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系統(tǒng)設(shè)計測試論文
設(shè)計軟件系統(tǒng)的模塊層次結(jié)構(gòu)，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計模塊的控制流程，其目的是明確軟件系統(tǒng)"如何做"。這個階段又分兩個步驟：概要設(shè)計和詳細設(shè)計。
第一篇
1MapX在不同開發(fā)環(huán)境下應(yīng)用比較
此處列出VisualC++下部分工具對應(yīng)的參數(shù):miZoomOutTool縮小工具miArrowTool箭頭工具miPanTool手掌工具(移動地圖)miSelectTool選擇工具miRadiusSelectTool圓形選擇工具miRectSelectTool矩形選擇工具以上為在VisualC++開發(fā)環(huán)境下的舉例。
在Labview開發(fā)環(huán)境下將MapX作為控件插入ActiveX容器[9]中，然后通過設(shè)置其屬性、調(diào)用其方法和響應(yīng)其事件來實現(xiàn)相應(yīng)基本工具。
地圖放大工具實現(xiàn)如圖1所示。
因為LabVIEW是用圖標代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言，完成地圖放大工具只需要把MapX的CurrentTool的參數(shù)(miZoomInTool)和Current-Tool屬性節(jié)點相連接就可以。
此處列出LabVIEW下部分對應(yīng)的參數(shù)，如圖2所示。
通過比較，發(fā)現(xiàn)在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下開發(fā)所需要的系統(tǒng)存在著很大的優(yōu)勢，只需要連接相應(yīng)屬性參數(shù)圖標到相應(yīng)的屬性節(jié)點圖標，編程較簡單，減少了工作量。
但是它也存在很多開發(fā)困難:1)應(yīng)用VisualC++，VB，Delphi等開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)屬于主流，造成用LabVIEW開發(fā)可參照的例程比較少。
2)Labview程序設(shè)計是基于數(shù)據(jù)流的，如果忽略這一點會造成意想不到的錯誤。
2系統(tǒng)功能的實現(xiàn)
2.1基本工具功能的實現(xiàn)在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)是可行的，MapX提供了幾個常用的地圖化基本工具，如放大、縮小、漫游、居中等。
地圖縮小工具的實現(xiàn):把MapX的CurrentTool的參數(shù)(miZoomOutTool)和CurrentTool屬性節(jié)點相連接，如圖3所示。
ToolNumber是代表自定義工具的常量，這個值可以是1到999之間的整數(shù)。
這里創(chuàng)建500來代表測距工具。
Type是決定工具行為的ToolTypeConstants值。
在這里，指定為使用戶可以用該工具拖動鼠標來畫直線的miToolTypeLine，常量。
Cursor創(chuàng)建為5，它代表miSizeCursor這個常量，地圖漫游工具的實現(xiàn):把MapX的CurrentTool的參數(shù)(miPanTool)和CurrentTool屬性節(jié)點相連接，如圖4所示。
在這里只列出所需要的基本工具程序，其他的可根據(jù)上述程序舉一反三。
2.2自定義工具功能的實現(xiàn)MapX還支持自定義工具的設(shè)計，以滿足用戶特殊的需要。
這里以系統(tǒng)中的測距工具為例介紹自定義工具的設(shè)計。
測距工具的用途是確定地圖上兩點之間的距離。
創(chuàng)建自定義工具，首先調(diào)用CreateCustomTool方法[10]，如圖5所示。
在CreateCustomTool方法調(diào)用過程中，指定了3個必選參數(shù):ToolNumber，Type和Cur-sor。
ToolNumber是代表自定義工具的常量，這個值可以是1到999之間的整數(shù)。
這里創(chuàng)建500來代表測距工具。
Type是決定工具行為的ToolTypeConstants值。
在這里，指定為使用戶可以用該工具拖動鼠標來畫直線的miToolTypeLine，常量。
Cursor創(chuàng)建為5，它代表miSizeCursor這個常量，意味著當工具被選中時，它會以方向光標的形式出現(xiàn)。
CreateCustomTool有3個可選的參數(shù)，它們也取CursorConstants，常量值。
ShiftCursor指示應(yīng)在Shift鍵被按下時出現(xiàn)光標，可選。
如果省略，Shift鍵對光標沒有影響。
