數(shù)據(jù)庫，設(shè)置好之后點(diǎn)擊“Test”看是否能連接成功，顯示connection successful則表示鏈接成功。

圖4 訪問MySQL數(shù)據(jù)庫的流程圖

3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)庫中的建表

本設(shè)計(jì)中需要存儲的數(shù)據(jù)有溫度、壓力值、小時(shí)、分鐘和日期等。由于時(shí)間日期不是實(shí)際的時(shí)間日期值，實(shí)際模擬時(shí)有的時(shí)間可能會重復(fù)，所以不宜用做主鍵，因此還需單獨(dú)增加一個(gè)num字段，設(shè)置為主鍵，并把其屬性設(shè)置成為auto-increment。

根據(jù)前面的分析，MySQL數(shù)據(jù)庫中需要建立一個(gè)表，其中表的關(guān)鍵字包括：date、hour、minute、temperature、pressure、num，分別對應(yīng)日期、小時(shí)、分鐘、溫度、壓力和序號值等。

3.2 數(shù)據(jù)庫的操作程序

數(shù)據(jù)庫鏈接成功以后就可以在LabVIEW里面通過LabSQL對數(shù)據(jù)庫直接進(jìn)行操作。LabSQL的基本操作是先創(chuàng)建一個(gè)連接、打開此連接、執(zhí)行SQL語句，最后關(guān)閉該連接。本設(shè)計(jì)中基本就是用這4步來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的各種操作。數(shù)據(jù)存儲的程序框圖如圖5所示。

程序的主體是上面所說的LabSQL執(zhí)行一次SQL語句的基本操作。其中執(zhí)行的SQL語句是一條數(shù)據(jù)插入語句，用到的數(shù)據(jù)是前面所闡述的信號模擬輸出的日期、時(shí)間、溫度和壓力值等。因此程序每執(zhí)行一次就相當(dāng)于在數(shù)據(jù)庫中存儲一個(gè)當(dāng)前信號模擬輸出的日期、時(shí)間、溫度和壓力值，達(dá)到數(shù)據(jù)采集以及存儲到數(shù)據(jù)庫中的目的。

圖5 數(shù)據(jù)存儲界面框圖

數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中以后，用上面類似的方法執(zhí)行SQL語句，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的查詢和必要的管理操作[7]。圖6所示為程序?qū)崿F(xiàn)了按日期查詢一段時(shí)間內(nèi)所有存儲在數(shù)據(jù)庫中的溫度、壓力值。輸出的數(shù)據(jù)通過一張表，還有一個(gè)波形圖顯示出來，供用戶觀察。

本設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)了按日期段查詢、按天查詢和按溫度、壓力值范圍的查詢，并且還有SQL語句直接執(zhí)行等。其他的查詢與上面的按日期查詢程序結(jié)構(gòu)類似。各個(gè)查詢用一個(gè)事件管理程序整合到一起，在操作界面上希望執(zhí)行什么樣的查詢，直接觸發(fā)相應(yīng)的按鈕即可。

圖6 數(shù)據(jù)查詢界面的面板設(shè)計(jì)框圖

4 系統(tǒng)面板的采集仿真和數(shù)據(jù)查詢

本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要操做分兩步完成，一是溫度壓力模擬采集以及數(shù)據(jù)存儲，另外一個(gè)就是數(shù)據(jù)庫的查詢操作。如圖7所示為溫度壓力模擬采集以及數(shù)據(jù)存儲的操作界面。

圖7 溫度壓力模擬采集界面

操作面板的左邊是一些初始值的設(shè)定，設(shè)定好初始值以后就可以進(jìn)行溫度壓力信號模擬以及數(shù)據(jù)的存儲。中間的是輸出數(shù)據(jù)的波形顯示，右邊是一些重要的輸出參數(shù)的顯示。

如圖8所示為數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢操作部分的操作面板。

圖8 溫度壓力數(shù)據(jù)查詢界面

通過溫度壓力數(shù)據(jù)采集的控制面板把采集到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫里面以后，就可以通過該面板對數(shù)據(jù)庫里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。面板的左邊主要是一些查詢的動(dòng)作，可以選擇不同的查詢對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，還有直接用SQL語句對數(shù)據(jù)庫的操作。中間是溫度和壓力數(shù)據(jù)輸出的波形顯示，右邊是輸出詳細(xì)數(shù)據(jù)的顯示。

本文在深入研究LabVIEW圖形化編程軟件和數(shù)據(jù)庫原理基礎(chǔ)上，把MySQL數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到溫度、壓力采集系統(tǒng)中。通過ODBC驅(qū)動(dòng)程序使LabVIEW應(yīng)用程序與MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了通信，在LabVIEW環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對歷史數(shù)據(jù)的存儲、查詢等功能，使數(shù)據(jù)管理更加系統(tǒng)、科學(xué)，大大提高了軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性，實(shí)現(xiàn)了界面友好、操作方便、直觀、易于擴(kuò)展等功能。

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