CtrlCursor指示應(yīng)在Ctrl鍵被按下時出現(xiàn)光標，可選。
如果省略，Ctrl鍵對光標沒有影響。
bInfoTips如果想顯示infotips，設(shè)置為true，默認值為false。
當CreateCustomTool方法調(diào)用以后，編寫實現(xiàn)自定義工具的相應(yīng)程序。
這里主要用到ConvertCoord和Distance兩個調(diào)用節(jié)點。
當調(diào)用ConvertCoord節(jié)點時把屏幕的Horizontal和Vertical坐標傳遞給ScreenX和ScreenY兩個參數(shù);MapX和MapY兩個參數(shù)設(shè)置為0;Direction參數(shù)設(shè)置為miScreenToMap，這代表把屏幕的坐標轉(zhuǎn)變?yōu)榈貓D上的坐標(即經(jīng)緯度);Distance節(jié)點用于計算兩個點之間距離，把起點和終點轉(zhuǎn)變地圖上相應(yīng)的坐標傳遞給X1，Y1，X2，Y2等4個參數(shù)就可完成兩點間距離的測量。
具體實現(xiàn)過程如圖6所示。
2.3定位功能的實現(xiàn)無線設(shè)備GPS定位就是對無線設(shè)備采集的GPS數(shù)據(jù)進行處理，然后在電子地圖的基礎(chǔ)上進一步完成可視化的過程。
無線設(shè)備GPS定位系統(tǒng)測試實驗在山東理工大學大棚附近進行。
每一個無線設(shè)備在接收到采集GPS數(shù)據(jù)命令后，開始采集并且向系統(tǒng)發(fā)送GPS數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理。
這里以設(shè)備一為例，由于只需要經(jīng)緯度兩個數(shù)據(jù)，無線設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)格式為$GPGGA，083435.00，3648.52284，N，11759.33423，E就可滿足要求。
3648.52284為采集的緯度，表示36°48.52284';11759.33423為采集的經(jīng)度，表示117°59.33423'。
這些數(shù)據(jù)還統(tǒng)一需要轉(zhuǎn)化成度，如圖7所示。
首先通過截取字符串函數(shù)從索引號17開始截取2個字符為緯度36°，從索引號19開始截取8個為緯度48.52284'，再把把字符串通過分數(shù)/指數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)化函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)值[9]，48.52284'除以60加上36°得出緯度值為36.808714°;同理得出經(jīng)度為117.988904°。
得出經(jīng)緯度后把緯度傳遞給AddSym-bol節(jié)點的X參數(shù)，經(jīng)度傳遞給Y參數(shù)。
這樣就可以在相應(yīng)的坐標位置以符號的形式顯示無線設(shè)備了，如圖8所示。
3監(jiān)控界面
通過無線設(shè)備GPS定位系統(tǒng)測試實驗，完成了設(shè)備一的定位顯示，如圖9所示。
4結(jié)論
通過現(xiàn)場小規(guī)模測試實驗得出，利用MapX控件在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下可以快速方便地完成冬棗栽培環(huán)境因子監(jiān)測系統(tǒng)中的無線設(shè)備GPS定位功能，效果良好，可以達到VisualC++，VB，PowerBuilder，Del-phi等完成的水平。
在以后的使用過程中還可以對其進行功能的追加或者進行功能的修改，使其功能更加的可靠、完善。
作者：蘇夏侃 楊自棟 單位：山東理工大學 農(nóng)業(yè)工程與食品科學學院
第二篇
1關(guān)鍵技術(shù)
1.1模擬濾波電路設(shè)計由于測量環(huán)境中不可避免的存在各種噪聲，為此設(shè)計了有源二階壓控低通濾波電路，采用大電阻與小電容結(jié)合的方式，搭建了截止頻率為31.2kHz的低通濾波器如圖5所示，其頻率特性如圖6所示。
從AD8495輸出的信號不在0～5V范圍內(nèi)，故設(shè)計了二級放大器。
1.2數(shù)字電路設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)1.2.1AD轉(zhuǎn)換器信號經(jīng)過模擬適配電路后需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這里運用CC430內(nèi)部自帶的12bitAD轉(zhuǎn)換器。
基于溫度是一個緩變信號，因此其采樣頻率較低為25kHz。
而CC430的外部高速晶振為26MHz[7-8]，經(jīng)計算和實驗驗證其采樣頻率可達80kHz，滿足測量頻率的要求。
1.2.2無線射頻(RF1A)電路設(shè)計系統(tǒng)采用CC430作為主控芯片，其將MSP430單片機與CC1101無線射頻集成于一體。
運用軟件SmartRFStudio對RF參數(shù)進行仿真[9]，目前國內(nèi)用的比較多的免費頻315MHz和433MHz，315MHz使用較多，易干擾，因此寄存器初始化中心頻率設(shè)為433MHz。
設(shè)計中選用SMA接頭的全向天線，天線阻抗為50Ω，只要設(shè)計相應(yīng)的天線匹配電路，即可實現(xiàn)無線收發(fā)功能。
運用軟件SI9000對微帶線進行了線寬和銅厚設(shè)計[10]，設(shè)計其線寬為55mil，銅厚為1OZ，經(jīng)過實驗驗證，該射頻收發(fā)模塊在中心頻率為433MHz，數(shù)據(jù)傳輸率為250kbit/s時，在300m以內(nèi)可以實現(xiàn)準確的數(shù)據(jù)收發(fā)。
2軟件設(shè)計
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括兩部分:一是基于CC430的智能型無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)控制終端的軟件設(shè)計;二是上位機監(jiān)測軟件VB的設(shè)計[11-12]。
2.1控制終端的軟件設(shè)計基于CC430的智能型無線溫度檢測系統(tǒng)的下位機控制終端是在IAR環(huán)境中采用C語言開發(fā)的，控制終端的主程序流程如圖7所示。
本設(shè)計使用的是無協(xié)議通信方式，其屬于點對點的通信，即兩個子系統(tǒng)通信獨享一條線路。
其發(fā)射板和接收板之間采用中斷來進行發(fā)射和接收，用LED閃爍表示響應(yīng)，程序流程圖如圖8所示，其中圖8(a)為射頻發(fā)送程序流程，圖8(b)為射頻接收程序流程。
2.2上位機軟件設(shè)計上位機軟件設(shè)計采用VB開發(fā)，實現(xiàn)人機操作界面，界面如圖9所示。
操作界面中顯示當前的溫度值，有溫度上限及下限設(shè)置功能，當測量點溫度超出閾值范圍時，則會有報警，故障燈由綠色變?yōu)榧t色。
3熱電偶校準與測試數(shù)據(jù)分析
為驗證該系統(tǒng)的可靠性及精度，運用便攜式干體溫度校驗爐對該測試系統(tǒng)進行了靜態(tài)校準，如圖10所示。
圖中左邊為K型熱電偶的標準源，其測量出的爐內(nèi)溫度顯示于左邊的顯示欄中，右邊為實驗所用的K型熱電偶，熱電偶的輸出端接至該智能型無線測溫系統(tǒng)中，測試結(jié)果顯示于上位機的界面中，測試數(shù)據(jù)如表1所示。
本次試驗的最大誤差為0.4℃，精度在±1%以內(nèi)，滿足測試要求。
理論上，K型熱電偶的輸出熱電動勢與被測溫度之間為線性關(guān)系，在Mathcad軟件中對采集到的數(shù)據(jù)運用最小二乘法進行曲線擬合，得到K型熱電偶的靈敏度和線性度，圖11中實線為標準熱源的輸出熱電動勢與被測溫度間的曲線圖，擬合出的方程為:y1=0.009·x+0.2911，靈敏度為0.009V/℃，相關(guān)系數(shù)為:R2=1，表明該標準溫度源的輸出熱電動勢與被測溫度之間為線性關(guān)系且可靠性高;圖中虛線為本測試系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)曲線圖，擬合出的方程為:y2=0.0092·x+0.29，靈敏度為0.0092V/℃，相關(guān)系數(shù)為:R2=0.9995，與標準熱源相比，其線性誤差為-0.5%。
計算標準系統(tǒng)與被校準系統(tǒng)之間的相關(guān)系數(shù)，若滿足ρ>0.9997則認為本次校準有效并采用該數(shù)據(jù)。
經(jīng)計算得到:ρ1，2=1滿足上述條件，故認為本次校準有效，該被校系統(tǒng)可以使用，滿足要求。
4結(jié)語
本文介紹了基于CC430的智能型無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，經(jīng)實驗驗證:該系統(tǒng)能夠準確測量溫度，滿足設(shè)計要求。
與參考文獻中的系統(tǒng)相比其集成度高、使用方便、功耗低，使用專門的K型熱電偶補償芯片，且對系統(tǒng)進行了校準，提高系統(tǒng)精度;但是，其對溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測是在上位機上實現(xiàn)的，不便于攜帶，故需要進一步的改進，將其做成便攜式智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。
作者：岳晗 裴東興 張單位：中北大學電子測試技術(shù)國家重點實驗室
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